CN1039103C - 铝合金车轮的挤压铸造方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明是铝合金车轮的挤压铸造方法及设备，它使用通用的液压机和带斜拉杆的三分模(水平分型)以及顶出机构使中间模的开合和铸成件的顶出实现自动化，大大简化了液压机构，降低了设备成本。在铸造时，采用沿垂直方向的慢速充型当铝液被充满型腔后，有一段较长的保压时间，使铸件在高压下凝固并产生少量塑性变形，从而获得优质铝轮，并可进行热处理强化。
Description
本发明涉及立式模铸装置的铸造方法，是一种铸、锻结合为一体的少切屑、无切屑工艺，也是一种使液态金属在很高的压力作用下充型、凝固并产生少量塑性变形，从而获得优质铝轮的制造方法。
铝合金车轮(以下简称铝轮)是摩托车、汽车上的主要零部件，现在生产铝轮的主要方法有低压铸造、压力铸造、砂型重力铸造、金属型重力铸造等四种。但是砂型铸造表面质量和内部质量都比较差；现有压力铸造的铝轮、其内部存在严重的气孔、缩松、并不能进行热处理强化；低压铸造和金属型铸造是当前国内外生产铝轮的主要方法，其质量虽高于砂型铸造和压力铸造，但在表面质量、内部质量、机械性能、生产效率方面仍不能满足较高性能铝轮的技术要求。
本发明的目的是针对上述现有技术中的存在问题，提供一种使铸件成晶中气泡减少、质地紧密、无切屑或少切屑、将铸、锻结合为一体的铝轮的铸造方法。它们用普通的立式液压机，采用挤压铸造方法来生产摩托车、汽车的铝合金车轮，它有优质、高效、节能、低消耗、合金材料适应性广等诸多优点。
本发明的方案是利用普通立式油压机附加公知的由水平分型的上模、中模、下模组成的三分模，仅作简单的液压控制机构来完成对铝合金车轮或类似铸件的挤压铸造，这是一种集压铸锻造二种工艺为一体的低速高压的铸造方法。本发明的特征是省略一些专用的液压系统，仅用普通的立式油压机来实现所有模具的运动，最主要的是利用了普通立式油压机顶出缸慢速上升的柱塞实现了将液态铝合金向模具型腔的慢速充型。另外还有一个重要的特征那就是在完成充型后有一段较长的(15秒-60秒)保压时间，再加上本发明的模具浇道口直径比较大(大体等于储液槽的直径)，所以维持较长的保压时间甚有意义，可使其中心浇道口不先于铸件凝固，还使料饼再晚于浇道口凝固。这样实现了压铸和锻造工艺上的二合一，使铸造出来的铝合金车轮组织致密，晶粒细化、无针状组织，使产品质量明显优于用传统的压铸技术生产出的铝合金车轮。还有，在压铸时按水平方向进行充型，由于本发明采用了按垂直方向的慢速充型，使液态铝合金在充型的过程中免除了现有技术(按水平方向进行高速充型)中存在的金属液出现涡流式扰动将空气卷入液态金属内，使铸件中产生气孔所造成的铸件质量下降的缺点。
本发明的铝合金车轮的挤压铸造设备包含有通用的立式液压机和水平分型由上模、中模和下模组成的三分模，所述的三分模中包含有1)控制中间模作自动向心或离心运动的斜拉杆机构2)将铝液从储液槽注入所述三分模型腔的充型机构，其特征在于：a、一个由推料杆、推板、推杆所组成的铸件自动顶出机构，所述的推料杆相对于油压机是静止的，而所述的可动推板上固定有多根垂直悬臂下伸的推杆，它穿过开设在上模和上板上的导孔，相对于上板和上模是可相对运动的；b、在所述的充型机构中浇道口的直径大体等于储液槽直径。这样，当挤压铸造完毕，所述的推板和推杆一起上升，直到推板与静止的推料杆相互碰撞时，使所述的推板与推杆沿导柱作向下的相对运动时将铸件成品从上模中顶出。
增大浇道口的直径，使料饼(相当于昌口)在压力下对铸件实施扑缩作用。这体现了本发明将压铸和锻压“二合一”的特点。
还有，为了实现推杆和推板在将铸件成品从模具中顶出之后能自动恢复原位，本发明设计出能实现这一功能的反推杆，它与所述的推板固连一体，它自推板垂直悬臂下伸，随动于推板的运动。当上模与下模闭合时反推杆将推板推向上位，此时所有推杆也均随动于推板处于上位，这样就为开模时推杆和推板的向下运动留出了空位。
本发明的铝合金车轮挤压铸造方法中，被浇注到储液槽中去的金属液(铝合金)的温度最好为680℃-750℃，储液槽和模具最好被顶热到150-300℃的温度。
本发明的优点是：①使挤压铸造过程中铝合金液体在充型过程中平稳进入型腔，没有扰动、不会卷入空气；②由于保压时间长，使铸件在挤压铸造的过程中还持续受到类似于锻压的作用，发生少量塑性变形；③由于浇口直径大又起到压力下的补缩作用，上述三个特点保证了铸件的性能大大高于用高速压铸(现有技术)方法所生产出的铸件的性能；④由于设计出铸件能在完成挤压铸造后被自动顶出的顶出机构和使推杆自动复位的复位机构，使生产效率明显提高。
以下结合附图和实施例对本发明进行描述。
图1是挤压铸造模具示意图，
图2是液压机设备示意图，
图3A及图3B是浇注液态金属时模具状态示意图。
图4A及图4B是铸成件被顶推机构顶出模具型腔的示意图。
本发明的挤压铸造设备包括模具和通用立式液压机，模具采用水平分型的三分模，下模(5)、底板(3)和斜拉杆(4)固定于液压机底座(16)的工作台面上，上模(7)、上板(8)和垫块(9)固定于液压机活动横梁(21)上，垫块(9)是支撑在顶板(27)和上板(8)之间的隔离物，以形成一个供推板(11)窜动的空间。在上模(7)和下模(5)之间有中间模，中间模是由多块水平布置的滑块(6)组成，这些滑块(6)在360℃圆范围内呈角等分，每一块滑块(6)均可作相对干模具中心的向心和离心运动。滑块(6)的上平面上有榫(未显示)，被安装在带水平燕尾槽(未显示)的上模(7)中，因此滑块(6)可以沿燕尾槽作水平径向滑移，本实用新型的滑块数目为四块。斜拉杆(4)的数目为8根。上模(7)的中心位置固定有一根芯轴(14)，用以加工形成铝轮(1)的中心孔台，上模(7)绕芯轴(14)周围有若干个孔，供反推杆(13)和推杆(15)通过，反推杆(13)和推杆(15)的上端头被固定在推板(11)上，反推杆(13)和推杆(15)还贯穿上板(8)，上板(8)与上模(7)是固连成一体的，与横梁(21)相固定的顶板(27)与上板(8)之间固定有若干根导向柱(12)，导向柱(12)贯穿推板(11)，而且推板(11)连带反推杆(13)可以沿所述导向柱(12)上下运动。上模(5)的中心位置是一缸筒(26)，缸筒(26)的上部为储液槽(25)，所述的储液槽(25)的缸筒(26)的上段筒体，缸筒(26)内有下挤压头(2)，用于将储盛在缸筒内的铝液挤压到模具的型腔里去，并进行一段时间的保压。下挤压头(2)的动作是受下挤压油缸(17)控制的，下挤压油缸(17)中的油缸柱塞(18)是与下挤压头(2)的杆部固连成一体的。
铝轮的铸造过程按如下程序进行：
在开模状态用浇勺(24)将温度为680℃～750℃的铝合金液浇入下模(5)的盛液缸筒的储液槽(25)，该储液槽(25)在盛液前先应被预热到150℃～300℃的温度范围内，并在下挤压头(2)和储液槽(25)内壁上进行涂布油剂胶体石墨，在其它型腔部位涂布RE-1脱模剂。当铝液被浇入所述缸筒(26)上部的储液槽(25)之后，启动液压机，使活动横梁(21)下行。当滑块(6)中的斜孔(28)触到斜拉杆(4)以后，随着活动横梁(21)的不断下降，斜拉杆(4)拉动四个滑块(6)沿水平半径方向向心靠扰，最终滑块(6)下部的凸起(29)落入下模(5)的凹槽(30)内，以实现对滑块(6)的锁闭。当上模(7)与下模(5)闭合时，反推杆(13)将推板(11)推向上位，并且所有推杆(15)回复到上位。当液压机上挤压缸柱塞(23)压力(即合模力)达到所需值(650kg/cm2以上)时，则启动下挤压缸(17)使连接在油缸柱塞(18)上的下挤压头(2)上行，将储液槽(25)中的铝合金液推入挤压模的型腔中，并升压至所需值，保持压力一段时间，挤压压力为P≥50MPa、保压时间为15～60秒(最佳为30秒)。这样，储液槽(25)内的铝合金液在高压下凝固，及产生少量塑性变形。然后，令液压机活动横梁(21)上行开模，在活动横梁(21)上行的同时，下挤压头(2)继续上顶一段距离，使铸件留在上模(7)上，然后活动横梁(21)继续上行，由于斜拉杆(4)的作用，使中间模的滑块(6)在不断上升的同时作离心运动并与铝轮铸件(1)轮缘外侧凹形部位脱开，渐渐远离铸成件(1)。此时，铸成件(1)留在上模(7)上，当液压机活动横梁(21)上升到使固定在液压机上横梁(22)上的推料杆(10)与推板(11)相碰时，则随液压机活动横梁(21)不断上升，使推料杆(10)推动推板(11)沿导柱(12)向下做相对运动，从而推动数十个环向分布的顶出杆(15)将铸件(1)从上模(7)推出。
Claims (5)
1.一种铝合金车轮的挤压铸造方法，它使用结构简单的传统的普通立式油压机采用水平分型的具有上、中、下三分模的金属模具，以挤压头将金属液压入被预热过的模具型腔内，再经一定的保压和留模时间，然后开模，最后铸件被顶出、堆放，其特征在于：
a、在充型时金属液是以缓慢的速度被柱塞压充到模具型腔内的；
b、充型用的挤压头是沿垂直的运动方向将金属液缓慢充入型腔的；
c、完成金属液充型后有一段15秒至60秒的保压时间。
d、所述的绕道口直径大体与储液槽的直径相当。
2.如权利要求1所述的挤压铸造方法，其特征在于：在将金属液浇入储液槽之前，储液槽和模具被预热到150℃-300℃的温度。
3.如权利要求1所述的挤压铸造方法，其特征在于：被浇注到储液槽中的金属液(铝合金)的温度为680℃-750℃。
4.一种铝合金车轮的挤压铸造设备，它包含有通用的立式液压机和水平分型由上模、中模和下模组成的三分模，所述的三分模中包含有1)控制中间模作自动向心或离心运动的斜拉杆机构2)将铝液从储液槽注入所述三分模型腔的充型机构3)，其特征在于：
一个由推料杆、推板、推杆所组成的铸件自动顶出机构，所述的推料杆相对于油压机是静止的，而所述的可动推板上固定有多根垂直悬臂下伸的推杆，它穿过开设在上模和上板上的导孔，相对于上板和上模是可相对运动的；
在所述的充型机构中浇道口的直径大体等于储液槽直径。
5.如权利要求4所述的铝合金车轮挤压铸造设备，其特征在于：在所述可动的推板上固定有垂直悬臂下伸的多根反推杆，它穿过开设在上模和上板上的导孔，随动于所述的推板，相对于上模和上板可动。
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C15 | Extension of patent right duration from 15 to 20 years for appl. with date before 31.12.1992 and still valid on 11.12.2001 (patent law change 1993) | ||
| OR01 | Other related matters | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |