專利名稱：應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓鑄造工藝中的冷卻方法及設(shè)備，尤其涉及一種應(yīng)用于低壓鑄造工 藝中的高壓水冷方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，輪轂的結(jié)構(gòu)形式日新月異，這對輪轂的性能和制造提 出越來越高的要求。因低壓鑄造技術(shù)無論是在工藝的可操作性，還是產(chǎn)品的性能、成本等方 法，均具有遠超傳統(tǒng)鑄造技術(shù)的有點，故而已經(jīng)成為目前輪轂制造的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)有鋁合金輪轂低壓鑄造工藝中一般采用在主要由上模1’和下模2’組成的鑄模 中設(shè)置風冷系統(tǒng)進行時控冷卻，如圖1所示，該風冷系統(tǒng)一般包括通往鑄模內(nèi)腔的上模肋 骨風管3、上模P⑶風管4和上模分流子風管5以及下模風管6，在鋁合金輪轂的鑄造過程 中，通過上述風冷系統(tǒng)向鑄模內(nèi)通風，從而使輪轂冷卻成型。現(xiàn)有的這種風冷方法冷卻速度 慢，冷卻效果欠佳，耗能巨大，易導致輪轂局部溫度過高，且輪轂的輪圈表面咬模嚴重，這不 僅影響了產(chǎn)品的合格率，加大了后續(xù)加工的工作量，且造成生產(chǎn)效率低，并會嚴重減少鑄造 模具的使用壽命，大幅提高生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法及裝置，其可 實現(xiàn)對輪轂的快速冷卻，有效提高產(chǎn)品良率、性能以及生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，從而克服 現(xiàn)有技術(shù)中的不足。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法，其特征在于，該方法為在輪轂鑄模中設(shè)置高壓水冷裝置，該高壓水冷裝置包括分別與上模和下模固定連 接的上模水冷盤和下模水冷盤，所述上模水冷盤和下模水冷盤與外設(shè)冷卻水供應(yīng)設(shè)備和冷 卻水回收設(shè)備連通；在鑄造過程中，上模水冷盤和下模水冷盤中均通以冷卻水，且輸入冷卻水的壓力、 流量和持續(xù)時間視鑄造的輪轂規(guī)格而定。進一步地講，所述上模水冷盤和下模水冷盤分別固定設(shè)置于上模和下模內(nèi)側(cè)對應(yīng) 輪轂PCD部位處。所述上模水冷盤和下模水冷盤均為具有中空內(nèi)腔的盤形構(gòu)件，且盤形構(gòu)件上交叉 設(shè)置與中空內(nèi)腔連通的至少兩個冷卻水輸入口和冷卻水輸出口。所述上模水冷盤上對應(yīng)于輪轂鑄模澆口部位處還設(shè)置有分流子冷卻水通道，在鑄 造過程中，該分流子冷卻水通道內(nèi)通有冷卻水。所述輪轂鑄模中還設(shè)置有風冷裝置，并在鑄造過程中藉此風冷裝置對輪轂肋骨部 位進行冷卻。一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置，其特征在于該高壓水冷裝置包括
3分別與上模和下模固定連接的上模水冷盤和下模水冷盤，所述上模水冷盤和下模水冷盤與 外設(shè)冷卻水供應(yīng)設(shè)備和冷卻水回收設(shè)備連通。具體而言所述上模水冷盤和下模水冷盤分別固定設(shè)置于上模和下模內(nèi)側(cè)對應(yīng)輪 轂P⑶部位處。所述上模水冷盤和下模水冷盤均為具有中空內(nèi)腔的盤形構(gòu)件，且盤形構(gòu)件上交叉 設(shè)置與中空內(nèi)腔連通的至少兩個冷卻水輸入口和冷卻水輸出口 ；此外，所述上模水冷盤上 對應(yīng)于輪轂鑄模澆口部位處還設(shè)置有分流子冷卻水通道。所述輪轂鑄模中還設(shè)置有風冷裝置，并在鑄造過程中藉此風冷裝置對輪轂肋骨部 位進行冷卻。所述冷卻水供應(yīng)設(shè)備和冷卻水回收設(shè)備相互連通或一體設(shè)置，形成循環(huán)冷卻水供 應(yīng)系統(tǒng)。本案發(fā)明人針對現(xiàn)有低壓鑄造工藝中風冷方法及裝置的不足，經(jīng)長期研究和實 踐，提出本發(fā)明的高壓水冷方法及裝置，其通過在組成輪轂鑄模的上、下模上，尤其是上、下 模內(nèi)側(cè)對應(yīng)于輪轂PCD部位處設(shè)置水冷盤，并視鑄造的輪轂規(guī)格向水冷盤內(nèi)通以冷卻水， 使鑄造的輪轂可快速冷卻，冷卻效率高，生產(chǎn)出來的輪轂輪圈無咬模現(xiàn)象，輪轂機械性能得 以提升，同時可延長鑄模的使用壽命，降低能源消耗，減少生產(chǎn)成本，還可達到節(jié)能減排之 效果。為達到令水冷盤與鑄件可實現(xiàn)迅速而充分的換熱效果，上、下模水冷盤采用內(nèi)部 中空設(shè)計，且各水冷盤上交叉設(shè)置多個冷卻水進口和出口，且輸入的冷卻水系為加壓處理 的水流。同時，考慮到鑄模澆口處溫度較其它部位更高，在上模冷卻盤上還設(shè)置有分流子冷 卻水通道，以對該部位進一步進行快速冷卻。又及，對于厚度較小的輪轂肋骨部位，因其易于冷卻，故在鑄造過程中，可另以風 冷裝置對其進行冷卻，這樣可降低對原有冷卻系統(tǒng)的改動幅度，同時也使輪轂的各部位可 以較為均勻的冷卻速度冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于該應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷 方法冷卻速度快、冷卻效率高、節(jié)能環(huán)保，可在提升輪轂的機械性能的同時，減少鑄造材料 用量，并可有效延長鑄模使用壽命，降低生產(chǎn)成本；同時，該應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓 水冷裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，便于組裝維護。本發(fā)明可被廣泛應(yīng)用于汽車鋁合金輪轂或其 他金屬鑄件的鑄造工藝中。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用于鋁合金輪轂低壓鑄造工藝中的風冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中采用風冷方法制成的鋁合金輪轂的金相組織照片；圖3是本發(fā)明具體實施方式
中一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置的結(jié) 構(gòu)示意圖；圖4是圖3中所示上模水冷盤的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明具體實施方式
中采用高壓水冷方法制成的鋁合金輪轂的金相組織 照片。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及本發(fā)明的一較佳實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細說明。本實施例涉及鋁合金汽車輪轂的低壓鑄造工藝，該工藝中采用高壓水冷方法對鑄 件(即，鋁合金汽車輪轂)進行冷卻，該高壓水冷方法是藉一高壓水冷裝置實現(xiàn)的。如圖 3 4，該高壓水冷裝置包括分別固定設(shè)置于鑄模的上模1和下模2內(nèi)側(cè)對應(yīng)輪轂P⑶部位 處的上、下模水冷盤7、8，該上模水冷盤7和下模水冷盤8均為具有中空內(nèi)腔的盤形構(gòu)件，且 盤形構(gòu)件上對稱交叉設(shè)置與中空內(nèi)腔連通的兩個冷卻水輸入口和兩個冷卻水輸出口。上模 水冷盤7的冷卻水輸入口 71、72和冷卻水輸出口 71’、72’分別與上模P⑶進水管9和上模 P⑶出水管連接(冷卻水流向如圖中箭頭所示)；同樣的，下模水冷盤8的冷卻水輸入口和 冷卻水輸出口分別與下模PCD進水管和下模PCD出水管連接。同時，所述上模水冷盤上對應(yīng)于輪轂鑄模澆口部位處還設(shè)置有分流子冷卻水通道 10，該分流子冷卻水通道與上模分流子冷卻水進水管11和上模分流子冷卻水出水管(圖中 未示出)連接。此外，所述鑄模中還設(shè)置有風冷裝置，其通過上模肋骨風管4與設(shè)置在上模 上的風管入口連接，用以在鑄造過程中對輪轂肋骨部位進行冷卻，同時，上模上還設(shè)置有風 管出口(圖中未示出)。上述的上、下模P⑶進水管，上、下模P⑶出水管及上模分流子冷卻水管分別與外 設(shè)的冷卻水供應(yīng)設(shè)備及冷卻水回收設(shè)備連通，優(yōu)選的，冷卻水供應(yīng)設(shè)備及冷卻水回收設(shè)備 可采用一體設(shè)置或彼此連通的結(jié)構(gòu)，從而形成循環(huán)冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)，以減少外排污水，節(jié)約 資源。本實施例高壓水冷方法進行的過程為首先將上模和下模組合呈鑄模，并開始向鑄模內(nèi)注入鋁湯，同時，利用凈水供應(yīng)設(shè) 備經(jīng)上、下模P⑶進水管和上模分流子冷卻水管向上、下模水冷盤中通入冷卻水，冷卻水的 壓力、流量和持續(xù)時間視鑄造的輪轂規(guī)格而定，冷卻水在上、下模水冷盤中與鑄件充分換熱 后，再經(jīng)上、下模PCD出水管排入冷卻水回收設(shè)備中，在冷卻水回收設(shè)備內(nèi)經(jīng)凈化處理后， 再次輸入凈水供應(yīng)設(shè)備中，以便循環(huán)使用，如此，達到對鑄造輪轂，尤其是對其PCD部位的 快速高效冷卻；在此水冷過程中，還伴以藉風冷設(shè)備和上模肋骨風管對輪轂肋骨部位進行風冷， 同樣的，冷卻氣流的風速、流量和持續(xù)時間也應(yīng)視輪轂的規(guī)定而定。本實施例中的各種冷卻水管可采用鐵管等，以使其具有較長使用壽命，降低用量， 并產(chǎn)生更良好的換熱性能。本實施例中采用的冷卻水為經(jīng)過純水機制造的純凈水(PH值為3-5)，多次循環(huán)使 用后的冷卻水可以經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)排入鑄造水槽中來冷卻鑄件，從而減少能量消耗，節(jié)約水資 源，達到環(huán)保減排之目的。經(jīng)實際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，較之傳統(tǒng)風冷方法，藉本發(fā)明的方法及裝置，可產(chǎn)生如下積極效 果(1)鑄件單件生產(chǎn)時間縮短20%以上，且鑄件無咬?，F(xiàn)象，鑄造報廢率降低16% 以上；(2)鑄件單件水消耗量降低41 %以上、電消耗量降低25. 7%以上，瓦斯消耗降低 7.4%以上；
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(3)鑄件鑄重減輕率在5%以上，胚重減輕率在6%以上，且如圖5所示，鑄件組織 呈共晶硅球化，較之風冷鑄件(如圖2所示，鑄件組織，呈現(xiàn)針狀共晶硅)，組織結(jié)晶(DAS) 分子更均勻，其抗拉強度彡250Mpa，伸長率彡5%，沖擊強度提升20%以上；(4)鑄模壽命可以延長8. 9%以上。上述實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人 士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明 精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法，其特征在于，該方法為在輪轂鑄模中設(shè)置高壓水冷裝置，該高壓水冷裝置包括分別與上模和下模固定連接的上模水冷盤和下模水冷盤，所述上模水冷盤和下模水冷盤與外設(shè)冷卻水供應(yīng)設(shè)備和冷卻水回收設(shè)備連通；在鑄造過程中，上模水冷盤和下模水冷盤中均通以冷卻水，且輸入冷卻水的壓力、流量和持續(xù)時間視鑄造的輪轂規(guī)格而定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法，其特征在于所述 上模水冷盤和下模水冷盤分別固定設(shè)置于上模和下模內(nèi)側(cè)對應(yīng)輪轂P⑶部位處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法，其特征在于 所述上模水冷盤和下模水冷盤均為具有中空內(nèi)腔的盤形構(gòu)件，且盤形構(gòu)件上交叉設(shè)置與中 空內(nèi)腔連通的至少兩個冷卻水輸入口和冷卻水輸出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法，其特征在于 所述上模水冷盤上對應(yīng)于輪轂鑄模澆口部位處還設(shè)置有分流子冷卻水通道，在鑄造過程 中，該分流子冷卻水通道內(nèi)通有冷卻水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法，其特征在于所述 輪轂鑄模中還設(shè)置有風冷裝置，并在鑄造過程中藉此風冷裝置對輪轂肋骨部位進行冷卻。
6.一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置，其特征在于該高壓水冷裝置包括分 別與上模和下模固定連接的上模水冷盤和下模水冷盤，所述上模水冷盤和下模水冷盤與外 設(shè)冷卻水供應(yīng)設(shè)備和冷卻水回收設(shè)備連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置，其特征在于所述 上模水冷盤和下模水冷盤分別固定設(shè)置于上模和下模內(nèi)側(cè)對應(yīng)輪轂P⑶部位處。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置，其特征在于 所述上模水冷盤和下模水冷盤均為具有中空內(nèi)腔的盤形構(gòu)件，且盤形構(gòu)件上交叉設(shè)置與中 空內(nèi)腔連通的至少兩個冷卻水輸入口和冷卻水輸出口 ；此外，所述上模水冷盤上對應(yīng)于輪 轂鑄模澆口部位處還設(shè)置有分流子冷卻水通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置，其特征在于所述 冷卻水供應(yīng)設(shè)備和冷卻水回收設(shè)備相互連通或一體設(shè)置，形成循環(huán)冷卻水供應(yīng)系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷裝置，其特征在于所述 輪轂鑄模中還設(shè)置有風冷裝置，并在鑄造過程中藉此風冷裝置對輪轂肋骨部位進行冷卻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于低壓鑄造工藝中的高壓水冷方法及裝置。該方法為在輪轂鑄模中，尤其是在鑄模的上模和下模內(nèi)側(cè)對應(yīng)輪轂PCD部位處固定設(shè)置主要由上、下模水冷盤構(gòu)成的高壓水冷裝置，并在鑄造過程中向上、下模水冷盤中均通以高壓冷卻水，從而達到迅速冷卻鑄件的目的。該裝置主要包括固定設(shè)置在鑄模的上模和下模內(nèi)側(cè)對應(yīng)輪轂PCD部位處的上模水冷盤和下模水冷盤。本發(fā)明高壓水冷方法冷卻速度快、冷卻效率高、節(jié)能環(huán)保，可在提升輪轂的機械性能的同時，減少鑄造材料用量，并可有效延長鑄模使用壽命，降低生產(chǎn)成本；同時，本發(fā)明高壓水冷裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，便于組裝維護，可被廣泛應(yīng)用于汽車鋁合金輪轂或其他金屬鑄件的鑄造工藝中。
文檔編號B22D18/04GK101905308SQ201010251058
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月12日
發(fā)明者蔡禮文 申請人:蘇州源成鋁制品制造有限公司