專利名稱：鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備及低壓澆注、重力補縮復(fù)合工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輪胎模具鋁合金花紋塊的低壓澆注設(shè)備，以及采用該設(shè)備進行鋁 合金花紋塊的低壓澆注、重力補縮的復(fù)合工藝。
背景技術(shù)：
鋁合金花紋塊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)用的工藝有以下三種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高檔乘用胎模具。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。乘用胎模具按結(jié)構(gòu)形式分為兩種兩半模，軸向分型為上、下兩半?；罱j(luò)模，胎側(cè)軸 向開模，胎頂花紋部位徑向開模，分8或9瓣。目前，活絡(luò)模鋁合金花紋塊鑄造工藝普遍應(yīng)用的有以下兩種1、整體澆注(重力鑄造或低壓鑄造)_將單塊型芯按工藝直徑要求拼裝成整體模 芯進行澆注。優(yōu)點澆注步驟簡單，整套花紋圈可一次澆注成型，批量生產(chǎn)效率高。缺點1)花紋塊分瓣準確度難以控制，分瓣處對接花筋形狀精度差。2)局部花紋因出現(xiàn)鑄造缺陷需補鑄時，必須整圈澆注，造成多余浪費，維修成本高2、分塊澆注(重力鑄造)_按分瓣結(jié)構(gòu)，將單塊型芯做為模芯分開澆注。優(yōu)點1)花紋塊分瓣準確，分瓣處相接花筋形狀精度好。2)局部花紋有鑄造缺陷，可單塊補鑄，維修成本低。缺點澆注步驟復(fù)雜，整套花紋圈澆分塊要澆注多次，批量生產(chǎn)效率低。上述兩種鑄造工藝，各有本身的優(yōu)缺點。相比之下，如從產(chǎn)品精度方面考慮，應(yīng)選 擇分體鑄造工藝。但該工藝除上述缺點外，還有一個潛在的致命弱點，即鋁液的二次污染。 所謂二次污染是指經(jīng)過除氣精煉后的純凈鋁液，在澆注工序中由于與空氣的接觸，繼續(xù)發(fā) 生吸氣反應(yīng)的過程。這是因為空氣中含有一定比例的水汽，在化學(xué)親和力的作用下，水汽和 熔融狀的鋁液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其反應(yīng)式如下3H20+2AL = AL203+3H2,生成的AL203和氫氣是鋁溶液中最嚴重的污染體，因為AL203 一旦溶入鋁液中，對鑄件材質(zhì)性能帶來不利影響，而鋁液中的氫氣則會使鑄件在結(jié)晶、凝固 時形成氣孔和縮松的傾向增大。在分塊澆注的工序中，先將鋁液經(jīng)過精除氣，達到澆注溫度后，倒入保溫澆包中。 再用澆包對單塊型芯進行澆注。該方式屬于重力鑄造，過程中鋁液增大了與大氣接觸的機 率，因而不可避免地產(chǎn)生 次污染。對于分塊澆注工序來說是難以解決的致命缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種低壓澆注、重力補縮復(fù)合工 藝及相關(guān)設(shè)備，可解決鋁合金花紋塊分塊澆注工藝中鋁液的二次污染問題，且可實現(xiàn)多件 鋁合金花紋塊鑄件同時澆注，有利于提高澆注的生產(chǎn)效率。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，包括坩堝、升液管，在所述坩堝上設(shè)置圓盤式的澆道 基板，所述升液管下端自澆道基板的中心孔穿過并延伸至坩堝內(nèi)；在所述澆道基板上密封 覆蓋有澆道蓋板，所述澆道蓋板上分布有多個鑄型，各鑄型的上端設(shè)置有冒口，下端設(shè)置有 內(nèi)澆道；在所述澆道基板與澆道蓋板之間的空腔內(nèi)鋪設(shè)有主澆道，主澆道上分布有多個澆 道通道，各澆道通道分別與所述鑄型的內(nèi)澆道及所述升液管的上端口連通。采用本發(fā)明的設(shè)備澆注時，鋁液在設(shè)定的壓力下，經(jīng)過升液管上升至主澆道內(nèi)，通 過豎澆道、內(nèi)澆道繼續(xù)上升并充滿鑄型，當(dāng)鋁液升至冒口高度的4/5位置時，開始保壓，保 壓時間為140s。鑄件的補縮過程，由鑄件上方的冒口進行。蓋板上的鑄型安裝位置處，有一 排風(fēng)孔，通過排風(fēng)管與外部真空泵相連。當(dāng)鋁液充滿鑄型后，即保壓開始時，啟動真空泵，以 4L/min的流量連續(xù)進行抽真空排氣冷卻，持續(xù)500s后結(jié)束。這一澆注過程，鋁液始終處在密閉的空間內(nèi)，避免了二次污染問題。蓋板上設(shè)有四 個豎澆道，可安置四個鑄型同時澆注，一次澆注四個花紋塊。卸壓后，主澆道和豎澆道中的 鋁液返回坩堝，準備下次澆注。主澆道可重復(fù)使用，每次澆注過程結(jié)束后不需拆卸蓋板，可 實現(xiàn)連續(xù)地分批澆注，有利于提高生產(chǎn)效率。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、將分塊鑄造工藝的澆注方式，由重力鑄造改為低壓鑄造，使鋁液在澆注過程中 始終處于密封空間內(nèi)，不與大氣接觸，避免了二次污染，鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷的機率大為減 少，因此提高了鑄件產(chǎn)品的合格品率。2、利用低壓鑄造技術(shù)優(yōu)勢，在澆注溫度和澆注速度上可以實現(xiàn)精確控制，使批量 生產(chǎn)中鑄件產(chǎn)品的補縮過程和冷卻速度實現(xiàn)了一致性，能夠獲得準確的收縮率參數(shù)，有效 控制產(chǎn)品的尺寸誤差和形狀誤差，提高了產(chǎn)品的加工精度。3、分塊重力澆注的鑄件，均帶有冒口和與冒口等高的澆道鋁余量，用本發(fā)明澆注 的鑄件，只有冒口而無澆道鋁余量，可節(jié)省鑄件單位用鋁量的10%。4、本發(fā)明的澆注工藝使用了低壓鑄造技術(shù)，創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)條件，改善了作業(yè) 環(huán)境，同時也提高了生產(chǎn)效率。每個操作循環(huán)，鑄型的裝卸用時10分鐘，澆注過程用時19 分鐘，半小時之內(nèi)即可生產(chǎn)花紋塊產(chǎn)品4件，每套模具8件花紋塊只需用工1小時。


圖1為本發(fā)明鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明澆注設(shè)備的澆道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A向剖面圖；圖4為本發(fā)明充型壓力曲線圖；圖5為本發(fā)明冷卻溫度曲線圖。
圖中標號1、爐體，2、坩鍋，3、升液管，4、澆道基板，5、密封槽，6、澆道蓋板，7、石膏 型芯，8、鑄型，9、冒口，10、內(nèi)澆道，11、豎澆道，12、保溫槽，13、主澆道，14、澆道通道，15、排 風(fēng)孔，16、排風(fēng)管，17、保溫材料，18、鑄件。以下通過具體實施方式
，并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式
實施例結(jié)合圖1-3，本發(fā)明的鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，包括設(shè)置與爐體1內(nèi) 的坩堝2、升液管3，在坩堝上設(shè)置圓盤式的澆道基板4 (由HT200鑄鐵加工而成)，其開設(shè)有 中心孔，升液管3下端自澆道基板的中心孔穿過并延伸至坩堝2內(nèi)；澆道基板4沿頂部加工 有密封槽5，填充石棉條后與澆道蓋板6接觸時起到密封主澆道空腔的作用。圖1所示，在澆道基板上密封覆蓋有澆道蓋板6，四個帶有石膏型芯7的鑄型8呈 中心對稱安裝于澆道蓋板6上，各鑄型的上端設(shè)置有冒口 9，下端設(shè)置有內(nèi)澆道10，各內(nèi)澆 道對應(yīng)處的澆道蓋板上開設(shè)有豎向孔即豎澆道11，各豎澆道11周圍加工出環(huán)形保溫槽12， 用來填充石棉，起到保溫豎澆道的作用。主澆道13由混有玻璃纖維的耐熱高強度石膏模制而成，安裝與澆道基板上，主澆 道13設(shè)有四個澆道通道14，分別與豎澆道11及升液管的上端口連通。對應(yīng)鑄型8的安裝位置，澆道蓋板加工有四個3/4”的排風(fēng)孔15，通過排風(fēng)管16與 外部真空泵相連，用于抽真空排氣。澆道蓋板6頂面中心加工有深度的凹槽，用以填充保溫材料17，具有保溫主澆道 的功能。澆注時，鋁液上升路徑為坩堝2 —升液管3 —澆道通道14 —豎澆道11 —內(nèi)澆道 10 —鑄型8 —鑄件18 —冒口 9。結(jié)合圖4、5，利用本發(fā)明設(shè)備進行低壓澆注的工序為A、確定鑄造工藝參數(shù)鑄型預(yù)熱至250°C，澆道蓋板預(yù)熱至250°C，鑄型內(nèi)部的石膏型芯預(yù)熱110°C，澆道 基板和主澆道同時預(yù)熱至400°C 預(yù)熱完成后，以710°C的溫度進行澆注，熔融液自坩堝、升液管、澆道通道、豎澆道、 內(nèi)澆道向鑄型內(nèi)充型；B、充型壓力曲線所述步驟A中充型壓力為0.6bar，充型速度O.Olbar/s，充型時間60s，保持壓力 0. 6bar，保壓時間140s ；C、排風(fēng)冷卻過程步驟B中保持壓力開始時，啟動真空泵，通過排風(fēng)管對鑄型下部的內(nèi)腔進行抽真 空排風(fēng)冷卻，持續(xù)時間500s ；D、緩冷過程排風(fēng)冷卻停止后，繼續(xù)緩冷600s，卸鑄型至室溫下空冷，1. 5h后脫模。一個澆注循 環(huán)結(jié)束后，不需拆卸澆道蓋板、澆道基板及主澆道，只需將下一組鑄型安裝，即可繼續(xù)澆注。
權(quán)利要求
鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，包括坩堝、升液管，其特征是在所述坩堝上設(shè)置圓盤式的澆道基板，所述升液管下端自澆道基板的中心孔穿過并延伸至坩堝內(nèi)；在所述澆道基板上密封覆蓋有澆道蓋板，所述澆道蓋板上分布有多個鑄型，各鑄型的上端設(shè)置有冒口，下端設(shè)置有內(nèi)澆道；在所述澆道基板與澆道蓋板之間的空腔內(nèi)鋪設(shè)有主澆道，主澆道上分布有多個澆道通道，各澆道通道分別與所述鑄型的內(nèi)澆道及所述升液管的上端口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，其特征在于，所述澆道蓋板上 呈中心對稱分布有四個鑄型，各鑄型下方的澆道蓋板上開設(shè)有豎澆道，所述豎澆道與鑄型 的內(nèi)澆道位置相對應(yīng)，各豎澆道的外周設(shè)置有保溫槽，并在保溫槽內(nèi)填充有保溫材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，其特征在于，各鑄型下方的澆 道蓋板上開設(shè)排風(fēng)孔，且各排風(fēng)孔中插接有排風(fēng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，其特征在于，所述澆道蓋板的 中央設(shè)置有凹槽，在所述凹槽內(nèi)填充有保溫材料。
5.一種利用權(quán)利要求1所述的設(shè)備進行鋁合金花紋塊低壓澆注、重力補縮的復(fù)合工 藝，其特征是按如下步驟進行A、確定鑄造工藝參數(shù)鑄型預(yù)熱至250°C，澆道蓋板預(yù)熱至250°C，鑄型內(nèi)部的石膏型芯預(yù)熱110°C，澆道基板 和主澆道同時預(yù)熱至400°C 預(yù)熱完成后，以710°C的溫度進行澆注，熔融液自坩堝、升液管、澆道通道、豎澆道、內(nèi)澆 道向鑄型內(nèi)充型；B、充型壓力曲線所述步驟A中充型壓力為0. 6bar,充型速度0. Olbar/s，充型時間60s，保持壓力 0. 6bar，保壓時間140s ；C、排風(fēng)冷卻過程步驟B中保持壓力開始時，啟動真空泵，通過排風(fēng)管對鑄型下部的內(nèi)腔進行抽真空排 風(fēng)冷卻，持續(xù)時間500s ；D、緩冷過程排風(fēng)冷卻停止后，繼續(xù)緩冷600s，卸鑄型至室溫下空冷，1. 5h后脫模。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋁合金花紋塊低壓澆注設(shè)備，在坩堝上設(shè)置圓盤式的澆道基板，所述升液管下端自澆道基板的中心孔穿過并延伸至坩堝內(nèi)；在所述澆道基板上密封覆蓋有澆道蓋板，所述澆道蓋板上分布有多個鑄型，各鑄型的上端設(shè)置有冒口，下端設(shè)置有內(nèi)澆道；在所述澆道基板與澆道蓋板之間的空腔內(nèi)鋪設(shè)有主澆道，主澆道上分布有多個澆道通道，各澆道通道分別與所述鑄型的內(nèi)澆道及所述升液管的上端口連通。本發(fā)明可解決鋁合金花紋塊分塊澆注工藝中鋁液的二次污染問題，且可實現(xiàn)多件鋁合金花紋塊鑄件同時澆注，有利于提高澆注的生產(chǎn)效率。
文檔編號B22D27/04GK101862822SQ20101012578
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月12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