CN107377939A - 一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，包括以下步骤：充型压力的研究；模具热交换研究；涂模剂的改进研究；与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：在该具有复杂型腔的多物理场相互作用的过程中,研究充型的压力控制条件,对于产品质量控制具有关键作用；其次模具的热交换是作用产品质量的重要因素；涂模剂对铸造品质的影响也十分重要，通过研究上述信息，可以进一步的铝合金轮毂低压铸造工艺进行改进。

Description

一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法

技术领域

本发明是一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，属于机械加工工艺领域。

背景技术

铝合金轮毂凭借其外形美观、比强度高、精度高、安全性高等优点, 得到广泛应用。低压铸造已成为其生产的主要工艺。同时,在产品开发中, 多项虚拟开发技已经普遍采用,并向更深层次的技术集成与工艺精细化方向发展,其中, 对于压铸充型与凝过程的精确控制,已经成为产品质量控制的瓶颈。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，包括以下步骤：充型压力的研究；

模具热交换研究；

涂模剂的改进研究。

进一步地，所述充型压力的研究的具体步骤为：通过压强与时间变化曲线来制定低压铸造压力条件，并对其进行研究改进。

进一步地，所述模具热交换研究的具体步骤为：通过计算模具与铝液的热交换数值确定冷却通道、冷却强度及冷却时间。

进一步地，所述涂模剂的改进研究的具体步骤为：对涂料的作用进行研究以及对涂料的组成进行研究。

本发明的有益效果：本发明的一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，在该具有复杂型腔的多物理场相互作用的过程中, 研究充型的压力控制条件 ,对于产品质量控制具有关键作用；其次模具的热交换是作用产品质量的重要因素；涂模剂对铸造品质的影响也十分重要，通过研究上述信息，可以进一步的铝合金轮毂低压铸造工艺进行改进。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法的低压铸造压力时间变化曲线。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

本发明提供一种技术方案：一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，包括以下步骤：充型压力的研究；

模具热交换研究；

涂模剂的改进研究。

充型压力的研究的具体步骤为：通过压强与时间变化曲线来制定低压铸造压力条件，并对其进行研究改进。

低压铸造压力条件是通过压强与时间变化曲线来制定的 ,见图 1, 在一个循环中 ,经过升液压力建立 、慢压射充型(a-b)、增压(b-c)、保压(c-d)、卸压阶段,通常,控制施加时间点ti与相应压力值Pi的值来制定线性加载压力曲线。

(1)a 点前为升液阶段

即铝液从储液室表面升至浇口处 。P 1 取决于储液室液面到中心浇口高度 , 对于稳定的轮毂压铸*** , P 1 为固定值。

(2)a-b 为慢压射充型阶段

充型“前流”通过浇口进入型腔 ,然后依次充填轮芯 、轮辐 、轮辋 。在此过程 ,P/ t的变化决定性地影响充型状态, 对产品质量具有决定性作用。

(3)b-c 为增压阶段

增压越大 、速度越快, 越有利于形成致密的铸件。但是 ,受到设备能力和模具条件限制。因此 ,此阶段压力条件在铸件不出现大的“飞边”和“跑火”的前提下 ,应尽量快,对于多个轮型,此过程一般变化小,参数 P 2 也较为固定 。

(4)c-d 为保压阶段

这一阶段时间长短取决于铸件的凝固状态, 当加压不再对铸件凝固起到补缩作用时,即可结束保压。此阶段的时间长短主要同型腔体积相关 ,一般也为固定值。

在生产中, 充型压力加载过程多看成是线性的,对于多数轮毂能够获得较高的压铸成品率。但是,对于一些复杂形状型腔的轮毂,不管怎样调整工艺,压铸成品率始终在70%以下。从理论分析上看,在a-b段的充型过程中,铝合金液的流动较为复杂,“前流”自由表面变化较复杂,型腔壁厚变化较大,如果将a-b段压力加载,仍采用严格的线性关系,要保持自由面的连续与稳定变化,并形成稳定的流场与温度场是不可能的。因此,需细化地研究a-b段充型压力加载过程。

模具热交换研究的具体步骤为：通过计算模具与铝液的热交换数值确定冷却通道、冷却强度及冷却时间。

涂模剂的改进研究的具体步骤为：对涂料的作用进行研究以及对涂料的组成进行研究。

在铸造生产过程中，涂模剂扮演着不可轻忽的角色，其主要功能概述如下四项：

保护模具，避免被铝液侵蚀。

由于熔融铝液对模具材料具有本当的侵蚀作用，籍由涂模剂喷涂于模面后所成的薄涂层，可以阻隔金属液和模具的直接接触，以避免模穴受长时间反复的铝液冲刷与侵蚀而损坏昂贵的模具，延长模具的使用寿命。

使铸件易于离模。

铝液沿着浇流道***进入型腔，由于模面上涂模剂的保护，使得铝液很难于金属模发生反应，避免粘模现象的产生。这有助于凝固后的铸件靠涂层所提供的润滑性，轻易地自型腔中取出。

控制型腔中铝液的方向性凝固。

在无涂模剂的场合，凝固晶粒由金属模壁面开始，往中心处成长，方向是垂直模面且无生长先后次序。这很容易形成交错的结晶组织而组碍凝固液态铝液的补充行为，造成缩孔的发生，影响铸件的健全度。使用涂模剂的场合，由于往金属模面的热传受到部分阴碍，铝液凝固时晶粒成长俱有大小先后的次序，凝固方向是平行于模壁，补缩路径变得通畅无阻，因此可以减少可能的铸缩。

提供表面质量优良之铸件。

涂层之表面粗糙度直接影响铝合金铸件之面粗度。各种类型之涂模剂，其表面微观结构存在着相当的差异性，这种差异有些是于涂模剂配方不同所造成的根本型态上的差别，有些则是喷涂作业之手法及条件的差异所造成的结果。所以，为了获致所需良好的\表面质量的铸件同，选择适当及可靠的涂模剂并控制喷涂人选业条件及纯熟的涂模手法是相当重要的一环。

涂料的组成

附着于金属模之模穴、模销、浇道***及周边设施等材料，统称为金属模涂模剂（coating）。其颜色有白色、灰色、士黄色、红色和黑色。外观呈糊状粘稠状。归纳其主要成份，大约可区分为四大组成物，如下所述：

填充料。

填充料是涂模剂的基本组成物。由于铝合金的浇铸温度大约介于650-800℃之间，故填充物需具备足够的耐热性和热化学稳定性，防止可能的化学反应，避免低熔点物质生成，抗拒高温化学变异性等特性。填充料主要成份是陶瓷耐火材，润滑性材与高导热材所组成，视涂模剂的种类及用途而有不同的配方。陶瓷耐火材如蛭石、氧化铝、氧化钛、碳酸钙、二氧化硅、熔融石英、锆粉、氧化镁和氧化铁等。润滑性材料主要是皂石、滑石粉和云母等。高导热材以石墨为主。以上所列之材料有些兼具双重性，例如石墨除了有高传导热性外，也有润滑效果。

粘结剂。

粘结剂的作用是为了要将填充料间的颗粒结合在起，使涂模剂具一定的强度，可有效附着在金属模面上，防止涂层的脱落。粘结剂成份以水玻璃，粘土和Micro-pax为主。

水。

铝合金金属模涂模剂大多是以水作为载体（carrier），加水稀释混合填充料和粘结剂等物质后，装入喷枪盛杯内，以空压带动混合好之涂模剂，使其能顺喷涂于模面上，当然亦可利用毛刷浸沾涂模剂涂布于模面上。

各种添加物。

除了填充料，粘结剂和水外，涂模剂内或多或少会加入少量的添加物。例如为了能够维持加水稀释后的涂模剂之悬浮性，避免密度较大的填充料等材质太快沈入喷枪杯底，影响喷涂雾化后涂模剂之各组成比例。大多数的市售涂模剂皆会添加悬浮剂，常用的有膨土、粘土和高领土等。除此之外，也会因不同的需求加入一些防腐剂和界面性剂等添加物。

通过研究涂料的配比及作用，来调整模具的透气性、保温性，从而优化铸造工艺，减少铸造缺陷。

作为本发明的一个实施例：本发明的一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，在该具有复杂型腔的多物理场相互作用的过程中,研究充型的压力控制条件,对于产品质量控制具有关键作用；其次模具的热交换是作用产品质量的重要因素；涂模剂对铸造品质的影响也十分重要，通过研究上述信息，可以进一步的铝合金轮毂低压铸造工艺进行改进。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，其特征在于：包括以下步骤：充型压力的研究；

模具热交换研究；

涂模剂的改进研究。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，其特征在于：所述充型压力的研究的具体步骤为：通过压强与时间变化曲线来制定低压铸造压力条件，并对其进行研究改进。

3.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，其特征在于：所述模具热交换研究的具体步骤为：通过计算模具与铝液的热交换数值确定冷却通道、冷却强度及冷却时间。

4.根据权利要求1所述的一种铝合金轮毂低压铸造工艺研究方法，其特征在于：所述涂模剂的改进研究的具体步骤为：对涂料的作用进行研究以及对涂料的组成进行研究。