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Abstract

本发明涉及一种轮毂毛坯的挤压铸造方法，该方法采用溢流式局部补压挤压铸造工艺，先通过阳模、阳模外套对铝合金液施加总压力，并在此挤压铸造比压力下保压至厚度尺寸较小的轮辐部位凝固后，把与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值调至低于挤压铸造比压力，这样阳模施加的压力将减少△P，阳模外套施加的压力将相应增加△P，结果会使阳模外套对厚度尺寸较大、铝合金液尚未凝固的轮缘部位及轮缘与轮辐过渡部位的铸造热节处施压更大的压力，进行局部补压，随着阳模外套的下降，储油缸内的液压油从出油孔溢出，阳模与阳模外套产生相对位移，从而消除已经凝固的厚度尺寸较薄的轮辐部位对阳模外套继续下降的阻碍，减缓或消除该部位易出现的缩孔和疏松等。

Description

一种轮毂毛坯的挤压铸造方法
技术领域
本发明涉及金属加工技术领域，特别是重型车辆铝合金轮毂毛坯的挤压铸造领域，具体指一种轮毂毛坯的溢流式局部补压挤压铸造方法。
背景技术
国内外重型车辆铝合金轮毂毛坯可以采用锻造工艺成形或直接式挤压铸造工艺成形，而采用锻造工艺成形重型车辆铝合金轮毂毛坯存在需要大吨位液压设备、工艺流程复杂、生产成本高等问题，所以，采用直接式挤压铸造工艺成形重型车辆铝合金轮毂毛坯成为目前该类工艺的研究重点。
现有技术中的直接式挤压铸造工艺方法简单，力学性能可以达到或接近锻造铝合金轮毂的横向力学性能水平，但存在如下问题：
由于铝合金轮毂轮缘部位的厚度尺寸大于轮辐部位的厚度尺寸，挤压铸造过程中厚度尺寸较小的轮辐部位首先凝固后，将阻止阳模和阳模外套的整体下降，导致厚度尺寸较大的轮缘部位、轮缘与轮毂过渡部位的铸造热节处尚未凝固的铝合金液在无挤压铸造压力下自由凝固，易出现缩孔和疏松等缺陷。
因此，对于目前轮毂毛坯的挤压铸造方法，有待于做进一步的改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种轮毂毛坯的挤压铸造方法，该方法能有效减缓或消除尺寸较大的轮缘部位、轮缘与轮毂过渡部位的铸造热节处易出现缩孔或疏松的问题，有效提高轮毂毛坯的质量。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种轮毂毛坯的挤压铸造方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)铸造设备准备
该铸造设备包括阴模、阴模外套、顶塞、阳模、阳模外套、储油缸及液压机，所述阴模与阴模外套相配合连接形成一顶部具有开口的容置腔，所述顶塞能上下移动的设于阴模上且上端能伸入上述容置腔中；
所述储油缸固定连接在液压机的上滑块上并具有下端口，所述阳模外套设于储油缸下方，所述阳模穿过阳模外套能上下移动的设于储油缸的下端口内，且所述阳模的上端面与储油缸的内壁共同构成储油缸的储油腔；
所述储油缸的侧壁上开有与储油腔相连通的进油孔及出油孔，该进油孔外侧连接有进油阀门，该出油孔外侧连接有一溢流阀；
(2)轮毂毛坯的挤压铸造
a)打开进油阀门，使液压油充满储油缸的储油腔后关闭该进油阀门，设定与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值与挤压铸造比压力相等或高于挤压铸造比压力；
b)将由阴模外套、阴模和顶塞构成的容置腔预热至160～200℃，将阳模、阳模外套预热至200～250℃，把680～720℃的铝合金液浇入预热后的容置腔中，移动液压机上滑块使阳模、阳模外套整体下降至对容置腔中的铝合金液施加总压力为挤压铸造比压力，并保压60～80s；
c)将与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值降至挤压铸造比压力的50％～60％，继续保压40～60s后卸压；
d)先上升液压机上滑块，将阳模、阳模外套及储油缸移开，然后上升顶塞把铝合金轮毂毛坯从容置腔中顶出。
作为本发明的进一步改进，步骤a)中所述与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值高于挤压铸造比压力3～5MPa。
作为优选，所述阳模上部的外周套设有一密封圈，以避免液压油自阳模与储油缸的连接处泄漏。
在上述方案中，所述阳模外套的下端具有一衔接部，该衔接部的内壁与所述阳模的外周紧密贴合，所述步骤b)完成状态下，该衔接部的外周与所述阴模外套的内壁紧密贴合，采用该结构，以确保阳模及阳模外套对容置腔中的铝合金液施加的压力稳定。
在上述各优选方案中，所述的挤压铸造比压力为阳模及阳模外套对容置腔中的铝合金液施加的压力之和。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明中，挤压铸造开始后首先通过阳模、阳模外套对铝合金液施加总压力，并在此挤压铸造比压力下保压至厚度尺寸较小的轮辐部位凝固，把与储油缸的出油孔相连的溢流阀的溢流压强值调至低于挤压铸造比压力，这样阳模施加的压力将减少△P，而阳模外套施加的压力将相应增加△P，结果会使阳模外套对厚度尺寸较大、铝合金液尚未凝固的轮缘部位及轮缘与轮辐过渡部位的铸造热节处施压更大的压力，进行局部补压；而局部补压过程中，随着阳模外套的继续下降，储油缸内的液压油通过出油孔溢出，阳模与阳模外套产生相对位移，从而消除了已经凝固的厚度尺寸较薄的轮辐部位对阳模外套继续下降的阻碍。
本发明采用溢流式局部补压挤压铸造工艺，实现了以较大的挤压铸造比压力对尺寸较大的轮缘部位、轮缘与轮辐过渡部位的铸造热节处进行局部补压，减缓或消除了该部位易出现的缩孔和疏松等缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例中铸造设备的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明的轮毂毛坯的挤压铸造方法所采用的铸造设备包括阴模1、阴模外套2、顶塞3、阳模4、阳模外套5、储油缸6及液压机(图中未示)，阴模1与阴模外套2相配合连接形成一顶部具有开口的容置腔10，顶塞3能上下移动的设于阴模1上且上端能伸入上述容置腔10中。
储油缸6固定连接在液压机的上滑块上并具有下端口，阳模外套5设于储油缸6下方，阳模4穿过阳模外套5能上下移动的设于储油缸6的下端口内，且阳模4的上端面与储油缸6的内壁共同构成储油缸6的储油腔61。
储油缸6的侧壁上开有与储油腔61相连通的进油孔62及出油孔63，该进油孔62外侧连接有进油阀门(图中未示)，该出油孔63外侧连接有一溢流阀(图中未示)。
阳模4上部的外周套设有一密封圈41，以避免液压油自阳模4与储油缸6的连接处泄漏。阳模外套5的下端具有一衔接部51，该衔接部51的内壁与阳模4的外周紧密贴合，阳模外套5与阴模外套2对合状态下，该衔接部51的外周与阴模外套2的内壁紧密贴合。
以下各实施例以采用1500吨液压机制造外圆直径为φ540mm的铝合金轮毂毛坯为例对挤压铸造方法进行说明。
实施例1：
本实施例中轮毂毛坯的挤压铸造方法采用上述铸造设备进行铸造，具体包括以下步骤：
a)打开进油阀门，使液压油充满储油缸6的储油腔61后关闭该进油阀门，设定与出油孔63相连的溢流阀的溢流压强值与挤压铸造比压力65.5MPa相等；
b)将由阴模外套2、阴模1和顶塞3构成的容置腔10预热至160～170℃，将阳模4、阳模外套5预热至200～210℃，把680～690℃的铝合金液浇入预热后的容置腔10中，移动液压机上滑块使阳模4、阳模外套5整体下降至对容置腔10中的铝合金液施加总压力为65.5MPa，并保压60s；
c)将与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值降至32.8MPa，继续保压40s后卸压；
d)上升液压机上滑块，将阳模4、阳模外套5及储油缸6移开，上升顶塞3把铝合金轮毂毛坯从容置腔10中顶出。
实施例2：
本实施例中轮毂毛坯的挤压铸造方法采用上述铸造设备进行铸造，具体包括以下步骤：
a)打开进油阀门，使液压油充满储油缸6的储油腔61后关闭该进油阀门，设定与出油孔63相连的溢流阀的溢流压强值为70MPa；
b)将由阴模外套2、阴模1和顶塞3构成的容置腔10预热至175～185℃，将阳模4、阳模外套5预热至220～230℃，把690～710℃的铝合金液浇入预热后的容置腔10中，移动液压机上滑块使阳模4、阳模外套5整体下降至对容置腔10中的铝合金液施加总压力为70MPa，并保压70s；
c)将与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值降至36MPa，继续保压50s后卸压；
d)上升液压机上滑块，将阳模4、阳模外套5及储油缸6移开，上升顶塞3把铝合金轮毂毛坯从容置腔10中顶出。
实施例3：
本实施例中轮毂毛坯的挤压铸造方法采用上述铸造设备进行铸造，具体包括以下步骤：
a)打开进油阀门，使液压油充满储油缸6的储油腔61后关闭该进油阀门，设定与出油孔63相连的溢流阀的溢流压强值为68.5MPa；
b)将由阴模外套2、阴模1和顶塞3构成的容置腔10预热至190～200℃，将阳模4、阳模外套5预热至240～250℃，把710～720℃的铝合金液浇入预热后的容置腔10中，移动液压机上滑块使阳模4、阳模外套5整体下降至对容置腔10中的铝合金液施加总压力为65.5MPa，并保压80s；
c)将与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值降至39.3MPa，继续保压60s后卸压；
d)上升液压机上滑块，将阳模4、阳模外套5及储油缸6移开，上升顶塞3把铝合金轮毂毛坯从容置腔10中顶出。
实施例4：
本实施例中轮毂毛坯的挤压铸造方法采用上述铸造设备进行铸造，具体包括以下步骤：
a)打开进油阀门，使液压油充满储油缸6的储油腔61后关闭该进油阀门，设定与出油孔63相连的溢流阀的溢流压强值为70.5MPa；
b)将由阴模外套2、阴模1和顶塞3构成的容置腔10预热至190～200℃，将阳模4、阳模外套5预热至240～250℃，把710～720℃的铝合金液浇入预热后的容置腔10中，移动液压机上滑块使阳模4、阳模外套5整体下降至对容置腔10中的铝合金液施加总压力为65.5MPa，并保压80s；
c)将与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值降至36.7MPa，继续保压60s后卸压；
d)上升液压机上滑块，将阳模4、阳模外套5及储油缸6移开，上升顶塞3把铝合金轮毂毛坯从容置腔10中顶出。

Claims (5)

1.一种轮毂毛坯的挤压铸造方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)铸造设备准备
该铸造设备包括阴模、阴模外套、顶塞、阳模、阳模外套、储油缸及液压机，所述阴模与阴模外套相配合连接形成一顶部具有开口的容置腔，所述顶塞能上下移动的设于阴模上且上端能伸入上述容置腔中；
所述储油缸固定连接在液压机的上滑块上并具有下端口，所述阳模外套设于储油缸下方，所述阳模穿过阳模外套能上下移动的设于储油缸的下端口内，且所述阳模的上端面与储油缸的内壁共同构成储油缸的储油腔；
所述储油缸的侧壁上开有与储油腔相连通的进油孔及出油孔，该进油孔外侧连接有进油阀门，该出油孔外侧连接有一溢流阀；
(2)轮毂毛坯的挤压铸造
a)打开进油阀门，使液压油充满储油缸的储油腔后关闭该进油阀门，设定与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值与挤压铸造比压力相等或高于挤压铸造比压力；
b)将由阴模外套、阴模和顶塞构成的容置腔预热至160～200℃，将阳模、阳模外套预热至200～250℃，把680～720℃的铝合金液浇入预热后的容置腔中，移动液压机上滑块使阳模、阳模外套整体下降至对容置腔中的铝合金液施加总压力为挤压铸造比压力，并保压60～80s；
c)将与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值降至挤压铸造比压力的50％～60％，继续保压40～60s后卸压；
d)先上升液压机上滑块，将阳模、阳模外套及储油缸移开，然后上升顶塞把铝合金轮毂毛坯从容置腔中顶出。
2.根据权利要求1所述的轮毂毛坯的挤压铸造方法，其特征在于：步骤a)中所述与出油孔相连的溢流阀的溢流压强值高于挤压铸造比压力3～5MPa。
3.根据权利要求1所述的轮毂毛坯的挤压铸造方法，其特征在于：所述阳模上部的外周套设有一密封圈。
4.根据权利要求1所述的轮毂毛坯的挤压铸造方法，其特征在于：所述阳模外套的下端具有一衔接部，该衔接部的内壁与所述阳模的外周紧密贴合，所述步骤b)完成状态下，该衔接部的外周与所述阴模外套的内壁紧密贴合。
5.根据权利要求1所述的轮毂毛坯的挤压铸造方法，其特征在于：所述的挤压铸造比压力为阳模及阳模外套对容置腔中的铝合金液施加的压力之和。
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