CN114012071A - 基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，通过在型面沟槽凹角连续布置由多根管路和接头构成的风冷管道，风冷管道呈U形，风冷管道进风口伸出砂箱外侧与大气相通，出风口与风机吸风口连通，通过风机吸风使风冷管道周围呈负压状态，这样铸件热量不断向管路传导，管道内快速流动的冷空气对管道及其周围型面进行持续有效冷却，使型面建立起外低内高的温度场分布，确保型面层先于内部凝固，从而大大降低型面缩孔缩松及夹杂的几率。

Description

基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法

技术领域

本发明涉及实型铸造领域，尤其涉及一种基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法。

背景技术

汽车外板覆盖件是汽车的脸面，覆盖件板材冲压时夹持于配对的凹凸模型面之间，在凹凸模挤压下板材受力拉伸变形，最终成为与拉延模型面一致的形状。由于拉延模型面是覆盖件成型的模板，型面上的任何瑕疵，哪怕几个针眼缺陷，都可能引起外板拉毛或色泽差异，从而导致整个拉延模模具报废。一旦报废不仅直接经济损失惨重，而且如果耽误了主机厂新车型发布时机，可能会面临巨额索赔以及难以挽回的信誉损失。因此，业内铸件厂家无不穷其所能防范拉延模型面异常发生。尽管如此，拉延模型面异常还是难以完全杜绝，主要是缩孔缩松和夹杂缺陷。

缩孔缩松缺陷：拉延模型面因结构需要，往往存在很多沟槽凹角。这些部位散热条件差，铸件浇注后冷却凝固时间较晚，很容易因铁水补充不足而产生缩孔缩松缺陷。为此，业内一般采用设置冷铁来加快型面沟槽凹角处冷却速度，以防止缩孔缩松发生。

夹杂缺陷：铸件浇注后，铁液中悬浮着一些固相非金属杂质，铁液凝固后一些杂质停留在型面表层，机加工后暴露在型面上，即形成型面夹杂缺陷。铁水中夹杂来源，分析认为主要有以下几个方面：1）熔炼时原铁水处理不净带入的渣子；2）浇注系统密封不严产生冲砂；3）工艺设计不合理，使得铁液充型不平稳而引起的沿程冲涂料冲砂；4）造型埋砂不紧实产生的局部冲涂料冲砂；5）模型材料（一般为EPS或STMMA）气化不良所残留的黑渣等。由此可知，铸件浇注时型腔中铁液杂质来源复杂，很难完全避免，这就给型面夹杂缺陷的产生埋下了隐患。

长期生产实践统计数据显示，拉延模型面异常最突出的问题是缩孔缩松约占60%，其次是夹杂约占30%，其他异常占10%。

以往冷铁方案，拉延模型面沟槽凹角处多是采用随型冷铁。首先工艺要根据型面形状，设计出相匹配的冷铁图纸，然后用EPS泡沫板材加工成冷铁模型，再将泡沫冷铁模型刷两遍水基涂料并烘干，然后是造型浇注出冷铁块，解箱后进行初清、抛丸、精清，刷酒精涂料备用。与此同时，要对使用冷铁的铸件模型进行特别处理，要确定出冷铁放置的位置，并用记号笔画出形状，此区域要用胶带贴上，防止模型淋涂时被淋上涂料，铸件模型淋涂烘干后，开始造型前，要将模型上事先贴的胶带连同其上的涂料去除，露出白模。将先前刷完酒精涂料并干燥的冷铁块放置到模型上，再将冷铁周围缝隙刷上酒精涂料，待干燥后方可造型。

拉延模型面是最重要的面，浇注时都是放在朝下的位置。一般情况下进入型腔铁液中的少量夹杂会向上浮升，逃离型面位置，产生型面夹杂的几率较小。但如前所述，为预防缩孔缩松，型面布置有较多冷铁，这对首股进入型腔的铁液激冷作用明显，温度降低很快。而先头铁液中各种杂质含量较高，这样就容易被凝固冻结在型面加工层内（一般10~15mm），产生型面夹杂缺陷。

因此，在型面上铺设冷铁减缓缩孔缩松发生的同时，型面夹杂问题却又有所增加。这使得缩松和夹杂成为一对矛盾体，此消彼长，型面异常总发生率难以得到根本改观。鉴于型面异常的两个主要问题---缩孔缩松和夹杂，在冷铁解决方案上存在的矛盾和对立性，致使传统冷铁应用受到制约。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，通过在型面沟槽凹角连续布置由多根管路和接头构成的风冷管道，风冷管道呈U形，风冷管道进风口伸出砂箱外侧与大气相通，出风口与风机吸风口连通，通过风机吸风使风冷管道周围呈负压状态，这样铸件热量不断向管路传导，管道内快速流动的冷空气对管道及其周围型面进行持续有效冷却，使型面建立起外低内高的温度场分布，确保型面层先于内部凝固，从而大大降低型面缩孔缩松及夹杂的几率，解决了背景技术中出现的问题。

本发明的目的是提供一种基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，

造型时在砂箱内沿铸件模型的型面沟槽凹角连续布置风冷管道，风冷管道由多根管路和接头构成，风冷管道系统在砂箱中的布置为：从进风口到出风口整体呈“U”字形，且进出口位置要高于铸件主体高度；

风冷管道进风口伸出砂箱外侧与大气相通，出风口与风机吸风口连通，通过风机吸风使风冷管道周围呈负压状态，管路接头周围型砂中的高温气体从接头缝隙处吸入管道排出，管路与铸件之间形成一个管路周边温度低、铸件表面温度高，铸件热量不断向管路传导的稳定、良性温度场格局；

浇注结束净置待大部分杂质浮离型面层后，启动风机进行风冷。

进一步改进在于：所述风冷管道出风口与风机吸风口之间设有隔断箱体。

进一步改进在于：所述风冷管道与铸件模型的型面沟槽凹角的间隔填充砂层。

进一步改进在于：所述砂层厚30~40mm。

进一步改进在于：所述风机连接智能变频控制柜进行控制温度，所述风冷管道出风口设置有温度传感器采集温度。

进一步改进在于：温度传感器连续采集出风口温度并与设定温度值相比较，当出口温度超过设定温度值时，智能变频控制柜的变频器频率升高，风机转速加快，管路风量加大，冷却力度加强，出口温度下降；当出口温度低于设定温度值时，变频器频率降低，风机转速减慢，管路风量减小，冷却力度减缓，出口温度升高。

本发明的有益效果：本发明通过在型面沟槽凹角连续布置由多根管路和接头构成的风冷管道，风冷管道呈U形，风冷管道进风口伸出砂箱外侧与大气相通，出风口与风机吸风口连通，通过风机吸风使风冷管道周围呈负压状态，这样铸件热量不断向管路传导，管道内快速流动的冷空气对管道及其周围型面进行持续有效冷却，使型面建立起外低内高的温度场分布，确保型面层先于内部凝固，从而大大降低型面缩孔缩松及夹杂的几率。

拉延模型面质量大幅提升：统计数据表明，汽车覆盖件模具铸件行业，做的最好的头几家企业，拉延模型面异常发生率也在5%左右。采用风冷控制技术后，型面异常发生率降至2%以下。

降低劳动强度，提高工作效率：相比于冷铁方案，工艺准备事项多、劳动强度大、周期长，而风冷方案无需特别准备，铸件模型到造型时，根据需要直接在型面上布置埋设管道，铸件浇注完毕，根据工艺要求时间净置后，开启风冷即可，大大提高了工作效率。

节约成本：冷铁方案多是随型冷铁，每个件不同区域冷铁形状大小都不一样，只能一次性使用后即回炉，使用成本很高，而风冷方案，管道现场组合拼接，铸件解箱后回收管道，抛丸清理后可循环反复使用，大幅节约成本。

安全可靠：风冷方案设计时充分考虑到安全因素，一是进出口位置抬高，置于铸件主体之上，防止了可能的裂箱，铁水借风冷管道大量跑铁水隐患。二是在砂箱出风口与风机吸风口之间设置了隔离箱体，防止铁水进入管路被吸入风机事故发生。

附图说明

图1是本发明的风冷管道布置示意图。

其中：1-智能变频控制柜，2-风机，3-吸风口，4-隔断箱体，5-出风口，6-铸件，7-型面沟槽凹角，8-风冷管道，9-上箱，10-进风口，11-中箱，12-下箱。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步的详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1所示，本实施例提供一种基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，具体如下：

造型时在砂箱的中箱11内沿铸件6模型的型面沟槽凹角7连续布置风冷管道8，风冷管道8由多根管路和接头构成，型面沟槽凹角7位于“U”字形中部上方，风冷管道8与铸件6模型间隔填充厚30~40mm的砂层。

风冷管道8系统在砂箱中的布置为：从进风口10到出风口5整体呈“U”字形，且进出口位置要高于铸件6主体高度；以防止浇注时隔砂层、风冷管道8的接头被高温铁水击穿，铁水进入风冷管道8内部，此时如果风冷管道8进风口10和出风口5位置处于铸件6主体下方，由于压头很大，铁水将从风冷管道8内部毫无阻力地向进风口10和出风口5猛力外泄。拉延模铸件6大的有20多吨重，这些铁水会全部跑完，对现场操作人员及车间设施造成极大的安全风险。

风冷管道8进风口10伸出砂箱外侧与大气相通，出风口5与风机2吸风口3连通，在风冷管道8出风口5与风机2吸风口3之间设有隔断箱体4，防止风冷管道8进铁水吸入风机2，发生安全隐患。

风冷系统采用风机2进行吸风的模式，通过风机2吸风使风冷管道8周围呈负压状态，管路接头周围型砂中的高温气体从接头缝隙处吸入管道排出，管路与铸件6之间形成一个管路周边温度低、铸件6表面温度高，铸件6热量不断向管路传导的稳定、良性温度场格局；

以上风冷管道8设置完之后，浇注系统进行浇注，浇注结束净置等待大部分杂质浮离型面层后，通过智能变频控制柜1启动风机2进行风冷。

风机2连接智能变频控制柜1进行控制温度，所述风冷管道8出风口5设置有温度传感器采集温度，温度传感器连续采集出风口5温度并与设定温度值相比较，设定温度的高温为80℃，低温为70℃，当出口温度超过80℃时，智能变频控制柜1的变频器频率升高，风机2转速加快，管路风量加大，冷却力度加强，出口温度下降；当出口温度低于70℃时，变频器频率降低，风机2转速减慢，管路风量减小，冷却力度减缓，出口温度升高。

风冷控制技术采用的是热容量小得多空心的风冷管道8，且与型面隔了一层30~40mm厚的砂子，加之，浇注时先不开风机2通风，这样对第一股进入型腔的铁水冷却作用很小，型面铁液中的杂质有充分时间净置上浮。浇注结束净置适当时间，待大部分杂质浮离型面层后，启动风机2，风冷管道8内快速流动的冷空气对风冷管道8及其周围型面进行持续有效冷却，使型面建立起外低内高的温度场分布，确保型面层先于内部凝固，从而大大降低型面缩孔缩松及夹杂的几率。

由此可知，型面风冷是一项有着完全主动可控的冷却技术。铸件6浇注后先不开风机2，不去干扰型面铁液，让其充分净置浮渣，精准控制净置时间，首先解决夹杂问题；开启风机2后，风量大小即冷却强度可控，冷却时间可控。正是风冷技术的自主可控性，成就了其完美的两者兼顾，使拉延模型面质量得到大幅改观。

本实施例通过在型面沟槽凹角7连续布置由多根管路和接头构成的风冷管道8，风冷管道8呈U形，风冷管道8进风口10伸出砂箱外侧与大气相通，出风口5与风机2吸风口3连通，通过风机2吸风使风冷管道8周围呈负压状态，这样铸件6热量不断向管路传导，管道内快速流动的冷空气对管道及其周围型面进行持续有效冷却，使型面建立起外低内高的温度场分布，确保型面层先于内部凝固，从而大大降低型面缩孔缩松及夹杂的几率。

Claims (6)

1.一种基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，其特征在于：

造型时在砂箱内沿铸件模型的型面沟槽凹角连续布置风冷管道，风冷管道由多根管路和接头构成，风冷管道系统在砂箱中的布置为：从进风口到出风口整体呈“U”字形，且进出口位置要高于铸件主体高度；

风冷管道进风口伸出砂箱外侧与大气相通，出风口与风机吸风口连通，通过风机吸风使风冷管道周围呈负压状态，管路接头周围型砂中的高温气体从接头缝隙处吸入管道排出，管路与铸件之间形成一个管路周边温度低、铸件表面温度高，铸件热量不断向管路传导的稳定、良性温度场格局；

浇注结束净置待大部分杂质浮离型面层后，启动风机进行风冷。

2.如权利要求1所述基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，其特征在于：所述风冷管道出风口与风机吸风口之间设有隔断箱体。

3.如权利要求1所述基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，其特征在于：所述风冷管道与铸件模型的型面沟槽凹角的间隔填充砂层。

4.如权利要求3所述基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，其特征在于：所述砂层厚30~40mm。

5.如权利要求1所述基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，其特征在于：所述风机连接智能变频控制柜进行控制温度，所述风冷管道出风口设置有温度传感器采集温度。

6.如权利要求5所述基于风冷技术解决汽车冲压模具铸件型面异常的方法，其特征在于：温度传感器连续采集出风口温度并与设定温度值相比较，当出口温度超过设定温度值时，智能变频控制柜的变频器频率升高，风机转速加快，管路风量加大，冷却力度加强，出口温度下降；当出口温度低于设定温度值时，变频器频率降低，风机转速减慢，管路风量减小，冷却力度减缓，出口温度升高。

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