CN110899621B - 一种扭杆式铝合金翻转支座铸造用模具及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及扭杆式铝合金翻转支座铸造模具及工艺，包括上模，以及对应设置的下模，用于浇注铝液的浇道，下模包括第一台阶和高于第一台阶设置的第二台阶；第一台阶的第一顶面具有用于成型翻转支座的底座部分的第一部分型腔；第二台阶的第二顶面具有用于成型翻转支座的受力部分的第二部分型腔；第一顶面和第二顶面之间的过渡面上具有用于成型翻转支座的连接部分的第三部分型腔，在第二部分型腔上具有用于放置连接套的定位销；铸造工艺采用重力倾转铸造，本发明的模具和工艺能生产强度高延伸率高的扭杆式翻转支座。

Description

一种扭杆式铝合金翻转支座铸造用模具及工艺
技术领域
本发明涉及一种铝合金铸造，尤其涉及一种扭杆式铝合金翻转支座铸造用模具及工艺。
背景技术
为了满足发动机维修、保养等的需要，大多数商用卡车的驾驶室通过翻转机构与车架进行连接。对于扭杆式翻转机构而言，扭杆需要将驾驶室翻转的扭力预加载在翻转支座上，并用锁止机构锁紧。当需要对驾驶室翻转时，打开锁紧机构，扭力从翻转支座上释放，传递至驾驶室。
因此翻转支座不仅起到将驾驶室与车架相连的作用，同时还要为驾驶室翻转提供扭转力，是一个关键的安全结构件。目前市场上商用车翻转支座普遍为铸钢件或钣金焊接件，铸钢件重量较重，钣金焊接件因焊接成型导致结构受限。例如公开号为CN207157320U的中国实用新型专利《一种扭杆式卡车驾驶室翻转机构》即公开了一种铸钢的翻转支座结构。随着汽车轻量化的开展，将翻转支座用铝合金进行制造，但现有技术制备的铝合金翻转支座强度不佳，尤其是扭杆与翻转支座的固定连接位置，由于承受了较大的扭矩容易失效，为了满足实际应用的需求，需要一种能生产高强度高延伸率的扭杆式铝合金翻转支座铸造用模具及工艺。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种能生产高强韧的扭杆式翻转支座的铸造用模具。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状提供一种使用上述模具生产高强韧的扭杆式翻转支座的铸造工艺。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该种扭杆式铝合金翻转支座铸造模具，包括上模，以及对应设置的下模，用于浇注铝液的浇道，其特征在于：
所述下模包括第一台阶和高于所述第一台阶部分设置的第二台阶；所述第一台阶的第一顶面具有用于成型翻转支座的底座部分的第一部分型腔；所述第二台阶的第二顶面具有用于成型翻转支座的受力部分的第二部分型腔；所述第一顶面和第二顶面之间的过渡面上具有用于成型翻转支座的连接部分的第三部分型腔，在所述第二部分型腔上具有用于放置连接套的定位销。
优选的，所述浇道的入口端开设于所述模具的侧面，所述浇道的出口端与所述第二部分型腔连通且位于远离所述定位销的一侧。浇道设置在铸件远离设有连接套的一侧，保证补缩通道畅通，可为厚大区域提供补缩作用，防止铸件内部产生缺陷。为了减少铸造缺陷，所述浇道自所述入口端向所述出口端横截面逐渐缩小。为了减少缺陷的产生，所述浇道自所述入口端向所述出口端横截面逐渐缩小。
为了使得铝液更为顺畅地进行浇铸，与所述入口端对应的位置上设有用于盛装铝液的浇口杯，所述浇口杯具有自所述浇口杯的底部向所述入口端的方向倾斜的杯壁。
为了除去氧化物夹杂夹渣等有害物质，提高铸件质量，所述入口端设有过滤装置。过滤装置可为过滤网或陶瓷过滤片等。
设有加强筋的位置较附近其他位置厚大，为了加快该部位的冷却速度，所述下模内与所述加强筋对应的位置上设有冷却通道。从而保证铸件整体按照顺序凝固，得到晶粒细致、性能优良的金相组织。
一种使用上述模具的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，包括以下步骤：
a、在开模状态下，把连接套装配在定位销上；
b、合模后，将铝液倒入浇口杯内；
c、倾转使得模具由水平位置逐渐旋转至垂直状态，使得铝液在重力作用下沿浇道进入型腔进行浇铸；
d、冷却成型。
为了在冷却阶段连接套能与铸件本体同时收缩，使得连接套与铸件本体之间的预紧力更大，从而不易脱出，在进行步骤a之前将所述连接套预热至400～450℃。
为了避免充型过程中卷气或紊流，所述步骤c的倾转速度为3～5°/s。
优选的，所述步骤c的浇铸温度为700～720℃。
为了获得更好的强度，在所述步骤d之后依次进行以下处理：固溶：固溶温度515～545℃，保温4～8小时；人工时效：人工时效温度150～170℃，保温8～12小时。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的模具通过定位销定位连接套使得固态的连接套与液态铝液在充型完成后能够充分接触，具有较好的连接强度；铸件冷却后因铝基材与连接套的线性膨胀系数不同，能够产生预紧力，进一步提高连接套与铝合金基体的结合力；连接套加强了扭杆与翻转支座的固定连接位置的强度，使得该连接位置不易失效；本发明的铸造工艺为采用重力倾转工艺进行铸造，铸造工艺操作简便，铸造得到的翻转支座强度高延伸率高。
附图说明
图1为本发明的实施例的模具的总体结构示意图；
图2为本发明的实施例的下模的结构示意图；
图3为本发明的实施例的上模的结构示意图；
图4为本发明的实施例的扭杆式翻转支座铸件的结构示意图；
图5为图4的另一个角度的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图4-5所示该种铝合金扭杆式翻转支座铸件1，包括用于与车架连接的底座部分11；用于装配扭杆的受力部分12，受力部分12上设有翻转轴安装部和两个扭杆安装部；以及用于连接底座部分11和受力部分12的连接部分13。扭杆式翻转支座铸件上的两个扭杆安装部分别设有用于固定其中一个扭杆的一端的固定孔121。为了提高固定孔121的强度和耐磨性，固定孔121和扭杆的端部通过连接套14固定连接，连接套14采用强度和硬度均大于翻转支座基体所用铸造铝合金的材质制成。为了更好地强化该翻转支座，在翻转支座的连接部分13一侧设有加强筋122，加强筋122一端向受力部分12延伸从而与扭杆安装部连接，加强筋122的另一端向底座部分11的前端延伸。连接套14选用钢材制备，优选用45钢或40Cr钢材质。本实施例的该种翻转支座为双扭杆式，本发明的具有定位销227的模具结构和铸造工艺针对相应的单扭杆式翻转支座，根据对应的结构常规调整后也可适用。
如图1-3所示该种扭杆式铝合金翻转支座铸造模具，包括上模21，以及对应设置的下模22，用于浇注铝液的浇道23，下模22包括第一台阶221和高于第一台阶221设置的第二台阶222；第一台阶221的第一顶面具有用于成型翻转支座的底座部分11的第一部分型腔223；第二台阶222的第二顶面具有用于成型翻转支座的受力部分12的第二部分型腔224；第一顶面和第二顶面之间的过渡面上具有用于成型翻转支座的连接部分13的第三部分型腔225，在第二部分型腔224上具有用于放置连接套14的定位销227。本实施例并排设置有两个用于铸造该种翻转支座的型腔。
优选的，浇道23的入口端231开设于模具的侧面，浇道23的出口端232与第二部分型腔224连通且位于远离定位销227的一侧。浇道23设置在铸件远离设有连接套14的一侧，保证补缩通道畅通，可为厚大区域提供补缩作用，防止铸件内部产生缺陷。为了减少铸造缺陷，浇道23自入口端231向出口端232横截面逐渐缩小。
为了使得铝液更为顺畅地进行浇铸，与入口端231对应的位置上设有用于盛装铝液的浇口杯24，浇口杯24具有自浇口杯24的底部向入口端231的方向倾斜的杯壁。
为了除去氧化物夹杂夹渣等有害物质，提高铸件质量，入口端231设有过滤装置。过滤装置可为过滤网或陶瓷过滤片等。
设有加强筋122的位置较附近其他位置厚大，为了加快该部位的冷却速度，下模22内与加强筋122对应的位置上设有冷却通道226。从而保证铸件整体按照顺序凝固，得到晶粒细致、性能优良的金相组织。
一种使用上述模具的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，包括以下步骤：
a、在开模状态下，把连接套14装配在定位销227上；
b、合模后，将铝液倒入浇口杯24内；
c、倾转使得模具由水平位置逐渐旋转至垂直状态，使得铝液在重力作用下沿浇道23进入型腔，铝液从底部逐渐充满整个型腔，从而进行浇铸；
d、冷却成型：模具保持垂直状态，待铸件凝固后，将模具重新旋转回水平状态，开模取出铸件。根据需要重复前述步骤，进行连续铸造。
为了在冷却阶段连接套14能与铸件本体同时收缩，使得连接套14与铸件本体之间的预紧力更大，从而不易脱出，在进行步骤a之前将连接套14预热至400～450℃。
为了避免充型过程中卷气或紊流，步骤c的倾转速度为3～5°/s。
优选的，步骤c的浇铸温度为700～720℃
为了获得更好的强度，在步骤d之后依次进行以下处理：固溶：固溶温度515～545℃，保温4～8小时；人工时效：人工时效温度150～170℃，保温8～12小时。
最后制得的铝合金翻转支座的屈服强度≥220Mpa，拉伸强度≥280Mpa，延伸率≥7％。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种扭杆式铝合金翻转支座铸造模具，包括上模(21)，以及对应设置的下模(22)，用于浇注铝液的浇道(23)，其特征在于：
所述下模(22)包括第一台阶(221)和高于所述第一台阶(221)设置的第二台阶(222)；所述第一台阶(221)的第一顶面具有用于成型翻转支座的底座部分(11)的第一部分型腔(223)；所述第二台阶(222)的第二顶面具有用于成型翻转支座的受力部分(12)的第二部分型腔(224)；所述第一顶面和第二顶面之间的过渡面上具有用于成型翻转支座的连接部分(13)的第三部分型腔(225)，在所述第二部分型腔(224)上具有用于放置连接套(14)的定位销(227)；在所述下模(22)上设有用于成型加强筋(122)的凹槽，所述加强筋(122)一端向受力部分(12)延伸从而与扭杆安装部连接，所述加强筋(122)的另一端向底座部分(11)的前端延伸，所述下模(22)内与所述加强筋(122)对应的位置上设有冷却通道(226)。
2.根据权利要求1所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造模具，其特征在于：所述浇道(23)的入口端(231)开设于所述模具的侧面，所述浇道(23)的出口端(232)与所述第二部分型腔(224)连通且位于远离所述定位销(227)的一侧。
3.根据权利要求2所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造模具，其特征在于：与所述入口端(231)对应的位置上设有用于盛装铝液的浇口杯(24)，所述浇口杯(24)具有自所述浇口杯(24)的底部向所述入口端(231)的方向倾斜的杯壁。
4.根据权利要求3所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造模具，其特征在于：所述入口端(231)设有过滤装置。
5.一种使用1至4任一项权利要求所述模具的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，其特征在于包括以下步骤：
a、在开模状态下，把连接套(14)装配在定位销(227)上；
b、合模后，将铝液倒入浇口杯(24)内；
c、倾转使得模具由水平位置逐渐旋转至垂直状态，使得铝液在重力作用下沿浇道(23)进入型腔进行浇铸；
d、冷却成型。
6.根据权利要求5所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，其特征在于：在进行步骤a之前将所述连接套(14)预热至400～450℃。
7.根据权利要求5所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，其特征在于：所述步骤c的倾转速度为3～5°/s。
8.根据权利要求5所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，其特征在于：所述步骤c的浇铸温度为700～720℃。
9.根据权利要求5所述的扭杆式铝合金翻转支座铸造工艺，其特征在于：在所述步骤d之后依次进行以下处理：
固溶：固溶温度515～545℃，保温4～8小时；
人工时效：人工时效温度150～170℃，保温8～12小时。
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