CN111182752A - 一种磁悬浮列车用散热器机箱及其铸造方法 - Google Patents
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Abstract
本方案公开了列车部件制造领域的一种磁悬浮列车用散热器机箱,包括箱体和加强筋,加强筋的厚度≤2.6mm。其铸造方法包括以下步骤:一、将模具安装在低压铸造机上;二、将模具首次加热到170~200℃,然后在模具的内型腔表面喷涂保温涂料;三、模具喷涂保温涂料后将模具加热到350~380℃,然后给发热管通电,并确保上模叶片的温度为350~380℃,合好模具;四、模具合好后,升液管口连通铝液进料端,然后将铝液铸造成型得到散热器机箱;铝液铸造成型时包括三个阶段;第一阶段将铝液在300~320mbar的充型压力铸造9s~11s,铝液经过第一阶段铸造后在450~480mbar的充型压力铸造11s~13s,铝液经过第二阶段铸造后在680~720mbar的充型压力铸造10s~12s。本方案制备的磁悬浮列车用散热器机箱具有强度高,厚度薄的特点。
Description
技术领域
本发明属于列车部件制造领域,特别涉及一种磁悬浮列车用散热器机箱及其铸造方法。
背景技术
磁悬浮列车散热器机箱是磁悬浮列车上的一种重要配件,为了确保600公里或以上时速列车部件需求,要求磁悬浮列车用散热器机箱具备强度高,质量轻的特点;而铝合金材料可以较好的满足该需求。当前主要采用翻砂铸造的方式生产磁悬浮列车用散热器机箱,翻砂铸造时,铝液流动靠产品形状自动形成,产品致密性较差,砂型表面粗糙,加强筋薄度达到2.6mm时,全部要上加工中心加工才能达到尺寸要求;而且为了满足形状要求,增加大量的浇冒口,铸造成本高。针对这个问题,国内厂家尝试采用低压铸造的方式对磁悬浮列车用散热器机箱进行生产,磁悬浮列车用散热器机箱低压铸造时采用的模具包括上模板、下模板、上模仁、下模仁和边模;上模仁固定连接在上模板内,下模仁规固定连接在下模板内;所述边模位于上模仁和下模仁之间且三者围成模具型腔;下模仁上设有升液管口,下模仁的上表面设有流槽和模具流道;使用时,升液管口连接加热后的铝合金液,铝合金液经流槽和模具流道进入到模具型腔内得到磁悬浮列车用散热器机箱。当前低压铸造磁悬浮列车用散热器机箱时,为了保证磁悬浮列车用散热器机箱的透气性和强度,在磁悬浮列车用散热器机箱的箱体的顶部均布有多个加强筋,加强筋之间有间隙,由于磁悬浮列车用散热器机箱上的加强筋过薄(一般要求在加强筋厚度在4mm以内),导致磁悬浮列车用散热器机箱难以铸造成型。而采用高圧鋳造的方式虽然可以实现磁悬浮列车用散热器机箱的成型,但铸造而成的磁悬浮列车用散热器机箱无法满足A365.2产品320mpa的抗拉强度,190mpa的屈服强度,5%的断后延伸率,90HBS的硬度,230mpa的抗剪强度和165mpa的旋转弯曲疲劳强度的强度要求指标。
针对这个问题,本企业通过优化现有的散热器生产模具,并结合优化后的生产模具,得到一种可显著降低磁悬浮列车用散热器机箱厚度并提高其强度的铸造方法。
发明内容
本发明意在提供一种磁悬浮列车用散热器机箱的铸造方法,以铸造出一种厚度薄且强度高的磁悬浮列车用散热器机箱。
申请人改进后的磁悬浮列车用散热器机箱铸造模具包括上模板、下模板、上模仁、下模仁、上模架和四个边模;上模板固定连接在上模架上,上模仁固定连接在上模板内,下模仁规固定连接在下模板内;四个所述边模位于上模仁和下模仁之间,四个边模与上模仁和下模仁共同围成模具型腔,下模仁上均布有两个升液管口和两个流槽;所述下模仁上还均布有多条模具流道;上模仁由多个上模叶片构成,多个上模叶片之间通过连接销串联,上模叶片上均布有多个竖直设置的排气槽;上模叶片上还设有安置孔,安置孔内设有发热管。
本方案中的一种磁悬浮列车用散热器机箱,包括箱体和位于箱体顶部的多个加强筋,加强筋的厚度≤2.6mm。
除了磁悬浮列车用散热器机箱外,本发明还提供了一种铸造磁悬浮列车用散热器机箱的方法,包括以下步骤:
步骤一、将模具安装在低压铸造机上;
步骤二、将安装好的模具首次加热到170~200℃,然后在模具的内型腔表面喷涂保温涂料;
步骤三、模具喷涂保温涂料后将模具加热到350~380℃,然后给发热管通电,并确保上模叶片的温度为350~380℃,合好模具;
步骤四、模具合好后,升液管口连通铝液进料端,然后将铝液铸造成型得到磁悬浮列车用散热器机箱;铝液铸造成型时包括三个阶段;第一阶段将铝液在300~320mbar的充型压力铸造9s~11s,铝液经过第一阶段铸造后在450~480mbar的充型压力铸造11s~13s,铝液经过第二阶段铸造后在680~720mbar的充型压力铸造10s~12s。
本方案的有益效果:本方案通过三段充型,让铝液缓慢进入型腔,平稳填满产品,并通过模具上的排气槽将铝液中的气体及时排除,使得磁悬浮列车用散热器机箱生产过程中不会产生卷气,产品就没有夹渣,致密性好,合格率相应提高,磁悬浮列车用散热器机箱的强度答复提高。另外,在制造过程中,通过模具上模叶片、发热管的设置;以及铸造时的三阶段成型,使得磁悬浮列车用散热器机箱成型过程中所有的加强筋在极薄厚度下(加强筋的厚度≤2.6mm)都得以完整成型。
进一步,所述保温涂料的喷涂包括两次,具体为:喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具首次加热到170~200℃,对模具进行首次保温涂料喷涂;保温涂料首次喷涂后对模具进行二次加热直至温度达到200~230℃,然后再对模具进行二次保温涂料喷涂。两次喷涂让涂料在型腔内壁形成均匀的壁厚,模具温度快速吸收涂料的水分,温度控制有助于涂料在模具型腔更好的贴合。
进一步,所述涂料采用金属型G~395型号涂料,所述保温涂料的厚度为0.15~0.2mm。金属型G~395型号涂料为选用铁黄及钛白粉等为主要原料,添加多种高温粘接剂,再经特殊工艺配制而成的水基涂料,在模具温度上升时快速吸收涂料水分,使其在模具型腔的贴合度更好。
进一步,铝液完成第三阶段铸造后,压力保持80~120s。680~720mbar的压力保持80~120s让铝液在模具型腔自然结晶,保证产品没有缺陷,保压达不到时间产品会产生疏松等缺陷。
进一步,铝液完成第三阶段铸造并压力保持25s~35s后,对磁悬浮列车用散热器机箱进行冷却。在压力保持的中途对磁悬浮列车用散热器机箱进行冷却的目的是让产品快速结晶,达到一定的强度,模具打开后能取出,快速冷却加快打开模具的时间,提高效率,保证模具温度,缩短下一模具成型,保证快速开合模具周期,产品合格率高,稳定性好。
附图说明
图1为本发明一种磁悬浮列车用散热器机箱的生产模具的立体图;
图2为图1去掉上模架、顶模机构和上模板后的立体图;
图3为图2去掉上模仁和磁悬浮列车用散热器机箱后的立体图;
图4为图2中的磁悬浮列车用散热器机箱。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明:
说明书附图中的附图标记包括:上模架1、连接板2、上模板3、下模板4、边模5、固定板6、滑板7、顶模杆8、下模仁9、流槽91、模具流道92、升液管口93、上模仁10、上模叶片101、销孔102、安置孔103、排气槽104、顶杆孔105、磁悬浮列车用散热器机箱11、加强筋111。
以下实施例1~6中生产磁悬浮列车用散热器机箱11的模具基本如附图1~3所示:包括上模板3、下模板4、上模仁10、下模仁9、上模架1、顶模机构和四个边模5;顶模机构包括滑板7和均布在滑板7底部的多根顶模杆8;上模板3通过螺钉固定连接在上模架1的底部,滑板7竖直滑动连接在上模架1内,多根顶模杆8贯穿所述上模板3并与上模叶片101的顶部接触,上模叶片101的顶部设有多个与顶模杆8对应的顶杆孔105;上模仁10通过螺钉固定连接在上模板3内,下模仁9通过螺钉固定连接在下模板4内;四个边模5位于上模仁10和下模仁9之间,四个边模5与上模仁10、下模仁9共同围成模具型腔,上模仁10、边模5和下模仁9通过固定板6连接,边模5的外壁上通过螺杆固定连接有连接板2;下模仁9上设有两个升液管口93和对应连通的流槽91;下模仁9上还均布有多条与流槽91连通的模具流道92;上模仁10由多个上模叶片101构成,多个上模叶片101上设有销孔102,连接销经销孔102将多个上模叶片101串联,上模叶片101上均布有多个竖直设置的排气槽104;上模叶片101上还设有安置孔103,安置孔103内设有发热管。上模架1采用QT600材料,下模仁9和上模仁10采用H13材料。
使用上述模具生产磁悬浮列车用散热器机箱11时,模具装在BG2625型双升液管口93低压铸造机上面,下模板4固定在低压铸造机的工作平台上面,上模架1固定在低压铸造机活动油缸板上面,四个边模5通过连接板2固定在低压铸造机的四面抽芯油缸上面。后续实施例中的磁悬浮列车用散热器机箱11铸造时,模具型腔以磁悬浮列车用散热器机箱11加强筋111为2.6mm极限值为例。
实施例1:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到185℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,喷完后再次加热到225℃,再补喷一次涂料,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.18mm,模具再次加热到380℃,用测温设备检测,保证温度均匀,温度合适后发热管通电给上模叶片101加热,加热温度380℃;合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间9s,充型压力320毫巴,第二阶段时间13s,充型压力480毫巴,第三阶段时间10s,充型压力720毫巴,第三阶段充型后保压80s,保压25s后启动冷却。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。
实施例2:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到170℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,喷完后再次加热到230℃,再补喷一次涂料,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.15mm,模具再次加热到350°,用测温设备检测,保证温度均匀,温度合适后发热管通电给上模叶片101加热,加热温度350℃;合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间11s,充型压力300毫巴,第二阶段时间11s,充型压力450毫巴,第三阶段时间12s,充型压力680毫巴,第三阶段充型后保压120s,保压35s后启动冷却。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。
实施例3:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到200℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,喷完后再次加热到200℃,再补喷一次涂料,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.2mm,模具再次加热到370℃,用测温设备检测,保证温度均匀,温度合适后发热管通电给上模叶片101加热,加热温度370℃;合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间10s,充型压力310毫巴,第二阶段时间12s,充型压力470毫巴,第三阶段时间11s,充型压力700毫巴,第三阶段充型后保压100s,保压30s后启动冷却。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。
实施例4:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到170℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.15mm,模具再次加热到350°,用测温设备检测,保证温度均匀,温度合适后发热管通电给上模叶片101加热,加热温度350℃;合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间11s,充型压力300毫巴,第二阶段时间11s,充型压力450毫巴,第三阶段时间12s,充型压力680毫巴,第三阶段充型后保压120s,保压35s后启动冷却。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。
实施例5:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到170℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.15mm,模具再次加热到350°,用测温设备检测,保证温度均匀,温度合适后发热管通电给上模叶片101加热,加热温度350℃;合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间11s,充型压力300毫巴,第二阶段时间11s,充型压力450毫巴,第三阶段时间12s,充型压力680毫巴;第三阶段充型后保压120s即可。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。
实施例6:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到170℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.15mm,模具再次加热到350°,用测温设备检测,保证温度均匀,温度合适后发热管通电给上模叶片101加热,加热温度350℃;合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间11s,充型压力300毫巴,第二阶段时间11s,充型压力450毫巴,第三阶段时间12s,充型压力680毫巴。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。
对比例1:采用高压铸造的方式生产磁悬浮列车用散热器机箱11,具体操作为:装好模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到185℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.18mm,模具再次加热到380℃,用测温设备检测,保证温度均匀,合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把高压铸造机行程开关、产品参数设置好,然后在3Mpa的高压下的充型80s得到磁悬浮列车用散热器机箱1。
单独使用翻砂铸造的方式无法生产出加强筋111薄至2.6mm的磁悬浮列车用散热器机箱11;翻砂铸造后还需要使用机床对其加强筋111进行加工,才能满足尺寸要求。
对比例2:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好本申请中新设计的模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到185℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.18mm,模具再次加热到380℃,用测温设备检测,保证温度均匀,合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,然后在700~800毫巴的充型压力下充型100s得到铸件。铸件为缺少加强筋的磁悬浮列车用散热器机箱11,但加强筋111缺失1/5。
对比例3:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好现有技术中的模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到185℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.18mm,模具再次加热到380℃,用测温设备检测,保证温度均匀,合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,然后在700~800毫巴的充型压力下充型100s得到铸件。铸件为缺少加强筋的磁悬浮列车用散热器机箱11,加强筋111缺失2/3。
对比例4:一种磁悬浮列车用散热器机箱11,装好现有技术中的模具后,喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具加热到185℃,模具喷保温涂料,涂料采用金属型G~395型号,喷完后再次加热到225℃,再补喷一次涂料,让涂料在模具表面均匀分布,涂料厚度在0.18mm,模具再次加热到380℃,用测温设备检测,保证温度均匀,合好模具,准备开机铸造,模具最好空运动几下,把低压铸造机行程开关、产品参数设置好,这个产品分三段成型铸造,第一阶段时间9s,充型压力320毫巴,第二阶段时间13s,充型压力480毫巴,第三阶段时间10s,充型压力720毫巴,第三阶段充型后保压80s,保压25s后启动冷却。自动开模无异常后正式按下启动键,产品成型完成后即得磁悬浮列车用散热器机箱11(如附图4所示),磁悬浮列车用散热器机箱11上的加强筋111厚度可薄至2.6mm。铸件为缺少加强筋的磁悬浮列车用散热器机箱11,加强筋111缺失1/3。
实验对比:
随机选取实施例1~6和对比例1~3中生产的磁悬浮列车用散热器机箱11各5个;采用GB/T228.1-2010、GB/T231.1-2009、GB/T 6400-2007、GB/T 4337-2008中的相应方法对磁悬浮列车用散热器机箱11的抗拉强度、屈服强度、断后延伸率、硬度、抗剪强度和旋转弯曲疲劳强度进行实验,求其平均数,具体参数如下表所示:
从上表中可以看出,本申请中铸造工艺和新设计的模具对于提高磁悬浮列车用散热器机箱11的铸造完整度和强度均具有良好的作用。
Claims (6)
1.一种磁悬浮列车用散热器机箱,包括箱体和位于箱体顶部的多个加强筋,其特征在于:加强筋的厚度≤2.6mm。
2.根据权利要求1所述的一种磁悬浮列车用散热器机箱的铸造方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一、将模具安装在低压铸造机上;
步骤二、将安装好的模具首次加热到170~200℃,然后在模具的内型腔表面喷涂保温涂料;
步骤三、模具喷涂保温涂料后将模具加热到350~380℃,然后给发热管通电,并确保上模叶片的温度为350~380℃,合好模具;
步骤四、模具合好后,升液管口连通铝液进料端,然后将铝液铸造成型得到磁悬浮列车用散热器机箱;铝液铸造成型时包括三个阶段;第一阶段将铝液在300~320mbar的充型压力铸造9s~11s,铝液经过第一阶段铸造后在450~480mbar的充型压力铸造11s~13s,铝液经过第二阶段铸造后在680~720mbar的充型压力铸造10s~12s。
3.根据权利要求2所述的一种磁悬浮列车用散热器机箱的铸造方法,其特征在于:所述保温涂料的喷涂包括两次,具体为:喷砂去除模具型腔内壁表面的氧化层,模具首次加热到170~200℃,对模具进行首次保温涂料喷涂;保温涂料首次喷涂后对模具进行二次加热直至温度达到200~230℃,然后再对模具进行二次保温涂料喷涂。
4.根据权利要求3所述的一种磁悬浮列车用散热器机箱的铸造方法,其特征在于:所述涂料采用金属型G~395型号涂料,所述保温涂料的厚度为0.15~0.2mm。
5.根据权利要求4所述的一种磁悬浮列车用散热器机箱的铸造方法,其特征在于:铝液完成第三阶段铸造后,压力保持80~120s。
6.根据权利要求5所述的一种磁悬浮列车用散热器机箱的铸造方法,其特征在于:铝液完成第三阶段铸造并压力保持25s~35s后,对磁悬浮列车用散热器机箱进行冷却。
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