[发明专利]轮胎模具铝合金花纹圈低压浇注设备及低压浇注、重力补缩工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种轮胎模具铝合金花纹圈低压浇注设备及低压浇注、重力补缩工艺。

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，低压铸造有铸件密度高、强度好的优点，但因轮胎模具花纹圈体积较大、产品形状及大小变化多样，至其工艺要求复杂、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。重力铸造多采用分块形式加工，以其工艺控制要求相对简单，成品合格率稳定的优点，长期以来在轮胎模具铝合金花纹圈铸造领域一直占居主导地位。但由于其将花纹圈分成若干块来加工，大大影响批量生产效率；该工艺还有一个潜在的难以避免的弱点，即铝液的二次污染。所谓二次污染是指经过除气精炼后的纯净铝液，在浇注工序中由于与空气的接触，继续发生吸气反应的过程。这是因为空气中含有一定比例的水气，在化学亲和力的作用下，水气中的氢分子在铝液表面上迅速凝聚并离解成氢原子，并逐步向铝液内部扩散，以原子、离子状态融入铝液中。其反应式如下：

3H₂O+2AL＝AL₂O₃+3H₂

生成的AL₂O₃和氢分子是铝溶液中最严重的污染体，因为AL₂O₃一旦溶入铝液中，对铸件材质性能带来不利影响，而铝液中的氢则会使铸件在结晶、凝固时形成气孔和缩松的倾向增大。

在重力铸造的工序中，先将铝液经过精除气，达到浇注温度后，倒入保温浇包中。再用浇包对型芯进行浇注。过程中铝液增大了与大气接触的机率，因而不可避免地产生二次污染。对于重力铸造工艺来说是难以解决的弱点。

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轮胎模具铝合金花纹圈低压浇注设备及低压浇注、重力补缩工艺，可解决铝合金花纹块重力铸造工艺中铝液的二次污染问题，同时可以将单块的型蕊按工艺直径拼装成整体模蕊进行浇注，有利于提高浇注的生产效率。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

轮胎模具铝合金花纹圈低压浇注设备，包括坩埚、升液管；在所述坩埚上设置圆盘式的浇道基板，所述升液管下端自浇道基板的中心孔穿过并延伸至坩埚内；在所述浇道基板上密封覆盖有铸型基板，所述铸型基板上设置有铸型外模，在所述铸型外模的上端设置有冒口，铸型内腔设有浇道；所述升液管的上端口穿过所述浇道基板及铸型基板与所述浇道连通；在所述浇道外围的铸型外模内腔设置有环绕浇道的阶梯式气室，所述阶梯式气室具有一进气嘴及一出气嘴。

本发明的结构特点也在于：

所述浇道基板中设置有坩埚进气通道，所述坩埚进气通道与所述坩埚内腔相通。

所述升液管的上端口设置有陶瓷滤网。

利用本发明设备进行轮胎模具铝合金花纹圈低压浇注是按如下步骤进行：

A、确定铸造工艺参数：

铸型外模预热至350℃，石膏型芯预热至110℃，铸型基板预热至350℃，浇道基板预热至300℃；浇注温度710℃；熔融液自坩埚、升液管、经陶瓷滤网进入铸型外模内的浇道中充型；

B、充型压力曲线：

步骤A中第一阶段充型压力0.09bar，充型速度0.003bar/s，充型时间30s；第二阶段充型压为0.2bar，充型速度0.002bar/s，充型时间100s；第三阶段充型压力为0.3bar，充型速度为0.004bar/s，充型时间为70s；保持压力0.3bar，保压420s后卸压；

C、充气冷却过程：

卸压480s后开始向所述阶梯式气室充入压缩空气，持续时间1800s。

D、缓冷过程：

充气冷却停止后，卸铸型外模至室温下空冷，4h后脱模。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、将重力铸造工艺的充型方式，由重力浇注改为低压浇注，使铝液在浇注过程中始终处于密封空间内，不与大气接触。避免了二次污染，铸件产生气孔缺陷的机率大为减少，因此提高了铸件产品的合格品率。