33kPa、充型速度為0.65kPa/s的條件下，鋁液從澆口充入型腔，直至型腔全部充滿；
[0068]步驟三，結(jié)晶增壓階段；
[0069]鋁液充滿鑄型后，快速增大結(jié)晶壓力，在5.5s增壓壓力至90kPa;
[0070]步驟四，結(jié)晶保壓階段；
[0071]增壓壓力達(dá)到90kPa后，進(jìn)入結(jié)晶保壓階段；
[0072]步驟五，保壓后快速增壓階段；
[0073]在本發(fā)明中，改進(jìn)的壓力一時間曲線如圖2A所示。
[0074](A)內(nèi)輪緣在充型完成后33s凝固結(jié)束，外輪緣在充型完成后38s凝固結(jié)束，此時開始增大結(jié)晶保壓壓力到850kPa，增壓速度為30kPa/s;
[0075](B)輪輞在充型完成后127s凝固結(jié)束；
[0076](C)輪輻輪輞過渡部位在充型完成后260s凝固結(jié)束；
[0077](D)輪心部位在充型完成后400s凝固結(jié)束，繼續(xù)保壓60s;
[0078]步驟六，卸壓放氣階段；
[0079]經(jīng)步驟五后，解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐。
[0080]對比實(shí)施例1
[0081]采用與實(shí)施例1相同的步驟一至步驟三，不同之處在于省略了步驟五的結(jié)晶增壓的處理。
[0082]繼步驟三后，在增壓壓力達(dá)到90kPa后，開始結(jié)晶保壓460s，隨后解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐。
[0083]采用Instron 8801型號拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，對比實(shí)施例1制得的26吋A356合金車輪輪輻部位的力學(xué)性能:如圖2B所示，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到215.5MPa、145.6MPa、4.1%。
[0084]采用Instron 8801型號拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，實(shí)施例1制得的26吋A356合金車輪輪輻部位的力學(xué)性能:如圖2C所示，車輪輪輻部位的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到284.8MPa、218.5MPa、6.0%。
[0085]通過對比圖2B與圖2C可知，經(jīng)本發(fā)明方法處理后的車輪輪輻部位的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率提高了31.2%、50.1 %和46.3%,且成品車輪輪輻部位平均壁厚可減少
2.7mm，取得了良好的輕量化效果。
[0086]實(shí)施例2
[0087]18吋，A356合金車輪。H13鋼模具，上模+下模+2側(cè)模結(jié)構(gòu)，直接暴露在大氣中。澆注溫度為720°C，模具初始溫度400°C，冷卻方式為風(fēng)霧混合冷卻。
[0088]采用金屬型低壓鑄造成型用保壓后快速增壓方法制備鋁合金車輪的步驟有:
[0089]步驟一，升液階段；
[0090]在升液壓力為21kPa、升液速度為1.8kPa/s的條件下，鋁液沿升液管平穩(wěn)上升至鑄型澆口處，并流入鑄型中；
[0091]步驟二，充型階段；
[0092]在充型壓力為35kPa、充型速度為0.54kPa/s的條件下，鋁液從澆口充入型腔，直至型腔全部充滿；
[0093]步驟三，結(jié)晶增壓階段；
[0094]鋁液充滿鑄型后，快速增大結(jié)晶壓力，在5s增壓壓力至80kPa;
[0095]步驟四，結(jié)晶保壓階段；
[0096]增壓壓力達(dá)到SOkPa后，進(jìn)入結(jié)晶保壓階段；
[0097]步驟五，保壓后快速增壓階段；
[0098](A)內(nèi)輪緣在充型完成后Ils凝固結(jié)束，外輪緣在充型完成后25s凝固結(jié)束，此時開始增大結(jié)晶保壓壓力到1000砂&，增壓速度為401^^/8;
[0099](B)輪輞在充型完成后18s凝固結(jié)束；
[0100](C)輪輻輪輞過渡部位在充型完成后43s凝固結(jié)束；
[0101](D)輪心部位在充型完成后116s凝固結(jié)束，繼續(xù)保壓50s;
[0102]步驟六，卸壓放氣階段；
[0103]經(jīng)步驟五后解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐。
[0104]對比實(shí)施例2
[0105]采用與實(shí)施例2相同的步驟一至步驟三，不同之處在于省略了步驟五的結(jié)晶增壓的處理。
[0106]繼步驟三后，在增壓壓力達(dá)到SOkPa后，開始結(jié)晶保壓200s，隨后解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐。
[0107]采用Instron 8801型號拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，對比實(shí)施例2制得的18吋A356合金車輪輪輻部位的力學(xué)性能:其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到219.5MPa、149.5MPa、
4.5%0
[0108]采用Instron 8801型號拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，實(shí)施例2制得的18吋Α356合金車輪輪輻部位的力學(xué)性能:車輪輪輻部位的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到294.7MPa、216.7MPa、6.0%。
[0109]經(jīng)本發(fā)明方法處理后的車輪輪輻部位的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率提高了34.3%,44.9%和33.3%,且成品車輪輪輻部位平均壁厚可減少2.4mm，取得了良好的輕量化效果。
[0110]實(shí)施例3
[0111]20吋，A356合金鑄旋車輪。H13鋼模具，上模+下模+4側(cè)模結(jié)構(gòu)，直接暴露在大氣中。澆注溫度為700°C，模具初始溫度為350°C，冷卻方式為風(fēng)霧混合冷卻。
[0112]采用金屬型低壓鑄造成型用保壓后快速增壓方法制備鋁合金車輪的步驟有:
[0113]步驟一，升液階段；
[0114]在升液壓力為19kPa、升液速度為2.0kPa/s的條件下，鋁液沿升液管平穩(wěn)上升至鑄型澆口處，并流入鑄型中；
[0115]步驟二，充型階段；
[0116]在充型壓力為35kPa、充型速度為0.98kPa/s的條件下，鋁液從澆口充入型腔，直至型腔全部充滿；
[0117]步驟三，結(jié)晶增壓階段；
[0118]鋁液充滿鑄型后，快速增大結(jié)晶壓力，在6s增壓壓力至85kPa;
[0119]步驟四，結(jié)晶保壓階段；
[0120]增壓壓力達(dá)到85kPa后，進(jìn)入結(jié)晶保壓階段；
[0121 ]步驟五，保壓后快速增壓階段；
[0122](A)內(nèi)輪緣在充型完成后29s凝固結(jié)束，外輪緣在充型完成后31s凝固結(jié)束，此時開始增大結(jié)晶保壓壓力到200kPa，增壓速度為25kPa/s;
[0123](B)輪輞在充型完成后58s凝固結(jié)束；
[0124](C)輪輻輪輞過渡部位在充型完成后164s凝固結(jié)束；
[0125](D)輪心部位在充型完成后215s凝固結(jié)束，繼續(xù)保壓40s;
[0126]步驟六，卸壓放氣階段；
[0127]經(jīng)步驟五后解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐。
[0128]對比實(shí)施例3
[0129]采用與實(shí)施例3相同的步驟一至步驟三，不同之處在于省略了步驟五的結(jié)晶增壓的處理。
[0130]繼步驟三后，在增壓壓力達(dá)到85kPa后，開始結(jié)晶保壓250s，隨后解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐。
[0131]采用Instron 8801型號拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，對比實(shí)施例3制得的20吋A356合金鑄旋車輪輪輻部位的力學(xué)性能:其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到215.8MPa、150.9MPa、
4.0%ο
[0132]采用Instron 8801型號拉伸試驗(yàn)機(jī)測量，實(shí)施例3制得的20吋Α356合金鑄旋車輪輪輻部位的力學(xué)性能:車輪輪輻部位的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到292.5MPa、225.6MPa、6.3%。
[0133]經(jīng)本發(fā)明方法處理后的車輪輪輻部位的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率提高了35.5%,49.5%及57.5%,且成品車輪輪輻部位平均壁厚可減少2.2mm，取得了良好的輕量化效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋁合金車輪金屬型低壓鑄造成型用保壓后快速增壓方法，所述金屬型低壓鑄造至少包括有升液階段、充型階段、結(jié)晶增壓階段、結(jié)晶保壓階段和卸壓階段;其特征在于:在所述的結(jié)晶保壓階段與所述的卸壓階段之間增加了保壓后快速增壓階段； 所述保壓后快速增壓階段的步驟為: (A)內(nèi)輪緣、外輪緣在充型完成后8?40s后凝固結(jié)束，此時開始增大結(jié)晶保壓壓力到150?lOOOkPa，增壓速度為10?40kPa/s; (B)輪輞在充型完成后12?130s后凝固結(jié)束； (C)輪輻輪輞過渡部位在充型完成后30?260s后凝固結(jié)束； (D)輪心部位在充型完成后90?500s后凝固結(jié)束，繼續(xù)保壓10?60s。2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬型低壓鑄造成型用保壓后快速增壓方法制備鋁合金汽車車輪，其特征在于有下列步驟: 步驟一，升液階段； 調(diào)節(jié)升液階段的壓力為18?21kPa，升液速度為I.8?2.2kPa/s; 步驟二，充型階段； 調(diào)節(jié)充型階段的充型壓力為30?35kPa，充型速度為0.4?1.0kPa/s，使鋁液從澆口進(jìn)入型腔，直至將型腔全部充滿； 步驟三，結(jié)晶增壓階段； 經(jīng)步驟二后使鋁液完全充滿鑄型后，在5?7s快速增加壓力至80?10kPa; 步驟四，結(jié)晶保壓階段； 增壓壓力達(dá)到80?10kPa后，進(jìn)入結(jié)晶保壓階段； 步驟五，保壓后快速增壓階段； (A)內(nèi)輪緣、外輪緣在充型完成后8?40s后凝固結(jié)束，此時開始增大結(jié)晶保壓壓力到150?lOOOkPa，增壓速度為10?40kPa/s; (B)輪輞在充型完成后12?130s后凝固結(jié)束； (C)輪輻輪輞過渡部位在充型完成后30?260s后凝固結(jié)束； (D)輪心部位在充型完成后90?500s后凝固結(jié)束，繼續(xù)保壓10?60s; 步驟六，卸壓放氣階段； 經(jīng)步驟五后，待鋁合金車輪凝固完畢，解除保溫爐內(nèi)的氣體壓力，使升液管和澆道口未凝固的鋁液流回到保溫爐中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁合金車輪金屬型低壓鑄造成型用保壓后快速增壓方法，其特征在于:制得的鋁合金汽車車輪在模具結(jié)構(gòu)和合模力不變的情況下，能夠?qū)⑤嗇棽课粡?qiáng)度提高10?50%，延伸率提高25?70%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金車輪金屬型低壓鑄造成型用保壓后快速增壓方法，該方法在升液、充型和結(jié)晶增壓階段，延續(xù)現(xiàn)有鋁合金車輪低壓鑄造工藝，升液壓力、充型壓力和結(jié)晶增壓壓力控制在18～21kPa、30～35kPa和80～100kPa。進(jìn)入結(jié)晶保壓階段后，增加了快速增壓階段。在確定內(nèi)外輪緣部位凝固結(jié)束后，開始增大結(jié)晶保壓壓力到150～1000kPa，增壓速度為10～40kPa/s；隨后進(jìn)入保壓階段，輪輞、輪輞輪輻過渡部位以及輪心部位順序凝固，待輪心部位凝固結(jié)束后，繼續(xù)保壓10～60s。本發(fā)明方法使得凝固補(bǔ)縮效果和鑄件力學(xué)性能顯著提高，同時避免了鋁液飛濺、鑄件飛邊毛刺等缺陷，顯著減低了對模具結(jié)構(gòu)和鑄型合模力的要求。
【IPC分類】B22D18/04
【公開號】CN105618710
【申請?zhí)枴緾N201610130592
【發(fā)明人】張花蕊, 張虎
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月8日