CN208019399U - 一种用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，所述的模具包括顶模、边模和下模，所述的顶模设置在上方并且设置为完成车轮的背腔，底模设置在顶模的下方并且设置为完成车轮的正面轮盘造型，边模设置在顶模和底模的侧面，顶模、边模和底模共同围绕出铝合金车轮的铸造型腔。本实施例中的技术方案克服了原有模具中心冷却的设计弊端，通过环形水道加局部铜棒的结构形式，缩短了减重窝区域与冷却介质之间的距离，实现了法兰各部位均匀一致的冷却效果，从而使铝液的凝固速度更加均衡，结晶时间更为同步，内部缺陷也得到了有效的控制；另外，加大了过冷度，显著的细化了晶粒组织，提升了轮心的力学性能，保障了车轮的高质量生产。

Description

一种用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具

技术领域

本实用新型涉及一种铸造模具，具体的说涉及一种能提高车轮铸件中心冷却强度的顶模水冷结构。

背景技术

在车轮低压铸造领域，环形水道是一种比较常见的冷却结构形式，其冷却范围大且制作简单，成本低廉。较传统的风冷设计，其具有显著的优势，但同时也存在着不足之处。环形水道的导热面一般是平面，对于壁厚均匀的部位，其可以实现冷却的一致性，但是在壁厚变化剧烈的区域，则会因为水道距型腔面的远近不同，而使得对模具的导热能力存在差异。在近水道处冷却能力强，铝液凝固速度快，材料性能高；而远离水道的毛坯则往往得不到有效的冷却，导致内部晶粒粗大，出现缩松、缩孔等铸造缺陷。上述情况在厚大的中心法兰区域显得尤为突出，已经严重的影响了铸件的整体性能。因此，针对现有模具的设计弊端，有必要对冷却结构进行优化改进，以实现铸件均匀快速的冷却，从而改善其铸造性能，提高生产质量。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的是提供一种改进了的低压铸造车轮模具的顶模中心水冷形式，该结构可以有效的解决因冷却不足而造成的铸件法兰区域缩松，组织不致密等问题，从而显著提升铸件的力学性能，改善成形质量。

在本实用新型的一个方面，提供了一种用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，所述的模具包括顶模、边模和下模，所述的顶模设置在上方并且设置为完成车轮的背腔，底模设置在顶模的下方并且设置为完成车轮的正面轮盘造型，边模设置在顶模和底模的侧面，顶模、边模和底模共同围绕出铝合金车轮的铸造型腔；所述的顶模的中心包括阶梯孔，阶梯孔内包括分流锥；所述的顶模背腔的法兰端面上包括环形水道，水道截面为矩形并且具有6-12mm的长和宽，并且所述的环形水道和顶模具有相同的中心轴；所述的环形水道的底面包括球头钻加工的圆孔，所述的圆孔的直径为6-10mm，并且位置设置为法兰减重窝处，数量和法兰减重窝保持一致；所述的圆孔内包括插入的铜棒，所述的铜棒和圆孔处于过盈装配；所述的环形水道的上表面包括环形盖板，并且该环形盖板和环形水道焊接密封，所述的环形盖板上包括进水管和出水管接头，所述的环形水道设置为通有冷却水。

在本实用新型优选的方面，所述的环形水道的根部为圆角，圆角的直径为2-3mm。

在本实用新型优选的方面，所述的环形水道内包括焊接挡块，所述的焊接挡块有2块，每块厚度为8-12mm，并且分布在环形水道的某个直径的两端。

在本实用新型进一步优选的方面，所述的焊接挡块厚度为10mm。

在本实用新型优选的方面，所述的圆孔的直径为8mm，并且圆孔根部的圆角直径为4mm，圆孔距离型腔面的距离为10-15mm。

在本实用新型优选的方面，所述的铜棒使用紫铜来制作。

在本实用新型优选的方面，所述的环形盖板使用Q235钢材制成，并且其厚度为6-10mm。

在本实用新型优选的方面，所述的环形盖板上的进水管和出水管接头共计有4个，并且在环形形状上均匀分布，所述的进水管和出水管接头的直径为14mm，其轴向垂直于环形盖板的端面。

在本实用新型优选的方面，在所述的环形盖板的进水管和出水管接头由不锈钢制成，并且均匀分布在环形盖板圆周上。

在本实用新型优选的方面，所述的进水管接头的内径和出水管接头的内径比例为1:1.2-1.5。

在本实用新型中，将铜棒放置到圆孔内部，要保证二者过盈装配，并且不能硬性安装，需使用专用的橡皮锤轻击敲入，避免损坏模具。在本实用新型的模具中，在顶模的中心的阶梯孔内所安装的分流锥可以实现冒口区域的快速冷却，并配合完成铝液的平稳分流充型。在水道的底面加工圆孔时使用球头钻，避免出现局部尖点，减小模具开裂风险。通过设置环形水道底面圆孔，确保了模具的强度。在圆孔内的铜棒的使用原因在于，铜的导热系数远大于模具钢基体，所以可实现快速导热降温。通过为环形盖板设置。通过设置进水管接头的内径和出水管接头的内径比例，以防止水垢等杂质将出水孔阻塞，影响冷却水流通的顺畅性；将进、出水管接头分别连接外部冷却水存储设备，即形成了封闭的冷却水循环通路。压铸工艺中，该位置冷却通常在保压阶段的后期开启，工作时间为30-40s，流量一般控制在100-200m³/h,按此参数循环往复，即可实现厚大中心法兰热节位置无缺陷的连续稳定生产。

本实用新型结构简单，其优点在于：克服了原有模具中心冷却的设计弊端，通过环形水道加局部铜棒的结构形式，缩短了减重窝区域与冷却介质之间的距离，实现了法兰各部位均匀一致的冷却效果，从而使铝液的凝固速度更加均衡，结晶时间更为同步，内部缺陷也得到了有效的控制；另外，加大了过冷度，显著的细化了晶粒组织，提升了轮心的力学性能，保障了车轮的高质量生产。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施方案，其中：

图1是本实用新型中改进的车轮低压铸造模具结构示意图；

图2是本实用新型中顶模冷却结构示意图；

图中：1－底模；2－顶模；21－环形水道；22－挡块；23－圆孔；3－分流锥；4－铜棒；5－盖板；51－进水孔；52－出水孔；6－进水管接头；7－出水管接头。

具体实施方式

实施例1

图1、2公开了本实用新型改进了的低压铸造车轮模具结构，一种新型的车轮低压铸造模具结构，包括底模(1)、顶模(2)、分流锥(3)、铜棒(4)、盖板(5)、进水管接头(6)、出水管接头(7)。这里重点介绍新型顶模的中心冷却设计：

在顶模(2)的中心加工阶梯孔，用于安装分流锥(3)，其作用是可以实现冒口区域的快速冷却，并配合完成铝液的平稳分流充型；

在顶模(2)的背腔法兰端面上加工环形水道(21)，对中心热节区域进行冷却降温；水道(21)截面为矩形，尺寸为8x10mm，与顶模(2)同轴设计；水道(21)的根部设计为圆角过渡，取R＝2-3mm，以消除应力集中点；在水道内焊接挡块(22)，厚10mm，共计2处，呈180°对称布置，将环形水道平均分割成两部分；

在水道的底面加工圆孔(23)，需使用球头钻，以免出现局部尖点，减小模具开裂风险；圆孔(23)直径设计为Φ8mm，位置对应于法兰减重窝处，且数量与其一致；圆孔根部圆角设计为R4mm，且到型腔面的距离取为10-15mm，以保证模具强度；

选用紫铜材料制作铜棒(4)，因铜的导热系数远大于模具钢基体，所以可实现快速导热降温；铜棒(4)的形状、尺寸与水道内的圆孔一致；将铜棒放置到圆孔内部，要保证二者过盈装配，并且不能硬性安装，需使用专用的橡皮锤轻击敲入，避免损坏模具；

选用Q235材料制作环形盖板(5)，并用其将水道进行焊接密封；要制定优良的焊接工艺，保证焊接质量，使水道在工作过程中不发生开裂漏水问题；盖板(5)的厚度要求不小于6mm，以保证足够的熔池深度及焊接强度；在盖板上加工出4个进、出水孔(51)(52)，分布在水道内部挡块的两侧；水孔直径取为Φ14mm，其轴向垂直于盖板的端面；

在盖板的水孔上分别焊接进、出水管接头(6)(7)，材料选用不锈钢，以减小锈蚀，提高使用寿命；4个水管接头呈180°交错布置，这样可最大程度的实现冷却过程的均匀性；进、出水管的外径尺寸一致，均取为Φ14mm，而内径则不同，出水管内径设计为进水管的1.2-1.5倍，以防止水垢等杂质将出水孔阻塞，影响冷却水流通的顺畅性；将进、出水管接头分别连接外部冷却水存储设备，即形成了封闭的冷却水循环通路；

压铸工艺中，该位置冷却通常在保压阶段的后期开启，工作时间为30-40s，流量一般控制在100-200m³/h,按此参数循环往复，即可实现厚大中心法兰热节位置无缺陷的连续稳定生产。

本实施例中的技术方案克服了原有模具中心冷却的设计弊端，通过环形水道加局部铜棒的结构形式，缩短了减重窝区域与冷却介质之间的距离，实现了法兰各部位均匀一致的冷却效果，从而使铝液的凝固速度更加均衡，结晶时间更为同步，内部缺陷也得到了有效的控制；另外，加大了过冷度，显著的细化了晶粒组织，提升了轮心的力学性能，保障了车轮的高质量生产。

Claims (10)

1.一种用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，所述的模具包括顶模、边模和下模，所述的顶模设置在上方并且设置为完成车轮的背腔，底模设置在顶模的下方并且设置为完成车轮的正面轮盘造型，边模设置在顶模和底模的侧面，顶模、边模和底模共同围绕出铝合金车轮的铸造型腔，其特征在于，所述的顶模的中心包括阶梯孔，阶梯孔内包括分流锥；所述的顶模背腔的法兰端面上包括环形水道，水道截面为矩形并且具有6-12 mm的长和宽，并且所述的环形水道和顶模具有相同的中心轴；所述的环形水道的底面包括球头钻加工的圆孔，所述的圆孔的直径为6-10 mm，并且位置设置为法兰减重窝处，数量和法兰减重窝保持一致；所述的圆孔内包括插入的铜棒，所述的铜棒和圆孔处于过盈装配；所述的环形水道的上表面包括环形盖板，并且该环形盖板和环形水道焊接密封，所述的环形盖板上包括进水管接头和出水管接头，所述的环形水道设置为通有冷却水。

2.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的环形水道的根部为圆角，圆角的直径为2-3mm。

3.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的环形水道内包括焊接挡块，所述的焊接挡块有2块，每块厚度为8-12mm，并且分布在环形水道的某个直径的两端。

4.根据权利要求3所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的焊接挡块厚度为10 mm。

5.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的圆孔的直径为8 mm，并且圆孔根部的圆角直径为4 mm，圆孔距离型腔面的距离为10-15 mm。

6.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的铜棒使用紫铜来制作。

7.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的环形盖板使用Q235钢材制成，并且其厚度为6-10 mm。

8.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的环形盖板上的进水管和出水管接头共计有4个，并且在环形形状上均匀分布，所述的进水管接头和出水管接头的直径为14 mm，其轴向垂直于环形盖板的端面。

9.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，在所述的环形盖板的进水管和出水管接头由不锈钢制成，并且均匀分布在环形盖板圆周上。

10.根据权利要求1所述的用于提高铝合金车轮铸造过程中中心冷却强度的模具，其特征在于，所述的进水管接头的内径和出水管接头的内径比例为1:1.2-1.5。