專利名稱：鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景鋁合金花紋圈是輪胎模具中用于硫化成型輪胎花紋的重要部件，該部件的加工方 式，目前國內(nèi)外普遍應(yīng)用的主要有以下三種1、雕刻工藝適用于載重胎模具；2、電腐蝕工藝適用于載重胎和乘用胎模具；3、鋁合金鑄造工藝適用于乘用胎模具。出于安全性、舒適性和美觀性的要求，乘用胎花紋設(shè)計較載重胎復(fù)雜，且花紋的形 狀精度及尺寸精度要求很高。因此，模具的花紋圈加工主要采用鋁合金鑄造工藝。目前，鋁合金花紋圈鑄造工藝，通用的有低壓鑄造和重力鑄造兩種。其中低壓鑄造 以其技術(shù)先進，鑄件密度高、強度好的優(yōu)點，日益成為花紋圈鑄造工藝的主導(dǎo)趨勢。但因其 工藝復(fù)雜、裝備及技術(shù)參數(shù)的確定難以把握，對成品合格率的影響很大。結(jié)合圖1，低壓鑄造的澆注原理是模型位于坩堝1的上方，鋁液2在一定的壓力 下通過升液管3、澆道4，上升到模腔5內(nèi)，充滿模腔后保壓一段時間，使鋁液在壓力下結(jié)晶、 凝固，直至達(dá)到要求的冷卻溫度后，卸壓、脫模。石膏模芯12同軸設(shè)置于外模6的空腔內(nèi)且石膏模芯的中心具有填充砂13，外模的 內(nèi)壁與石膏模芯12的外壁形成模具的模腔5，在石膏模芯的底部密封設(shè)置有石膏板14，石 膏板與底模15之間形成與模腔連通的澆道4，低壓鑄造的澆道4在模腔5下方，補縮過程是通過壓力由澆道進行的。因此鑄件 的凝固順序應(yīng)該是由內(nèi)向外、由上至下，最后凝固的下部由澆道進行補縮，鑄件的凝固順序 為A — B — C — D — E — F，若能做到這一點，鑄件的表面及內(nèi)部質(zhì)量均可得到保證。外模6的底部具有一定的錐面角度，其作用為1、保證鑄件由上至下的冷卻順序。 2、保證鑄件容易脫模。由于模具結(jié)構(gòu)的特殊性，花紋圈產(chǎn)品的壁厚差異相對較大，同一型號外輪廓尺寸 一定的情況下，內(nèi)徑可根據(jù)輪胎規(guī)格有多種變化。使得花紋圈壁厚尺寸的范圍從40-100mm 不等。因此，相同參數(shù)的外模及澆道，澆注壁厚在80mm以上的鑄件時，由于鋁液重量多，熱 容量相對較大，冷卻時間過長，導(dǎo)致鑄件冷凝順序發(fā)生變化，澆道部位F點先于鑄件的E點 冷卻，截斷了補縮通道，致使鑄件的E點補縮不足，產(chǎn)生氣孔和縮松缺陷，嚴(yán)重時造成報廢。由此看來，現(xiàn)有的外模結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)，在澆注壁厚尺寸較大的花紋圈產(chǎn)品時，存 在很多技術(shù)缺陷，其產(chǎn)品合格率難以保證，這是我們急需解決的技術(shù)難題。
發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種鋁合金花紋圈低壓鑄造 外模結(jié)構(gòu)，使鑄件可以按要求加快局部冷卻速度，實現(xiàn)理想的冷凝順序。[0015]本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，包括總體上呈圓臺形的內(nèi)部為空腔的外模本 體，在所述外模本體內(nèi)靠近其底部處設(shè)置有冷卻液流道，所述冷卻液流道周向環(huán)繞所述外 模本體一周，且在冷卻液流道內(nèi)設(shè)置有隔板，在所述隔板的兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻液流道的 進水嘴和出水嘴。本實用新型結(jié)構(gòu)特點還在于所述冷卻液流道的中心與所述外模本體底面的高度差為整個外模本體高度的 1/4。所述冷卻液流道的外側(cè)設(shè)置有封板對所述冷卻液流道形成密封，所述封板的外壁 與所述外模本體的外壁處于同一平面。所述冷卻液流道的橫截面積為15cm2，冷卻液流道內(nèi)側(cè)的外模本體的壁厚為15mm。所述進水嘴為1/2"管，所述出水嘴為3/4"管，且進水嘴與外部供水管道的連接 管路中設(shè)置有流量計以及開關(guān)閥。出水嘴口徑大于進水嘴的目的是，保證冷卻水被加熱轉(zhuǎn) 變成氣體后，仍能順利排出。在冷卻液流道加工完成后，需做水壓試驗，壓力為lOkg/cm2，保 壓0. 5h不泄漏即可。本實用新型的基本原理如背景技術(shù)所述，低壓鑄造的過程中，鑄件的冷凝順序應(yīng)該是由內(nèi)向外、由上到 下，鑄件下部凝固時需由澆道進行補縮。因此，澆道處必須是最后冷卻部位。為保證這一順 序，在工藝裝備外模及澆道型號一定時，如遇厚壁鑄件，就必須考慮加快鑄件下部的冷卻速 度問題。本實用新型設(shè)計了新型外模結(jié)構(gòu)，即在原有結(jié)構(gòu)尺寸基礎(chǔ)上，在外模本體內(nèi)設(shè)置 一冷卻液流道，即沿外模圓周方向形成帶有進、出水嘴的環(huán)形通道。進、出水嘴之間設(shè)置有 一隔板，保證冷卻水沿外模圓周方向環(huán)繞一周后，從出水嘴排出。產(chǎn)品澆注時，當(dāng)模腔充滿后，向進水嘴連續(xù)充入冷卻水，循環(huán)一周后由出水嘴排 出。由于水的比熱容為4. 2 X IO3JAg0C，是鋼的9倍，當(dāng)冷卻水以200cm7s的流量連續(xù)充入 和排出時，在最初的IOOs內(nèi)帶走的熱量是同容積鋼質(zhì)外模在環(huán)境溫度下吸收熱量的10倍。 因此，可實現(xiàn)加快鑄件下部冷卻速度的目的，使鋁液溫度在300s內(nèi)可由澆注溫度的700°C 降到固相線溫度的550°C，達(dá)到理想的冷凝順序要求。與已有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果體現(xiàn)在1、本實用新型模具的外模本體內(nèi)設(shè)置有冷卻液流道，通過環(huán)繞外模的冷卻水可使 鑄件的下部先于澆道冷卻，不僅可縮短充型保溫、保壓時間，由原來的3300s減到2000s，節(jié) 省電力、提高工效。更為重要的是，保證了超大壁厚鑄件冷卻順序的合理實現(xiàn)，使鑄件下部 得以充分補縮。解決了原模具易使鑄件產(chǎn)生縮松、氣孔缺陷問題，避免產(chǎn)品因鑄造缺陷而造 成報廢。2、原模具及其澆注工藝，由于鑄件冷卻時間長，造成上、下口徑處的收縮率相差較 大，上部為0. 013，下部為0. 014。本實用新型的模具實現(xiàn)了鑄件下部厚壁的快速冷卻后， 上、下口徑的鑄造收縮率相差無幾，均為0. 013，給鑄造工藝參數(shù)的準(zhǔn)確制定帶來方便，最終 保證了鑄件的尺寸精度。


圖1為鋁合金花紋圈低壓鑄造原理示意圖；圖2為本實用新型外模的局部結(jié)構(gòu)示 意圖；圖3為圖2的A向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號1坩堝，2鋁液，3升液管，4澆道，5模腔，6外模，7冷卻液流道，8隔板， 9進水嘴，10出水嘴，11隔板，12石膏模芯，13填充砂，14石膏板，15底模。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。
具體實施方式
實施例1 參照圖1-3，本實用新型鋁合金花紋圈低壓鑄造的外模6，在其本體內(nèi)設(shè) 置有周向環(huán)繞外模本體一周的冷卻液流道7，其中心距外模底面的距離為外模高度的1/4， 且在冷卻液流道內(nèi)設(shè)置有隔板8，在隔板的兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻液流道的進水嘴9和出水 嘴10。冷卻液流道7的外側(cè)設(shè)置有封板11對所述冷卻液流道形成密封，封板11的外壁 與外模本體的外壁處于同一平面。具體設(shè)置中，冷卻液流道7的橫截面積為15cm2，其內(nèi)側(cè) 的外模本體的壁厚為15mm。進水嘴為1/2"管，出水嘴為3/4"管，且進水嘴與外部供水管 道的連接管路中設(shè)置有流量計以及開關(guān)閥。采用本實用新型模具進行澆注時，鑄造工藝參數(shù)按如下條件設(shè)定外模預(yù)熱 3500C，石膏模芯預(yù)熱110°C，澆道預(yù)熱400°C，澆注溫度700°C。充型壓力0. 3bar,充型速度 0. 007bar/s，保壓1. Obar,時間為2000s。在此過程中，當(dāng)鋁液充滿型后50_60s，開始向外模 充入冷卻水，控制流量150-200Cm7min持續(xù)500-600s后停止。保壓時間達(dá)2000s后，鑄件溫 度降至350°C時，卸壓、脫模、在室溫下繼續(xù)冷卻。流量大小的控制，依據(jù)鑄件壁厚SO-IOOmm 尺寸，在150-200cm7s范圍內(nèi)選擇，鑄件壁厚尺寸大時，流量取大值，反之取小值，保證鑄件 在300s內(nèi)冷卻至550°C，按此方法，可實現(xiàn)鑄件的快速冷卻，獲得理想的冷凝順序。
權(quán)利要求鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，包括總體上呈圓臺形的內(nèi)部為空腔的外模本體，其特征在于，在所述外模本體內(nèi)靠近其底部處設(shè)置有冷卻液流道，所述冷卻液流道周向環(huán)繞所述外模本體一周，且在冷卻液流道內(nèi)設(shè)置有隔板，在所述隔板的兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻液流道的進水嘴和出水嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻液 流道的中心與所述外模本體底面的高度差為整個外模本體高度的1/4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻液 流道的外側(cè)設(shè)置有封板對所述冷卻液流道形成密封，所述封板的外壁與所述外模本體的外 壁處于同一平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述冷卻液 流道的橫截面積為15cm2，冷卻液流道內(nèi)側(cè)的外模本體的壁厚為15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述進水嘴 為1/2"管，所述出水嘴為3/4"管，且進水嘴與外部供水管道的連接管路中設(shè)置有流量計 以及開關(guān)閥。
專利摘要本實用新型公開了一種鋁合金花紋圈低壓鑄造外模結(jié)構(gòu)，包括總體上呈圓臺形的內(nèi)部為空腔的外模本體，在所述外模本體內(nèi)靠近其底部處設(shè)置有冷卻液流道，所述冷卻液流道周向環(huán)繞所述外模本體一周，且在冷卻液流道內(nèi)設(shè)置有隔板，在所述隔板的兩側(cè)分別設(shè)置有冷卻液流道的進水嘴和出水嘴。本實用新型解決了鑄件下方發(fā)生縮松及氣孔等缺陷問題，并且由于鑄件下部的凝固時間被縮短，使得上、下部口徑處的收縮率接近相同，給鑄造工藝參數(shù)的準(zhǔn)確制定帶來方便，提高了鑄件尺寸精度。
文檔編號B22D27/04GK201677022SQ201020123929
公開日2010年12月22日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者王金洋, 董敏, 金兆錚 申請人:合肥大道模具有限責(zé)任公司