CN110560664B - 铸件及其浇注方法和应用、汽车车轮的铸造方法和汽车车轮 - Google Patents

Abstract

本发明属于铸造技术领域，涉及一种铸件及其浇注方法和应用、汽车车轮的铸造方法和汽车车轮。本发明的铸件的浇注方法，包括：浇注温度为645‑660℃，升液压力为0.018‑0.022MPa，升液时间为4‑8s，充型压力为0.023‑0.027MPa，充型时间为10‑20s，增压压力为0.08‑0.12MPa，增压时间为3‑8s；完成增压后，在0.08‑0.12MPa的压力下保持70‑130s，泄压冷却后开模。本发明不但能够提高铸件的机械性能，降低铸件针孔多的缺陷，而且能够极大的提高生产效率，缩短铸造周期。

Description

铸件及其浇注方法和应用、汽车车轮的铸造方法和汽车车轮

技术领域

本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种铸件及其浇注方法和应用、汽车车轮的铸造方法和汽车车轮。

背景技术

汽车车轮作为汽车中的重要配件，其质量不仅影响汽车的美观，更重要的是影响着汽车的安全。铝合金车轮由于具有重量轻、强度大、精度高、制动平衡性好、导热性好等特点，已经被广泛应用于汽车车轮制造领域。

目前铝合金车轮主要采用低压铸造法生产。但是目前所采用的传统低压铸造工艺浇注温度都较高，一般都在690±10℃左右，升液、充型、增压都相对较慢，造成生产效率较低，铸造生产周期长，并且产品的性能偏低。另外，现在很多款车轮为了减轻汽车的能耗又能展现车轮的立体造型，很多车轮设计成掏槽的结构，这样在传统铸造时就容易出现掏槽部位加工后有缩孔外露，同时该部位性能就偏低，合格率低下。

总的来说，目前的低压铸造工艺的缺陷主要体现在：铸件的机械性能不高，针孔较多，金相颗粒较大，铸造周期长，容易产生疏松、缩孔。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种铸件的浇注方法，该方法不但能够提高铸件的机械性能，降低铸件针孔多的缺陷，而且能够极大的提高生产效率，缩短铸造周期，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种铸件，该铸件由上述制备方法制备得到，具有优异的机械性能，铸件的针孔缺陷较少等特点。

本发明的第三目的在于提供一种所述的铸件的浇注方法或所述的铸件在汽车车轮铸造领域中的应用。

本发明的第四目的在于提供一种汽车车轮的铸造方法，该方法不但能够提高铸件的机械性能，降低铸件针孔多的缺陷，而且能够极大的提高生产效率，缩短铸造周期，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第五目的在于提供一种汽车车轮。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为645-660℃，升液压力为0.018-0.022MPa，升液时间为4-8s，充型压力为0.023-0.027MPa，充型时间为10-20s，增压压力为0.08-0.12MPa，增压时间为3-8s；

完成增压后，在0.08-0.12MPa的压力下保持70-130s，泄压冷却后开模。

进一步的，所述方法包括设定工艺参数：

浇注温度为650-660℃，升液压力为0.019-0.021MPa，升液时间为5-7s，充型压力为0.024-0.026MPa，充型时间为10-15s，增压压力为0.09-0.11MPa，增压时间为4-7s；

完成增压后，在0.09-0.11MPa的压力下保持80-120s，泄压冷却后开模。

进一步的，所述方法包括设定工艺参数：

浇注温度为650-660℃，升液压力为0.02MPa，升液时间为6s，充型压力为0.025MPa，充型时间为10s，增压压力为0.1MPa，增压时间为6s；

完成增压后，在0.1MPa的压力下保持100s，泄压冷却后开模。

进一步的，冷却的时间为30-70s；

优选地，冷却的时间为40-60s；

优选地，冷却的时间为50s。

进一步的，所述冷却包括采用循环水冷却的方式对模具进行冷却；

优选地，所述模具设有轮缘，在所述轮缘的近铸件端内注入循环水。

进一步的，开模后，还包括取出铸件的步骤，开模和取出铸件的时间为20-40s；

优选地，开模和取出铸件的时间为25-30s；

优选地，开模和取出铸件的时间为26-28s。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种铸件，由以上所述的铸件的浇注方法得到。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种所述的铸件的浇注方法或所述的铸件在汽车车轮铸造领域中的应用。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种汽车车轮的铸造方法，包括以上所述的铸件的浇注方法；

优选地，所述铸造方法包括：对合金进行熔炼，得到合金液；

利用以上所述的铸件的浇注方法将所述合金液浇注成型，得到铸件；

优选地，所述铸造方法还包括：将所述铸件进行热处理或表面强化处理，得到汽车车轮。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种汽车车轮，由以上所述的汽车车轮的铸造方法得到。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的铸件的浇注方法，相比于现有的浇注工艺，降低了浇注温度，即将浇注温度降低为645-660℃，在此基础上，采用了快速充型、快速增压、快速升液、加大压力的浇注方式来提高铸件的性能，同时也保证了铸件在凝固中的补缩，减少了铸件疏松和缩孔的不良品。

本发明通过工艺参数的设计和调整，采用低温浇注的方式，不仅与传统铸造的铸件机械性能有了很大的提高，而且使铸造周期缩短，极大的提高了生产效率，生产效率可提高到每小时生产20件左右的铸件，还降低了铸件针孔的缺陷，免去机加工时的挤压，易于推广应用。

同样的，利用本发明方法得到的铸件、汽车车轮及其铸造方法，也至少具有与上述铸件的浇注方法相同的优势。

具体实施方式

下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。

需要说明的是：

除非另有说明，本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。

如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。

本发明中，除非另有说明，各个操作步骤可以顺序进行，也可以不按顺序进行。例如各个操作步骤之间可以包含其他步骤，而且操作步骤之间也可以调换顺序。优选地，本文中的制备方法是顺序进行的。

第一方面，在至少一个实施例中提供一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为645-660℃，升液压力为0.018-0.022MPa，升液时间为4-8s，充型压力为0.023-0.027MPa，充型时间为10-20s，增压压力为0.08-0.12MPa，增压时间为3-8s；

完成增压后，在0.08-0.12MPa的压力下保持70-130s，泄压冷却后开模。

为克服现有技术的不完善，本发明提供一种铸件的浇注方法，通过工艺参数的调整，利用快速升液、快速充型、快速增压等的方式，不仅提高了铸件的机械性能，而且缩短了铸造周期，提高了生产效率，缓解了现有的低温低压铸造工艺所存在的机械性能不高，针孔较多，金相颗粒粗大，铸造周期长，容易产生疏松、缩孔的技术问题。

进一步，本发明降低了浇注温度，将浇注温度降低为645-660℃，同时，加快了升液时间，仅需4-8s即可完成升液，加快了充型时间，仅需10-20s 即可完成充型，加快了增压时间，仅需3-8s即可完成增压(升压)过程，保压时间也仅需要70-130s。即采用了快速充型、快速增压、快速升液、加大压力的浇注方式来提高铸件的性能，同时也保证了铸件在凝固中的补缩，减少了铸件疏松和缩孔的不良品。

本发明在大量的实验的基础上，优化了低温低压铸造工艺参数，采用该低温浇注的方式，不仅与传统铸造的铸件机械性能有了很大的提高，而且使铸造周期缩短，极大的提高了生产效率，生产效率可提高到每小时生产20件左右的铸件，还降低了铸件针孔的缺陷，免去机加工时的挤压，易于推广应用。

需要说明的是，上述升液压力是指升液完成时达到的最终(累计)压力，例如升液阶段，压力由0逐渐升至0.018-0.022MPa。上述充型压力是指充型完成时达到的最终(累计)压力，例如充型阶段，压力由 0.018-0.022MPa逐渐升至0.023-0.027MPa。上述增压压力是指增压完成时达到的最终(累计)压力，例如增压阶段，压力由0.023-0.027MPa逐渐升至0.08-0.12MPa。

应当理解的是，本发明主要对于浇注过程中的工艺参数进行了新的调整和设计，具体的浇注方式或浇注操作步骤，可以参照现有技术。

本发明中，以范围形式表达的值应当灵活的方式理解为不仅包括明确列举出的作为范围限值的数值，而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子区间，犹如每个数值和子区间被明确列举出。例如，浇注温度为 645-660℃，应当理解为不仅包括明确列举出的645℃和660℃，还包括所指范围内的单个数值，如645℃、646℃、648℃、650℃、652℃、654℃、655℃、 656℃、658℃和659℃等。

升液压力为0.018-0.022MPa，典型但非限制性的，升液压力例如可以为0.018MPa、0.019MPa、0.02MPa、0.021MPa和0.022MPa；升液时间为 4-8s，典型但非限制性的，升液时间例如可以4s、5s、6s、7s和8s。

充型压力为0.023-0.027MPa，典型但非限制性的，充型压力例如可以为0.023MPa、0.024MPa、0.025MPa、0.026MPa和0.027MPa；充型时间为 10-20s，典型但非限制性的，充型时间例如可以10s、11s、12s、13s、14s、 15s、16s、17s、18s、19s和20s。

增压压力为0.08-0.12MPa，典型但非限制性的，增压压力例如可以为 0.08MPa、0.09MPa、0.1MPa、0.11MPa和0.12MPa；增压时间为3-8s，典型但非限制性的，增压时间例如可以3s、4s、5s、6s、7s和8s。

保压时间(压力保持时间)为70-130s，典型但非限制性的，保压时间例如可以70s、80s、90s、100s、110s、120s和130s。

在一种优选的实施方式中，所述铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为650-660℃，升液压力为0.019-0.021MPa，升液时间为5-7s，充型压力为0.024-0.026MPa，充型时间为10-15s，增压压力为0.09-0.11MPa，增压时间为4-7s；

完成增压后，在0.09-0.11MPa的压力下保持80-120s，泄压冷却后开模。

在一种优选的实施方式中，所述铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为650-660℃，升液压力为0.02MPa，升液时间为6s，充型压力为0.025MPa，充型时间为10s，增压压力为0.1MPa，增压时间为6s；

完成增压后，在0.1MPa的压力下保持100s，泄压冷却后开模。

通过合理调整和进一步优化浇注过程中的工艺参数，尤其是进一步调整和优化浇注温度、升液压力和时间、充型压力和时间、增压压力和时间以及保压时间等，可以在确保铸件的机械性能的基础上，进一步提高生产效率，更好的缩短铸造周期，加快生产单个铸件所需的时间，有利于提高企业的经济效益。

在一种优选的实施方式中，冷却的时间为30-70s；典型但非限制性的，冷却的时间例如可以为30s、40s、50s、60s或70s。

优选地，冷却的时间为40-60s；

优选地，冷却的时间为50s。

在一种优选的实施方式中，所述冷却包括采用循环水冷却的方式对模具进行冷却；

优选地，所述模具设有轮缘，在所述轮缘的近铸件端内注入循环水。

也就是说，所述模具设有轮缘，在所述轮缘的一端部内注入循环水，且所述轮缘的一端部靠近铸件。

根据本发明，在模具的轮缘的外端注入循环水，采用循环水对模具进行冷却，同时能够冷却铸件。

可以理解的是，冷却主要是指模具冷却。在铸件成型凝固后泄压，泄压后进行冷却，而后进行开模(脱模)即可。现有技术中一般采用模具自然冷却的方式。

上述“轮缘的一端部”主要是指车轮的外端部，该外端部的位置与铸件的位置靠近或贴近，进而能够起到冷却铸件的作用。

现有的低压铸造工艺浇注温度一般都在690±10℃，升液，充型，增压都相对较慢，冷却不够强，造成铸造周期长，产品的性能偏低。而本发明，不仅优化了铸件浇注工艺参数，而且对模具冷却进行了改进。通过工艺参数的调整，模具冷却的改进，浇注温度降低(浇注铝合金液温度为645-660℃) 方案使其与传统铸造的铸件机械性能有了很大的提高，采用低温浇注使铸造周期缩短，生产效率也提高到每小时20件左右的铸件，降低了铸件针孔的缺陷，免去机加工时的挤压。

进一步，在工艺上采取了快速充型、快速增压、加大压力浇注的方式来提高铸件的性能，同时也保证了铸件在凝固中的补缩，减少了铸件疏松和缩孔的不良品。

在模具冷却方面，采取了在上模轮缘的部位采用循环水冷却的方式，按顺序凝固的原理，以达到铸件热结部位(也是铸件外轮缘)能够快速凝固冷却，来提高铸件的性能，缩短铸造的周期，保证铸件的合格。而现有铸造此部位一般都是采用的风冷或水雾冷。

在一种优选的实施方式中，开模后，还包括取出铸件的步骤，开模和取出铸件的时间为20-40s；典型但非限制性的，开模和取出铸件的时间例如可以为20s、25s、30s、35s或40s。

优选地，开模和取出铸件的时间为25-30s；

优选地，开模和取出铸件的时间为26-28s。

需要说明的是，“开模和取出铸件的时间”是指，开模的时间+取出铸件的时间，即开模和取出铸件总共所需要的时间。

根据本发明，整个铸件浇注的全过程采取快速浇注、快速冷却、快速开模等的方式，缩短了整个铸造周期，利用周期短保证模具的浇注温度，进而顺利保证完成低温浇注过程。

可以理解的是，生产一个铸件的时间包括升液时间、充型时间、增压时间、保压时间、冷却时间，以及开模和取出铸件的时间。而根据本发明，升液时间+充型时间+增压时间+保压时间+冷却时间+开模和取出铸件的时间，最低可达到140s左右，也就是说，利用本发明的方法，可以达到仅需 140s就能生产得到一个铸件的突出效果，这与现有技术相比，极大的提高了生产一个铸件的时间，本发明不仅提高了生产效率，同时还保证的铸件的机械性能。

作为本发明的一种优选实施方式，所述浇注方法包括以下步骤：

合模，并锁紧模具，将合金液在设定温度下注入浇注模具型腔，采用低温低压浇注，浇注温度设定控制在645-660℃，设定低压浇注工艺参数，即升液阶段，压力由0逐渐升至0.018-0.022MPa，升液时间为4-8s；充型阶段，压力由0.018-0.022MPa升至0.023-0.027MPa，充型时间为10-20s；增压阶段，压力由0.023-0.027MPa升至0.08-0.12MPa，增压时间为3-8s，并持续保持压力，使车轮铸件成型凝固，压力保持时间为70-130s，车轮成型凝固后泄压，如此完成升液、充压、保压、泄压整个浇注过程，泄压后冷却，冷却的时间为30-70s，开模，取出铸件，开模和取出铸件的时间为20-40s。

第二方面，在一些实施例中提供一种铸件，由以上所述的铸件的浇注方法得到。

本领域技术人员能够理解的是，前面针对铸件的浇注方法所描述的特征和优点，同样适用该铸件，在此不再赘述。

第三方面，在一些实施例中提供一种以上所述的铸件的浇注方法或所述的铸件在汽车车轮铸造领域中的应用。

第四方面，在一些实施例中提供一种汽车车轮的铸造方法，包括上述的铸件的浇注方法。

优选地，所述铸造方法包括：对合金进行熔炼，得到合金液；

利用如上所述的铸件的浇注方法将所述合金液浇注成型，得到铸件；

优选地，所述铸造方法还包括：将所述铸件进行热处理或表面强化处理，得到汽车车轮。

需要说明的是，本发明对于合金的具体组成成分和配比不作特殊限制，例如可采用本领域常用的应用在汽车车轮铸造中的铝合金材料。对于合金的具体熔炼方式也不作特殊限制，可以参照现有技术进行操作。

上述“热处理”主要是指人工时效热处理，可以不降低铸件的强度，并能进一步提高铸件的性能。

上述“表面强化处理”可以采用本领域熟知的表面强化处理方式，例如喷砂处理，或者表面渗硼处理等。

该汽车车轮的铸造方法的核心在于包括了本发明的铸件的浇注方法，因而至少具有铸件的机械性能好，铸造周期短，生产效率高等特点。

第五方面，在一些实施例中提供一种汽车车轮，由以上所述的汽车车轮的铸造方法得到。

该汽车车轮由本发明方法铸造方法得到，车轮的质量更高，机械性能更加优异，经济效益更好。

应当理解的是，本发明第四方面的汽车车轮的铸造方法和第五方面的汽车车轮与前述的铸件及其浇注方法是基于同一发明构思的，因而至少具有与上述铸件及其浇注方法相同的优势，在此不再赘述。

为了便于理解本发明，下面结合具体实施例、对比例，对本发明作进一步说明。

实施例1

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为650℃，升液压力为0.02MPa，升液时间为6s，充型压力为 0.025MPa，充型时间为10s，增压压力为0.1MPa，增压时间为6s；

完成增压后，在0.1MPa的压力下保持100s，泄压冷却后开模。

实施例2

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为645℃，升液压力为0.018MPa，升液时间为4s，充型压力为0.023MPa，充型时间为10s，增压压力为0.08MPa，增压时间为3s；

完成增压后，在0.08MPa的压力下保持70s，泄压冷却后开模。

实施例3

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为660℃，升液压力为0.022MPa，升液时间为8s，充型压力为0.027MPa，充型时间为20s，增压压力为0.12MPa，增压时间为8s；

完成增压后，在0.12MPa的压力下保持130s，泄压冷却后开模。

实施例4

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为650℃，升液压力为0.02MPa，升液时间为4s，充型压力为 0.025MPa，充型时间为10s，增压压力为0.1MPa，增压时间为4s；

完成增压后，在0.1MPa的压力下保持70s，泄压后冷却，冷却的时间为30s，然后开模，取出铸件，开模和取出铸件的总用时为26s。

其中，冷却包括：在模具的轮缘的外端注入循环水，采用循环水对模具进行冷却，同时能够冷却铸件。

实施例5

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：

浇注温度为655℃，升液压力为0.02MPa，升液时间为6s，充型压力为 0.025MPa，充型时间为15s，增压压力为0.1MPa，增压时间为6s；

完成增压后，在0.1MPa的压力下保持70s，泄压后冷却，冷却的时间为50s，然后开模，取出铸件，开模和取出铸件总用时为28s。

其中，冷却包括：在模具的轮缘的外端注入循环水，采用循环水对模具进行冷却，同时能够冷却铸件。

实施例6

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：浇注温度为650℃，升液压力为0.022MPa，升液时间为3s，充型压力为0.025MPa，充型时间为12s，增压压力为0.12MPa，增压时间为3s，完成增压后在0.12MPa的压力下保压70s泄压，泄压后自然冷却30s开模，取出铸件，其中，开模、取铸件以及合模的总用时为28s。

对比例1

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：浇注温度690℃，升液压力为0.018MPa，升液时间为8s，充型压力为0.025MPa，充型时间为16s，增压压力为0.10MPa，增压时间为8s，在0.10MPa的压力下要保压180s才能泄压，泄压后自然冷却时间要50s才能开模。

对比例2

一种铸件的浇注方法，包括设定工艺参数：浇注温度700℃，升液压力为0.018MPa，升液时间为10s，充型压力为0.025MPa，充型时间为20s，增压压力为0.100MPa，增压时间为8s，在0.100MPa的压力下要保压200s 才能泄压，泄压后自然冷却要60s才能开模。

性能测试

分别对实施例和对比例制备的铸件性能进行检测，检测方法依据GB/T 228.1-2010，具体检测结果如下表1所示。

表1铸件的性能测试结果

由表1可以看出，本发明各实施例提供的铸件的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、生产效率以及疏松和缩孔不良品率明显优于对比例提供的铸件。

综上所述，与传统浇注方法相比，采用本发明提供的铸件的浇注方法铸件铸造生产周期缩短，生产效率得以显著提高，同时所制得的铸件机械性能有了很大的提升，且疏松和缩孔不良品率大为降低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种铸件的浇注方法，其特征在于，包括：

浇注温度为650-660℃，升液压力为0.02MPa，升液时间为6s，充型压力为0.025MPa，充型时间为10s，增压压力为0.1MPa，增压时间为6s；

完成增压后，在0.1MPa的压力下保持100s，泄压冷却后开模；

其中，冷却的时间为30-70s，冷却包括采用循环水冷却的方式对模具进行冷却，模具设有轮缘，在所述轮缘的近铸件端内注入循环水；开模后，进行取出铸件，开模和取出铸件的时间为20-40s。

2.根据权利要求1所述的铸件的浇注方法，其特征在于，冷却的时间为40-60s。

3.根据权利要求1所述的铸件的浇注方法，其特征在于，冷却的时间为50s。

4.根据权利要求1所述的铸件的浇注方法，其特征在于，开模和取出铸件的时间为25-30s。

5.根据权利要求1所述的铸件的浇注方法，其特征在于，开模和取出铸件的时间为26-28s。

6.一种铸件，其特征在于，由权利要求1-5任一项所述的铸件的浇注方法得到。

7.权利要求1-5任一项所述的铸件的浇注方法或权利要求6所述的铸件在汽车车轮铸造领域中的应用。

8.一种汽车车轮的铸造方法，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的铸件的浇注方法。

9.根据权利要求8所述的汽车车轮的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法包括：

利用所述铸件的浇注方法将熔炼合金得到的合金液浇注成型，得到铸件。

10.根据权利要求9所述的汽车车轮的铸造方法，其特征在于，所述铸造方法还包括：将所述铸件进行热处理或表面强化处理，得到汽车车轮。

11.一种汽车车轮，其特征在于，由权利要求8-10任一项所述的汽车车轮的铸造方法得到。