本實(shí)用新型涉及鑄造模具，具體的說涉及一種消除低壓鑄造鋁車輪R角熱節(jié)位置缺陷的模具。

背景技術(shù)：

鋁車輪要兼顧外觀與安全的雙重要求，這對(duì)各車輪生產(chǎn)廠家提出了很大的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段，約80%的鋁車輪采用低壓鑄造成形工藝，該方法采用中心底注的方式，高溫鋁液在外界壓力的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入模具，并在型腔中完成最終的凝固成形，從而獲得尺寸、性能均達(dá)標(biāo)的合格鑄件。對(duì)于車輪造型而言，輪輻與輪輞交接R角處結(jié)構(gòu)十分厚大，是典型的鑄造熱節(jié)，也是目前生產(chǎn)中的難點(diǎn)與重點(diǎn)所在。大量實(shí)踐表明：R角位置缺陷造成的廢品占總比例的70%以上，這主要是因?yàn)樵撎庤T件壁厚，熱量在此過于集中，造成鋁液凝固速度緩慢，而前端輪輻壁厚相對(duì)較薄，凝固快，早早的將鋁液流動(dòng)通道堵塞，從而妨礙了對(duì)熱節(jié)的有效補(bǔ)縮，導(dǎo)致出現(xiàn)縮松、縮孔等成形缺陷；此外，較低的過冷度會(huì)造成鑄件結(jié)晶粗大，組織不致密，力學(xué)性能低下，很難通過后續(xù)的可靠性試驗(yàn)，影響了車輪的安全性能。同時(shí)，漫長(zhǎng)的凝固過程延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)成本，不利于企業(yè)的良性發(fā)展。因此，如何解決R角位置的成形問題是擺在眾多車輪工藝人員面前的一項(xiàng)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

改進(jìn)的車輪模具。本實(shí)用新型的目的是提供一種低壓鑄造鋁車輪模具，可有針對(duì)性的加強(qiáng)R角位置熱節(jié)的冷卻強(qiáng)度，并構(gòu)建利于車輪順序凝固的模具溫度分布，從而解決生產(chǎn)中易出現(xiàn)的縮松、縮孔、力學(xué)性能低下等缺陷，提高成品率；縮短工藝周期，降低企業(yè)的制造成本，實(shí)現(xiàn)車輪的高效生產(chǎn)。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種低壓鑄造鋁車輪模具，包括頂模、邊模、底模、水管接頭、蓋板、隔板、保溫石棉。

頂模背腔分為三部分：輪輞區(qū)域的背腔線呈開口狀，頂模壁厚由下至上15-25mm遞增；輪輻區(qū)域的背腔隨形加工，頂模設(shè)置為等壁厚，壁厚20-30mm；針對(duì)輪輞與輪輻連接的R角位置，頂模設(shè)置凸臺(tái)，凸臺(tái)軸向壁厚為40-60mm，徑向壁厚在30-50mm。

凸臺(tái)頂部設(shè)置為平面，側(cè)部為錐面，并分別與相鄰部位倒圓角光滑過渡。在凸臺(tái)上設(shè)置U型截面環(huán)形水道，環(huán)形水道中間用隔板分成兩部分。所述隔板為兩塊L型截面金屬片，位置靠近于輪輻一側(cè)，減弱對(duì)輪輻內(nèi)側(cè)的冷卻。環(huán)形水道上設(shè)置蓋板，蓋板焊接密封在環(huán)形水道，保證不能漏水。

環(huán)形水道的蓋板上設(shè)置水孔，水孔焊接進(jìn)水管接頭、出水管接頭；進(jìn)水管接頭、出水管接頭為兩進(jìn)兩出，二者呈180°交叉對(duì)稱分布，以保證冷卻的均勻性；水管接頭均選用不銹鋼材料制作，減少銹蝕風(fēng)險(xiǎn)，提高使用壽命。

輪輞與輪輻連接的熱節(jié)R角處設(shè)置的凸臺(tái)，凸臺(tái)上側(cè)輪輞的下端設(shè)置上隔熱槽，垂直于輪輞型面，并在內(nèi)部塞滿保溫石棉；凸臺(tái)下側(cè)輪輻末端設(shè)置下隔熱槽，垂直于輪輻，并在槽內(nèi)塞滿保溫石棉。

在車輪澆注開始后，輪輞及以上部分一般在40-60s內(nèi)即完成凝固結(jié)晶，之后便可開啟R角位置的冷卻，然后在保壓結(jié)束前20-30s內(nèi)關(guān)閉，冷卻水流量一般設(shè)定為200-300L/h，水溫為30℃左右，通過冷卻水在水道內(nèi)的高速循環(huán)流通，帶走厚大熱節(jié)位置聚集的熱量，從而實(shí)現(xiàn)了高溫鋁液的快速凝固結(jié)晶，按上述工藝即可實(shí)現(xiàn)車輪鑄件穩(wěn)定、順暢的生產(chǎn)。

本實(shí)用新型改進(jìn)了模具頂模及冷卻裝置，通過對(duì)壁厚分段，構(gòu)建了利于鑄件順序凝固的溫度梯度。在輪輞與輪輻連接的R角處設(shè)計(jì)了環(huán)形水冷裝置，有針對(duì)性的對(duì)熱節(jié)位置實(shí)現(xiàn)了快速降溫，其冷卻能力更強(qiáng)，冷卻范圍更加精確，并不會(huì)對(duì)相鄰薄壁部位產(chǎn)生不良影響，確保了鋁液的順暢補(bǔ)縮；消除了熱節(jié)易出現(xiàn)的縮松、縮孔、力學(xué)性能低下等缺陷，提升了成品率的同時(shí)也大幅度改善了車輪的安全性能；此外，單件的工藝周期也有了明顯的縮短，提高了生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型中新型的低壓鑄造車輪模具裝配示意圖。

圖2是本實(shí)用新型中頂模R角位置冷卻結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1－頂模，11－凸臺(tái)，12－環(huán)形水道，13－上隔熱槽，14－下隔熱槽，15－水道隔斷，2－邊模，3－底模，4－水管接頭，41－進(jìn)水管接頭，42－出水管接頭，5－蓋板，51－圓形水孔，6－隔板，7－保溫石棉。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，一種低壓鑄造鋁車輪模具，包括頂模1、邊模2、底模3、水管接頭4、蓋板5、隔板6、保溫石棉7。

頂模1背腔分為三部分：輪輞區(qū)域的背腔線呈開口狀，頂模壁厚由下至上15-25mm遞增；輪輻區(qū)域的背腔隨形加工，頂模設(shè)置為等壁厚，壁厚20-30mm；針對(duì)輪輞與輪輻連接的R角位置，頂模設(shè)置凸臺(tái)11，凸臺(tái)11軸向壁厚為40-60mm，徑向壁厚在30-50mm。

凸臺(tái)11頂部設(shè)置為平面，寬度在15-20mm，側(cè)部則為錐面，與軸向呈5-10°夾角；凸臺(tái)11與相鄰部位光滑過渡，圓角尺寸設(shè)置為R5-10mm；凸臺(tái)11上設(shè)置環(huán)形水道12，截面為U型，尺寸設(shè)計(jì)為8x12mm，根部R2-5mm，消除應(yīng)力集中；環(huán)形水道12由兩部分組成，在中間位置設(shè)置兩處水道隔斷15，水道隔斷15厚度大于10mm，減小開裂風(fēng)險(xiǎn)；環(huán)形水道12上設(shè)置隔板6，隔板6截面呈L型，厚度為2mm，將其放置在水道12的靠輪輻一側(cè)，并點(diǎn)焊使其牢固連接，這樣便可以將冷卻范圍控制在R角一側(cè)。

環(huán)形水道12上設(shè)置蓋板5，蓋板5與環(huán)形水道12焊接密封，要制定嚴(yán)格的焊接工藝流程，務(wù)必不能出現(xiàn)焊縫開裂漏水的現(xiàn)象。

蓋板5的兩端設(shè)置4個(gè)圓形水孔51，圓形水孔51尺寸為φ14mm；不銹鋼材質(zhì)的水管接頭4，分別焊接在4個(gè)圓形水孔51；冷卻管路設(shè)計(jì)為兩進(jìn)兩出形式，單側(cè)分別為進(jìn)水管接頭41和出水管接頭42，進(jìn)、出水管接頭呈180°交叉布置，保證更均勻的冷卻效果；將水管接頭4連接外部冷卻水存儲(chǔ)設(shè)備，即形成了兩段封閉的冷卻水循環(huán)通路；

凸臺(tái)11的上側(cè)設(shè)置上隔熱槽a13，垂直于輪輞側(cè)壁，沿背腔周向分布，隔熱槽a槽寬6-8mm，隔熱槽a根部距型腔面>10mm，保證足夠的模具強(qiáng)度；上隔熱槽a13內(nèi)要塞滿石棉7，實(shí)現(xiàn)更好的保溫隔熱效果；在凸臺(tái)11的下側(cè)根部設(shè)置下隔熱槽b14，垂直于輪輻，沿圓周分布，隔熱槽b14槽寬6-8mm，隔熱槽b14根部距型面>10mm，并在槽內(nèi)塞滿石棉隔熱；兩處隔熱槽的設(shè)計(jì)目的是將冷卻限定在厚壁R角位置，在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)冷的同時(shí)又不影響相鄰薄壁部位的溫度分布，保證了更加精確的施冷。

在車輪澆注開始后，輪輞及以上部分一般在40-60s內(nèi)即完成凝固結(jié)晶，之后便可開啟R角位置的冷卻，然后在保壓結(jié)束前20-30s內(nèi)關(guān)閉；冷卻水流量設(shè)定為200-300L/h，冷卻水溫設(shè)定為25℃-35℃，按此工藝即可實(shí)現(xiàn)車輪鑄件穩(wěn)定、順暢的生產(chǎn)。通過冷卻水在水道內(nèi)的高速循環(huán)流通，帶走了厚大熱節(jié)位置聚集的熱量，實(shí)現(xiàn)了高溫鋁液的快速凝固，消除了易出現(xiàn)的縮松、縮孔等缺陷，力學(xué)性能也有了明顯的提升，提高了產(chǎn)品的綜合質(zhì)量及成品率。

本實(shí)用新型對(duì)頂模壁厚分段設(shè)置，從模具自身傳熱的角度構(gòu)建了利于鑄件順序凝固的溫度梯度；在輪輞與輪輻連接的R角處設(shè)計(jì)了環(huán)形水冷結(jié)構(gòu)，有針對(duì)性的對(duì)熱節(jié)位置實(shí)現(xiàn)了快速降溫，其冷卻能力更強(qiáng)，冷卻范圍更加精確，并不會(huì)對(duì)相鄰薄壁部位產(chǎn)生不良影響，確保了鋁液的順暢補(bǔ)縮；消除了熱節(jié)易出現(xiàn)的縮松、縮孔、力學(xué)性能低下等缺陷，提升了成品率的同時(shí)也大幅度改善了車輪的安全性能；此外，單件的工藝周期也有了明顯的縮短，提高了生產(chǎn)效率，降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本。