[发明专利]铝合金花纹圈低压铸造外模结构及低压铸造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铝合金花纹圈低压铸造外模结构以及采用该种模具进行低压铸造的强 制冷却方法。

背景技术：

铝合金花纹圈是轮胎模具中用于硫化成型轮胎花纹的重要部件，该部件的加工方式，目 前国内外普遍应用的主要有以下三种：

1、雕刻工艺：适用于载重胎模具；

2、电腐蚀工艺：适用于载重胎和乘用胎模具；

3、铝合金铸造工艺：适用于乘用胎模具。

出于安全性、舒适性和美观性的要求，乘用胎花纹设计较载重胎复杂，且花纹的形状 精度及尺寸精度要求很高。因此，模具的花纹圈加工主要采用铝合金铸造工艺。

目前，铝合金花纹圈铸造工艺，通用的有低压铸造和重力铸造两种。其中低压铸造以 其技术先进，铸件密度高、强度好的优点，日益成为花纹圈铸造工艺的主导趋势。但因其 工艺复杂、装备及技术参数的确定难以把握，对成品合格率的影响很大。

结合图3，低压铸造的浇注原理是：模型位于坩埚1的上方，铝液2在一定的压力下 通过升液管3、浇道4，上升到模腔5内，充满模腔后保压一段时间，使铝液在压力下结晶、 凝固，直至达到要求的冷却温度后，卸压、脱模。

石膏模芯12同轴设置于外模6的空腔内且石膏模芯的中心具有填充砂13，外模的内 壁与石膏模芯12的外壁形成模具的模腔5，在石膏模芯的底部密封设置有石膏板14，石膏 板与底模15之间形成与模腔连通的浇道4，

低压铸造的浇道4在模腔5下方，补缩过程是通过压力由浇道进行的。因此铸件的凝 固顺序应该是由内向外、由上至下，最后凝固的下部由浇道进行补缩，铸件的凝固顺序为： A→B→C→D→E→F，若能做到这一点，铸件的表面及内部质量均可得到保证。

外模6的底部具有一定的锥面角度，其作用为：1、保证铸件由上至下的冷却顺序。2、 保证铸件容易脱模。

由于模具结构的特殊性，花纹圈产品的壁厚差异相对较大，同一型号外轮廓尺寸一定 的情况下，内径可根据轮胎规格有多种变化。使得花纹圈壁厚尺寸的范围从40-100mm不等。 因此，相同参数的外模及浇道，浇注壁厚在80mm以上的铸件时，由于铝液重量多，热容量 相对较大，冷却时间过长，导致铸件冷凝顺序发生变化，浇道部位F点先于铸件的E点冷 却，截断了补缩通道，致使铸件的E点补缩不足，产生气孔和缩松缺陷，严重时造成报废。

由此看来，现有的外模结构及工艺参数，在浇注壁厚尺寸较大的花纹圈产品时，存在 很多技术缺陷，其产品合格率难以保证，这是我们急需解决的技术难题。

发明内容：

为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种铝合金花纹圈低压铸造外模结构， 以及采用该种模具进行低压铸造的强制冷却方法，使铸件可以按要求加快局部冷却速度， 实现理想的冷凝顺序。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

铝合金花纹圈低压铸造外模结构，包括总体上呈圆台形的内部为空腔的外模本体，在 所述外模本体内靠近其底部处设置有冷却液流道，所述冷却液流道周向环绕所述外模本体 一周，且在冷却液流道内设置有隔板，在所述隔板的两侧分别设置有冷却液流道的进水嘴 和出水嘴。

本发明结构特点还在于：

所述冷却液流道的中心与所述外模本体底面的高度差为整个外模本体高度的1/4。

所述冷却液流道的外侧设置有封板对所述冷却液流道形成密封，所述封板的外壁与所 述外模本体的外壁处于同一平面。

所述冷却液流道的横截面积为15cm²，冷却液流道内侧的外模本体的壁厚为15mm。

所述进水嘴为1/2″管，所述出水嘴为3/4″管，且进水嘴与外部供水管道的连接管路 中设置有流量计以及开关阀。

采用本发明模具进行低压铸造的方法，其特征是按以下工序依次进行：

A、确定铸造工艺参数：外模预热至350℃，石膏模芯预热110℃，浇道预热至400℃；

B、充型过程，即由浇道向模腔中浇注铝液，浇注温度为700℃；充型压力为0.3bar， 充型速度为0.007bar/s，在铝液充满模型后50-60s内进行保压，保压压力维持在1.0bar， 保压时间为2000s；