CN114888259A - 一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置及方法，属于铝合金承力件的挤压铸造领域，特别是涉及一种液相线温度以下近净成形挤压铸造摩托车联板承力件装置及加工方法。解决了现有技术中生产摩托车联板产品方法中存在的内部缺陷多、力学性能较低和生产效率低的问题。它包括它包括联板模具和局部加压装置，所述局部加压装置包括两个侧端局部加压装置和前端局部加压装置，所述两个侧端局部加压装置对称设置在联板模具两侧端，所述前端局部加压装置设置在联板模具前端。它主要用于摩托车联板产品的生产。

Description

一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置及方法
技术领域
本发明属于铝合金承力件的挤压铸造领域，特别是涉及一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置及方法。
背景技术
作为摩托车的悬挂组件和重要受力部件，联板是最危险的安全产品之一，其形状复杂，要求至少中等强度，延伸率大于10％。联板分为上联板和下联板，上联板是用于连接摩托车转向***和方向盘的元件，而下联板主要是为减震器提供承载并起到转向的作用。目前摩托车上下联板主要采用铁基黑色金属进行铸造或者铝合金锻造以及重力铸造成形等工艺来制备。锻造工艺主要包含模具前期制造、锻压成形、热处理、抛丸、探伤和防锈包装。虽然锻造方法能够大幅度提高构件产品的力学性能，但是此种方法存在的问题是制作过程困难，工序多，需要多次锻造才能完成，对模具损耗大，且加工余量大，材料利用率低，非加工面的外观性很差，因此制造成本大幅提高。铸造工艺如金属型重力铸造、砂型铸造以及压铸等可以有效地解决上述锻造过程出现的问题，但是又会产生新的困难。由于联板形状复杂，曲面多，所需充型压力大，因此使用金属型重力铸造容易出现浇注不足的情况，而且不可避免会出现缩松，疏松，气孔等铸造缺陷。砂型铸造对型砂和砂芯质量要求较高，需要经常更换模具，生产效率很低，铸件尺寸精度低，还易产生冷隔、粘砂等缺陷。在压铸过程中，金属液在高速、高压下填充时会将大量的气体裹入其中，导致压铸工艺生产的铸件也有很多缺陷。因此，和锻件相比，传统铸件的力学性能和延伸率都很低。而且铸造温度较高，后续凝固收缩较大，因而加工余量大，对模具热冲击大，影响模具使用寿命，结合铸造和锻造的优点，挤压铸造工艺能够极大减少铸件中气孔等缺陷，避免浇注不足，而且在局部区域会发生塑性变形，铸件的组织更加致密，晶粒细化，力学性能和延伸率能够满足要求。由于铁基金属易生锈，比强度低，成本高，不能满***通工具轻量化以及节能减排的发展理念，因此需要选择密度低的铝合金作为铸件材料。为了延长模具使用寿命，节约成本，使得晶粒组织进一步细化，将铝合金熔体设置在液相线温度以下。此外，较低充型温度使得金属流动平稳，减少空气卷入，并且加工余量小，实现铝合金挤压铸造近净成形。为了进一步减少构件的铸造缺陷，特别是在最后凝固位置处，优化产品力学性能，有必要采用局部加压装置对易出现缺陷部位进行精准补缩。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置及方法，以解决现有技术中生产摩托车联板产品方法中存在的内部缺陷多、力学性能较低和生产效率低的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，它包括联板模具和局部加压装置，所述局部加压装置包括两个侧端局部加压装置和前端局部加压装置，所述两个侧端局部加压装置对称设置在联板模具两侧端，所述前端局部加压装置设置在联板模具前端，所述侧端局部加压装置包括侧端液压缸和侧端挤压杆，所述侧端挤压杆一端与联板模具侧端滑动连接，另一端与侧端液压缸连接，所述前端局部加压装置包括前端液压缸和两个前端挤压杆，所述两个前端挤压杆对称设置在联板模具前端中间位置的两侧，所述前端挤压杆一端与联板模具前端连接，另一端与前端液压缸连接。
更进一步的，所述侧端液压缸和侧端挤压杆之间设有侧端液压缸连接板和侧端挤压杆固定板，所述侧端液压缸连接板与侧端液压缸固接，所述侧端挤压杆固定板与侧端挤压杆固接，所述侧端液压缸连接板与侧端挤压杆固定板螺接。
更进一步的，所述前端液压缸和两个前端挤压杆之间设有前端液压缸连接板和前端挤压杆固定板，所述前端液压缸连接板与前端液压缸固接，所述前端挤压杆固定板与两个前端挤压杆固接，所述前端液压缸连接板与前端挤压杆固定板螺接。
更进一步的，所述侧端挤压杆与联板模具之间设有侧端挤压杆导滑储料筒，所述侧端挤压杆与侧端挤压杆导滑储料筒滑动配合。
更进一步的，所述两个前端挤压杆与联板模具之间均设有前端挤压杆导滑储料筒，所述前端挤压杆与前端挤压杆导滑储料筒滑动配合。
更进一步的，所述前端挤压杆导滑储料筒和侧端挤压杆导滑储料筒靠近联板模具的一端均设有圆台孔，所述圆台孔的角度为75°。
更进一步的，所述联板模具后端面上设有联板模具浇铸***，联板模具浇铸***包括扇形浇道、联板模具储料筒和冲头，所述联板模具储料筒一端与扇形浇道连接，另一端与冲头滑动配合，所述扇形浇道设置在联板模具的后端面上。
更进一步的，所述扇形浇道的扇形圆心角为80°，浇口尺寸为100mm×8mm，拔模斜度为15°。
本发明还提供了一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的方法，它包括以下步骤：
步骤一：利用金属液态成形软件对联板整体间接挤压铸造过程中充填凝固过程进行仿真，得到联板侧端和前端最后凝固的精确位置以及缺陷存在的准确区域，根据仿真计算结果设计侧端挤压杆和前端挤压杆，并准确确定分布的位置，完成挤压铸造联板模具的加工，装配以及调试；
步骤二：制备铝合金熔体，将原始铝合金锭料放入熔炼坩埚中，利用电阻炉进行加热，熔炼温度范围为720-760℃，对熔融的铝合金液进行变质、除气以及除渣处理，并在630-650℃温度区间等温静置15-20min；
步骤三：通过模温机对挤压铸造联板模具进行加热，联板模具温度控制在220-250℃，待达到指定温度区间后打开联板模具，利用机械作业手对联板模具型腔均匀喷涂环保型挤压铸造专用涂料便于铸件脱模，喷涂完成后闭合联板模具；
步骤四：将制备的铝合金熔体转移到联板模具储料筒内，然后利用冲头将其通过扇形浇道压铸到联板模具型腔，完成联板整体的间接挤压铸造，浇注温度控制在600-610℃，压射速度控制在为0.5-1m/s区间范围，压射力控制在25-30MPa；
步骤五：在联板整体间接挤压铸造完成后，启动侧端液压缸和前端液压缸，带动侧端挤压杆和前端挤压杆向联板局部加压位置表面运动，利用侧端挤压杆导滑储料筒和前端挤压杆导滑储料筒中储存的铝合金液进行补缩，局部加压比压为100-120MPa，挤压时间为20-30s；
步骤六：局部挤压后打开模具取出联板挤压铸造件，切除挤压铸造铸件上浇道以及排溢***，对局部加压部位进行表面处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过整体间接挤压铸造结合四处远离浇口部位的局部挤压装置制造摩托车联板，提高生产效率，挤压铸造工艺可以极大减少铸件中气孔、缩松和缩孔等缺陷，同时对最后凝固区域的局部补缩能进一步减少产品的缺陷，提高产品的力学性；
2、本发明和传统铸造工艺中高温浇注相比，由于挤压铸造具有高压低速的特点，铝合金熔体温度可以略低于液相线温度，在低浇铸温度和挤压力共同作用下使熔体快速冷却，获得晶粒细小、组织均匀的铸件，减少收缩缺陷即内部缺陷能够达到小于0.5mm，并减少加工余量，属于近净成形范畴，而且较低的充型温度对模具的热冲击小，延长了模具使用寿命，减少了生产成本；
3、本发明根据摩托车联板的结构特点设计了侧面扇形浇道，在挤压力作用下使熔体均匀分配到构件两端，实现构件顺序凝固以及减少了空气卷入，从而消除缺陷，提高产品性能；
4、本发明中局部挤压装置，局部冲压流程快，提高了生产效率。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的结构示意图；
图2为本发明所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的侧端挤压杆导滑储料筒未局部加压的局部结构放大示意图；
图3为本发明所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的侧端挤压杆导滑储料筒局部加压的局部结构放大示意图；
图4为本发明所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的联板模具浇铸***的结构示意图；
图5为本发明所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的联板模具浇铸***的另一视角结构示意图。
1-侧端液压缸，2-侧端液压缸连接板，3-侧端挤压杆固定板，4-侧端挤压杆，5-侧端挤压杆导滑储料筒，6-联板模具，7-前端挤压杆导滑储料筒，8-前端挤压杆，9-前端挤压杆固定板，10-前端液压缸连接板，11-前端液压缸，12-扇形浇道。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见图1-5说明本实施方式，一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，它包括联板模具6和局部加压装置，所述局部加压装置包括两个侧端局部加压装置和前端局部加压装置，所述两个侧端局部加压装置对称设置在联板模具6两侧端，所述前端局部加压装置设置在联板模具6前端，所述侧端局部加压装置包括侧端液压缸1和侧端挤压杆4，所述侧端挤压杆4一端与联板模具6侧端滑动连接，另一端与侧端液压缸1连接，所述侧端液压缸1和侧端挤压杆4之间设有侧端液压缸连接板2和侧端挤压杆固定板3，所述侧端液压缸连接板2与侧端液压缸1固接，所述侧端挤压杆固定板3与侧端挤压杆4固接，所述侧端液压缸连接板2与侧端挤压杆固定板3螺接，所述前端局部加压装置包括前端液压缸11和两个前端挤压杆8，所述两个前端挤压杆8对称设置在联板模具6前端中间位置的两侧，所述前端挤压杆8一端与联板模具6前端连接，另一端与前端液压缸11连接前端液压缸11和两个前端挤压杆8之间设有前端液压缸连接板10和前端挤压杆固定板9，所述前端液压缸连接板10与前端液压缸11固接，所述前端挤压杆固定板9与两个前端挤压杆8固接，所述前端液压缸连接板10与前端挤压杆固定板9螺接，所述侧端挤压杆4与联板模具6之间设有侧端挤压杆导滑储料筒5，所述侧端挤压杆4与侧端挤压杆导滑储料筒5滑动配合，所述两个前端挤压杆8与联板模具6之间均设有前端挤压杆导滑储料筒7，所述前端挤压杆8与前端挤压杆导滑储料筒7滑动配合。
本实施例中在侧端局部加压装置中，侧端液压缸1通过侧端液压缸连接板2、侧端挤压杆固定板3和侧端挤压杆4连接，侧端挤压杆导滑储料筒5安装固定在联板模具6上，通过侧端液压缸1带动侧端挤压杆4运动实现侧端挤压杆4端面在铸件表面的局部加压进行强制补缩，侧端挤压杆导滑储料筒5在局部挤压前用于储存补缩铝合金液，前端局部加压装置中各部件的连接与工作原理和侧端局部加压装置相同，不同之处是用于补缩的位置不同，以及各组件尺寸不同。
本实施例中所述前端挤压杆导滑储料筒7和侧端挤压杆导滑储料筒5靠近联板模具6的一端均设有圆台孔，所述圆台孔的角度为75°，设置圆台孔为了储存铝合金熔体用于补缩。
本实施例中所述联板模具6后端面上设有联板模具浇铸***，联板模具浇铸***包括扇形浇道12、联板模具储料筒和冲头，所述联板模具储料筒一端与扇形浇道12连接，另一端与冲头滑动配合，，所述扇形浇道12设置在联板模具6的后端面上所述扇形浇道12的扇形圆心角为80°，浇口尺寸为100mm×8mm，拔模斜度为15°，此结构的优点是使熔体均匀分配到构件两端，减少气孔等缺陷。
本实施例还提供了一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的方法，它包括以下步骤：
步骤一：利用金属液态成形软件对联板整体间接挤压铸造过程中充填凝固过程进行仿真，得到联板侧端和前端最后凝固的精确位置以及缺陷存在的准确区域，根据仿真计算结果设计侧端挤压杆4和前端挤压杆8，并准确确定分布的位置，完成挤压铸造联板模具6的加工，装配以及调试；
步骤二：制备铝合金熔体，将原始铝合金锭料放入熔炼坩埚中，利用电阻炉进行加热，熔炼温度范围为720-760℃，对熔融的铝合金液进行变质、除气以及除渣处理，并在630-650℃温度区间等温静置15-20min；
步骤三：通过模温机对挤压铸造联板模具6进行加热，联板模具6温度控制在220-250℃，待达到指定温度区间后打开联板模具6，利用机械作业手对联板模具6型腔均匀喷涂环保型挤压铸造专用涂料便于铸件脱模，喷涂完成后闭合联板模具6；
步骤四：将制备的铝合金熔体转移到联板模具6储料筒内，然后利用冲头将其通过扇形浇道12压铸到联板模具6型腔，完成联板整体的间接挤压铸造，浇注温度控制在600-610℃，其中浇注温度略低于液相线，压射速度控制在为0.5-1m/s区间范围，压射力控制在25-30MPa；
步骤五：在联板整体间接挤压铸造完成后，启动侧端液压缸1和前端液压缸11，带动侧端挤压杆4和前端挤压杆8向联板局部加压位置表面运动，利用侧端挤压杆导滑储料筒5和前端挤压杆导滑储料筒7中储存的铝合金液进行补缩，局部加压比压为100-120MPa，挤压时间为20-30s；
步骤六：局部挤压后打开联板模具6取出联板挤压铸造件，切除挤压铸造铸件上浇道以及排溢***，对局部加压部位进行表面处理。
以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (9)

1.一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：它包括联板模具(6)和局部加压装置，所述局部加压装置包括两个侧端局部加压装置和前端局部加压装置，所述两个侧端局部加压装置对称设置在联板模具(6)两侧端，所述前端局部加压装置设置在联板模具(6)前端，所述侧端局部加压装置包括侧端液压缸(1)和侧端挤压杆(4)，所述侧端挤压杆(4)一端与联板模具(6)侧端滑动连接，另一端与侧端液压缸(1)连接，所述前端局部加压装置包括前端液压缸(11)和两个前端挤压杆(8)，所述两个前端挤压杆(8)对称设置在联板模具(6)前端中间位置的两侧，所述前端挤压杆(8)一端与联板模具(6)前端连接，另一端与前端液压缸(11)连接。
2.根据权利要求1所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述侧端液压缸(1)和侧端挤压杆(4)之间设有侧端液压缸连接板(2)和侧端挤压杆固定板(3)，所述侧端液压缸连接板(2)与侧端液压缸(1)固接，所述侧端挤压杆固定板(3)与侧端挤压杆(4)固接，所述侧端液压缸连接板(2)与侧端挤压杆固定板(3)螺接。
3.根据权利要求1所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述前端液压缸(11)和两个前端挤压杆(8)之间设有前端液压缸连接板(10)和前端挤压杆固定板(9)，所述前端液压缸连接板(10)与前端液压缸(11)固接，所述前端挤压杆固定板(9)与两个前端挤压杆(8)固接，所述前端液压缸连接板(10)与前端挤压杆固定板(9)螺接。
4.根据权利要求1所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述侧端挤压杆(4)与联板模具(6)之间设有侧端挤压杆导滑储料筒(5)，所述侧端挤压杆(4)与侧端挤压杆导滑储料筒(5)滑动配合。
5.根据权利要求1所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述两个前端挤压杆(8)与联板模具(6)之间均设有前端挤压杆导滑储料筒(7)，所述前端挤压杆(8)与前端挤压杆导滑储料筒(7)滑动配合。
6.根据权利要求1所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述前端挤压杆导滑储料筒(7)和侧端挤压杆导滑储料筒(5)靠近联板模具(6)的一端均设有圆台孔，所述圆台孔的角度为75°。
7.根据权利要求1所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述联板模具(6)后端面上设有联板模具浇铸***，联板模具浇铸***包括扇形浇道(12)、联板模具储料筒和冲头，所述联板模具储料筒一端与扇形浇道(12)连接，另一端与冲头滑动配合，所述扇形浇道(12)设置在联板模具(6)的后端面上。
8.根据权利要求7所述的一种液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置，其特征在于：所述扇形浇道(12)的扇形圆心角为80°，浇口尺寸为100mm×8mm，拔模斜度为15°。
9.一种如权利要求1所述的液相线以下挤压铸造摩托车联板近净成形装置的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一：利用金属液态成形软件对联板整体间接挤压铸造过程中充填凝固过程进行仿真，得到联板侧端和前端最后凝固的精确位置以及缺陷存在的准确区域，根据仿真计算结果设计侧端挤压杆(4)和前端挤压杆(8)，并准确确定分布的位置，完成挤压铸造联板模具(6)的加工，装配以及调试；
步骤二：制备铝合金熔体，将原始铝合金锭料放入熔炼坩埚中，利用电阻炉进行加热，熔炼温度范围为720-760℃，对熔融的铝合金液进行变质、除气以及除渣处理，并在630-650℃温度区间等温静置15-20min；
步骤三：通过模温机对挤压铸造联板模具(6)进行加热，联板模具(6)温度控制在220-250℃，待达到指定温度区间后打开联板模具(6)，利用机械作业手对联板模具(6)型腔均匀喷涂环保型挤压铸造专用涂料便于铸件脱模，喷涂完成后闭合联板模具(6)；
步骤四：将制备的铝合金熔体转移到联板模具(6)储料筒内，然后利用冲头将其通过扇形浇道(12)压铸到联板模具(6)型腔，完成联板整体的间接挤压铸造，浇注温度控制在600-610℃，压射速度控制在为0.5-1m/s区间范围，压射力控制在25-30MPa；
步骤五：在联板整体间接挤压铸造完成后，启动侧端液压缸(1)和前端液压缸(11)，带动侧端挤压杆(4)和前端挤压杆(8)向联板局部加压位置表面运动，利用侧端挤压杆导滑储料筒(5)和前端挤压杆导滑储料筒(7)中储存的铝合金液进行补缩，局部加压比压为100-120MPa，挤压时间为20-30s；
步骤六：局部挤压后打开联板模具(6)取出联板挤压铸造件，切除挤压铸造铸件上浇道以及排溢***，对局部加压部位进行表面处理。
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