一種車輪或車輪中心盤的鑄造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車輪或車輪中心盤的鑄造方法，利用低壓鑄造方法實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬自下而上平穩(wěn)充填鑄件的模具型腔，在充填完畢后，對(duì)輪芯中心加工孔部進(jìn)行自上而下的局部擠壓成形，實(shí)現(xiàn)凝固過程的強(qiáng)制補(bǔ)縮。本發(fā)明在現(xiàn)有低壓鑄造基礎(chǔ)上，通過對(duì)輪芯中心加工孔部進(jìn)行自上而下的局部擠壓成形，實(shí)現(xiàn)凝固過程的強(qiáng)制補(bǔ)縮，從而提高了車輪或車輪中心盤的致密性和力學(xué)性能、生產(chǎn)效率和材料利用率，減少車輪中心孔的機(jī)加工量，易于在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。本發(fā)明適用于車輛中的鋁、鎂合金車輪或車輪中心盤充型、凝固與成形。
【專利說明】一種車輪或車輪中心盤的鑄造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車零部件的加工方法，特別是一種車輪或車輪中心盤的鑄造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]低壓鑄造是液態(tài)金屬在壓力作用下由下而上地充填鑄件型腔，以形成鑄件的一種方法。其使用的壓力較低，一般為0.02、.09MPa，其優(yōu)點(diǎn)是:自下而上反重力充填模具型腔，充型速度平穩(wěn)可控，可有效控制卷氣和夾渣；鑄件在壓力下凝固，輔以合理的冷卻系統(tǒng)，有利于補(bǔ)縮，可減少鑄件內(nèi)部的缺陷；成品率高，有利于形成輪廓清晰、表面光潔好的鑄件；設(shè)備和模具成本低。
[0003]由于上述優(yōu)點(diǎn)，低壓鑄造方法成為了車輛車輪或車輪中心盤的主要成形方法。車輪主要有輪芯、輻條和輪輞三部分組成，其低壓鑄造方法主要是依次填充上述的三部分，而其后需要實(shí)現(xiàn)輪輞、輻條和輪芯的先后順序凝固與補(bǔ)縮；車輪中心盤則有輪芯和輻條組成，低壓鑄造時(shí)依次充型，其后凝固過程需要實(shí)現(xiàn)輻條和輪芯的順序凝固與補(bǔ)縮。鑒于車輪和車輪中心盤的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，低壓鑄造方法主要缺點(diǎn)是:整個(gè)流道較長(zhǎng)，須進(jìn)行順序凝固，導(dǎo)致生產(chǎn)周期較長(zhǎng)；輪芯作為液態(tài)金屬補(bǔ)縮來源，必須保證其最后凝固，其鑄造工藝壁厚大；輻條作為補(bǔ)縮通道，通常需要設(shè)計(jì)時(shí)增加其厚度或制造時(shí)增加其工藝厚度，致使輪芯和輻條凝固速度低、晶粒粗大、力學(xué)性能降低；且凝固后期補(bǔ)縮能力下降，輪輻易產(chǎn)生縮松，輻條和輪輞交接的熱節(jié)部位易出現(xiàn)收縮孔洞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種有效提高產(chǎn)品性能、降低輻條壁厚和縮短生產(chǎn)周期的車輪或車輪中心盤的鑄造方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種車輪或車輪中心盤的鑄造方法，利用低壓鑄造方法實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬自下而上平穩(wěn)充填鑄件的模具型腔，在充填完畢后，對(duì)輪芯中心加工孔部進(jìn)行自上而下的局部擠壓成形，實(shí)現(xiàn)凝固過程的強(qiáng)制補(bǔ)縮。
[0006]首先，上述的方法充分利用了低壓鑄造平穩(wěn)充填模具型腔、控制卷氣和夾渣的特點(diǎn)，同時(shí)，凝固過程局部擠壓成形實(shí)現(xiàn)了壓力下金屬的結(jié)晶與凝固，完成了強(qiáng)制補(bǔ)縮，所得到的鑄件具有組織細(xì)化、力學(xué)性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]其次，低壓鑄造成形車輪為了保證液態(tài)金屬自輪芯向輻條、輻條與輪輞連接處補(bǔ)縮，有時(shí)不得不加厚輻條，保證凝固過程補(bǔ)縮通道的存在，但生產(chǎn)中上述部位仍常出現(xiàn)收縮孔洞。而在輪芯實(shí)施局部擠壓，對(duì)上述兩部位實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)制補(bǔ)縮，提高了鑄件的致密性和質(zhì)量，且在強(qiáng)制補(bǔ)縮的條件下，可對(duì)輻條進(jìn)行適當(dāng)減薄，實(shí)現(xiàn)了鑄件的輕量化。
[0008]再次，傳統(tǒng)的低壓鑄造技術(shù)為了在車輪或車輪中心盤鑄件上實(shí)現(xiàn)補(bǔ)縮功能，需要增加輪芯工藝厚度。本發(fā)明通過對(duì)輪芯加工孔部進(jìn)行局部擠壓，利用該部位的液態(tài)金屬?gòu)?qiáng)制補(bǔ)縮輻條、輻條與輪輞連接處，可以降低輪芯的凝固時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，而且提高材料的利用率，減少輪芯中心孔的機(jī)加工量。
[0009]最后，本發(fā)明在低壓鑄造基礎(chǔ)上，僅增加輪芯部位的局部擠壓，即可實(shí)現(xiàn)液體金屬在輪芯向輻條、輻條與輪輞連接處的強(qiáng)制流動(dòng)與補(bǔ)縮，在保證生產(chǎn)質(zhì)量的前提下，大大減低了生產(chǎn)的成本。
[0010]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在上模中心位置設(shè)置一可相對(duì)上模作上下運(yùn)動(dòng)的擠壓桿，利用擠壓桿進(jìn)入輪芯中心加工孔部的向下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)局部擠壓成型。通過外力作用擠壓桿后使得擠壓桿對(duì)液態(tài)金屬局部擠壓，可以有效的增大對(duì)液體金屬的擠壓力，以達(dá)到更強(qiáng)的補(bǔ)縮效果。
[0011]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，在局部擠壓成形過程中，利用伺服壓力系統(tǒng)控制擠壓桿的速度和位移，從而實(shí)現(xiàn)凝固補(bǔ)縮的定量控制。擠壓桿與伺服壓力系統(tǒng)的輸出端連接，利用了伺服壓力系統(tǒng)所具備的輸出速度穩(wěn)定準(zhǔn)確、輸出位移精確的特點(diǎn)，使得凝固補(bǔ)縮得到較為理想的控制效果，進(jìn)一步提高了鑄件的致密性和質(zhì)量。
[0012]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，局部擠壓成形中擠壓桿位移速度的范圍為
0.0005、.0lm/s，可滿足不同形狀和壁厚輻條、輪輞凝固補(bǔ)縮的要求。
[0013]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，局部擠壓成形中擠壓比壓的范圍為l(Tl00MPa，避免比壓過小，無法實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制補(bǔ)縮；同時(shí)避免比壓過大，導(dǎo)致鑄件變形和模具受力太大。
[0014]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述擠壓桿位于內(nèi)澆口的正上方且擠壓桿的直徑大于內(nèi)澆口的直徑，在擠壓桿局部擠壓下行中，避免擠壓力完全作用于內(nèi)澆口部分，保證內(nèi)燒口不與鑄件分尚、堵塞升液通道。
[0015]作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，液態(tài)金屬充填模具型腔后，對(duì)內(nèi)澆口強(qiáng)制冷卻使內(nèi)澆口處的液態(tài)金屬凝固，切斷了液態(tài)金屬的回流通道，再進(jìn)行局部擠壓成型。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在現(xiàn)有低壓鑄造基礎(chǔ)上，通過對(duì)輪芯中心加工孔部進(jìn)行自上而下的局部擠壓成形，實(shí)現(xiàn)凝固過程的強(qiáng)制補(bǔ)縮，從而提高了車輪或車輪中心盤的致密性和力學(xué)性能、生產(chǎn)效率和材料利用率，減少車輪中心孔的機(jī)加工量，易于在實(shí)際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]圖1是本發(fā)明局部擠壓成形前模具型腔示意圖；
圖2是本發(fā)明局部擠壓成形后模具型腔示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例中采用YZ02型立式鑄造機(jī)，伺服壓力系統(tǒng)使用伺服壓力機(jī)，其型號(hào)為EXLAR-FT80。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的擠壓鑄造的裝置結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。上模2、側(cè)模5和底模6圍成模具型腔1，上模2和側(cè)模5均為動(dòng)模，底模6為定模。內(nèi)澆口 4位于底模6中部，液體金屬?gòu)膬?nèi)澆口 4由下至上的進(jìn)入模具型腔I。上模2的中心位置安裝有擠壓桿3，該擠壓桿3可相對(duì)于上模2做上下運(yùn)動(dòng)并能向下伸出上模2進(jìn)入模具型腔1，從而對(duì)輪芯中心加工孔部進(jìn)行局部擠壓。擠壓桿3上端連接伺服壓力機(jī)的輸出端，由伺服壓力機(jī)控制。
[0020]第一實(shí)施例 工藝流程包括如下步驟和工藝條件:
1)預(yù)熱模具；
2)閉合模具，對(duì)模具施加鎖模力，形成如圖1所示；
3)使液態(tài)金屬通過內(nèi)澆口4由下至上填充整個(gè)模具型腔I ;
4)對(duì)內(nèi)澆口4部位進(jìn)行強(qiáng)冷，使內(nèi)澆口 4凝固封死回流通道；
5)在鑄件冷卻至固液半固態(tài)時(shí)，啟動(dòng)伺服壓力機(jī)，帶動(dòng)擠壓桿3進(jìn)行局部擠壓過程，擠壓速度為0.0005m/s，擠壓比壓為lOMPa，形成如圖2所示；
6)保壓至鑄件凝固后，伺服壓力機(jī)帶動(dòng)擠壓沖頭上行；
7)解除鎖模力，打開模具；
8)打落鑄件；
9)從第二步開始重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。
[0021]第二實(shí)施例
工藝流程包括如下步驟和工藝條件:
1)預(yù)熱模具；
2)閉合模具，對(duì)模具施加鎖模力，形成如圖1所示；
3)使液態(tài)金屬通過內(nèi)澆口4由下至上填充整個(gè)模具型腔I ;
4)對(duì)內(nèi)澆口4部位進(jìn)行強(qiáng)冷，使內(nèi)澆口 4凝固封死回流通道；
5)在鑄件冷卻至固液半固態(tài)時(shí)，啟動(dòng)伺服壓力機(jī)，帶動(dòng)擠壓桿3進(jìn)行局部擠壓過程，擠壓速度為0.005m/s，擠壓比壓為40MPa，形成如圖2所示；
6)保壓至鑄件凝固后，伺服壓力機(jī)帶動(dòng)擠壓沖頭上行；
7)解除鎖模力，打開模具；
8)打落鑄件；
9)從第二步開始重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。
[0022]第三實(shí)施例
工藝流程包括如下步驟和工藝條件:
1)預(yù)熱模具；
2)閉合模具，對(duì)模具施加鎖模力，形成如圖1所示；
3)使液態(tài)金屬通過內(nèi)澆口4由下至上填充整個(gè)模具型腔I ;
4)對(duì)內(nèi)澆口4部位進(jìn)行強(qiáng)冷，使內(nèi)澆口 4凝固封死回流通道；
5)在鑄件冷卻至固液半固態(tài)時(shí)，啟動(dòng)伺服壓力機(jī)，帶動(dòng)擠壓桿3進(jìn)行局部擠壓過程，擠壓速度為0.0lm/s，擠壓比壓為lOOMPa，形成如圖2所示；
6)保壓至鑄件凝固后，伺服壓力機(jī)帶動(dòng)擠壓沖頭上行；
7)解除鎖模力，打開模具；
8)打落鑄件；
9)從第二步開始重復(fù)上述步驟，進(jìn)行下一個(gè)工作循環(huán)。
[0023]以上所述只是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式，其并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:利用低壓鑄造方法實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬自下而上平穩(wěn)充填鑄件的模具型腔，在充填完畢后，對(duì)輪芯中心加工孔部進(jìn)行自上而下的局部擠壓成形，實(shí)現(xiàn)凝固過程的強(qiáng)制補(bǔ)縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:在上模中心位置設(shè)置一可相對(duì)上模作上下運(yùn)動(dòng)的擠壓桿，利用擠壓桿進(jìn)入輪芯中心加工孔部的向下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)局部擠壓成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:在局部擠壓成形過程中，利用伺服壓力系統(tǒng)控制擠壓桿的速度和位移，從而實(shí)現(xiàn)凝固補(bǔ)縮的定量控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:局部擠壓成形中擠壓桿位移速度的范圍為0.0005、.01m/s。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:局部擠壓成形中擠壓比壓的范圍為l(Tl00MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:所述擠壓桿位于內(nèi)燒口的正上方且擠壓桿的直徑大于內(nèi)燒口的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輪或車輪中心盤的鑄造方法，其特征在于:液態(tài)金屬充填模具型腔后，對(duì)內(nèi)澆口強(qiáng)制冷卻使內(nèi)澆口處的液態(tài)金屬凝固，再進(jìn)行局部擠壓成型。
【文檔編號(hào)】B22D18/04GK103464724SQ201310369926
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】莊文, 趙海東, 李元元, 王留柱 申請(qǐng)人:廣州馭風(fēng)旭鋁鑄件有限公司, 華南理工大學(xué)