[发明专利]铝合金车轮的挤压铸造方法及设备

说明书

本发明涉及立式模铸装置的铸造方法，是一种铸、锻结合为一体的少切屑、无切屑工艺，也是一种使液态金属在很高的压力作用下充型、凝固并产生少量塑性变形，从而获得优质铝轮的制造方法。

铝合金车轮(以下简称铝轮)是摩托车、汽车上的主要零部件，现在生产铝轮的主要方法有低压铸造、压力铸造、砂型重力铸造、金属型重力铸造等四种。但是砂型铸造表面质量和内部质量都比较差；现有压力铸造的铝轮、其内部存在严重的气孔、缩松、并不能进行热处理强化；低压铸造和金属型铸造是当前国内外生产铝轮的主要方法，其质量虽高于砂型铸造和压力铸造，但在表面质量、内部质量、机械性能、生产效率方面仍不能满足较高性能铝轮的技术要求。

本发明的目的是针对上述现有技术中的存在问题，提供一种使铸件成晶中气泡减少、质地紧密、无切屑或少切屑、将铸、锻结合为一体的铝轮的铸造方法。它们用普通的立式液压机，采用挤压铸造方法来生产摩托车、汽车的铝合金车轮，它有优质、高效、节能、低消耗、合金材料适应性广等诸多优点。

本发明的方案是利用普通立式油压机附加公知的由水平分型的上模、中模、下模组成的三分模，仅作简单的液压控制机构来完成对铝合金车轮或类似铸件的挤压铸造，这是一种集压铸锻造二种工艺为一体的低速高压的铸造方法。本发明的特征是省略一些专用的液压系统，仅用普通的立式油压机来实现所有模具的运动，最主要的是利用了普通立式油压机顶出缸慢速上升的柱塞实现了将液态铝合金向模具型腔的慢速充型。另外还有一个重要的特征那就是在完成充型后有一段较长的(15秒-60秒)保压时间，再加上本发明的模具浇道口直径比较大(大体等于储液槽的直径)，所以维持较长的保压时间甚有意义，可使其中心浇道口不先于铸件凝固，还使料饼再晚于浇道口凝固。这样实现了压铸和锻造工艺上的二合一，使铸造出来的铝合金车轮组织致密，晶粒细化、无针状组织，使产品质量明显优于用传统的压铸技术生产出的铝合金车轮。还有，在压铸时按水平方向进行充型，由于本发明采用了按垂直方向的慢速充型，使液态铝合金在充型的过程中免除了现有技术(按水平方向进行高速充型)中存在的金属液出现涡流式扰动将空气卷入液态金属内，使铸件中产生气孔所造成的铸件质量下降的缺点。

本发明的铝合金车轮的挤压铸造设备包含有通用的立式液压机和水平分型由上模、中模和下模组成的三分模，所述的三分模中包含有1)控制中间模作自动向心或离心运动的斜拉杆机构2)将铝液从储液槽注入所述三分模型腔的充型机构，其特征在于：a、一个由推料杆、推板、推杆所组成的铸件自动顶出机构，所述的推料杆相对于油压机是静止的，而所述的可动推板上固定有多根垂直悬臂下伸的推杆，它穿过开设在上模和上板上的导孔，相对于上板和上模是可相对运动的；b、在所述的充型机构中浇道口的直径大体等于储液槽直径。这样，当挤压铸造完毕，所述的推板和推杆一起上升，直到推板与静止的推料杆相互碰撞时，使所述的推板与推杆沿导柱作向下的相对运动时将铸件成品从上模中顶出。

增大浇道口的直径，使料饼(相当于昌口)在压力下对铸件实施扑缩作用。这体现了本发明将压铸和锻压“二合一”的特点。

还有，为了实现推杆和推板在将铸件成品从模具中顶出之后能自动恢复原位，本发明设计出能实现这一功能的反推杆，它与所述的推板固连一体，它自推板垂直悬臂下伸，随动于推板的运动。当上模与下模闭合时反推杆将推板推向上位，此时所有推杆也均随动于推板处于上位，这样就为开模时推杆和推板的向下运动留出了空位。

本发明的铝合金车轮挤压铸造方法中，被浇注到储液槽中去的金属液(铝合金)的温度最好为680℃-750℃，储液槽和模具最好被顶热到150-300℃的温度。

本发明的优点是：①使挤压铸造过程中铝合金液体在充型过程中平稳进入型腔，没有扰动、不会卷入空气；②由于保压时间长，使铸件在挤压铸造的过程中还持续受到类似于锻压的作用，发生少量塑性变形；③由于浇口直径大又起到压力下的补缩作用，上述三个特点保证了铸件的性能大大高于用高速压铸(现有技术)方法所生产出的铸件的性能；④由于设计出铸件能在完成挤压铸造后被自动顶出的顶出机构和使推杆自动复位的复位机构，使生产效率明显提高。

以下结合附图和实施例对本发明进行描述。

图1是挤压铸造模具示意图，

图2是液压机设备示意图，

图3A及图3B是浇注液态金属时模具状态示意图。

图4A及图4B是铸成件被顶推机构顶出模具型腔的示意图。