一種高密度增壓鑄造設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及汽車輪轂制造技術領域，具體涉及一種高密度增壓鑄造設備。
【背景技術】
[0002]20世紀70年代，發達國家開始大量推廣應用鋁輪轂。我國在20世紀80年代末開始了鋁輪轂工廠的建設，90年代中期進入發展期，并且持續保持著強勁的增長勢頭。到2006年我國汽車及摩托車鋁輪轂年生產能力已超過6500萬件。據行業內統計，2006年生產汽車鋁輪轂3400萬件，其中出口 1800萬件；生產摩托車鋁輪轂2800萬件，其中出口 400萬件；是世界鋁輪轂生產大國。
[0003]隨著我國加入WT0，國民經濟呈現良性發展態勢，國家對基礎建設投入的增加，擴大內需以及私人購車環境的形成，使我國汽車需求呈現出快速的增長，由于我國汽車制造業的快速發展以及國際市場的不斷開發，國內開始了新一輪投資鋁輪轂的高潮，新建擴建企業多、投資力度大、建設規模大、技術水平高、國產技術裝備逐步開發應用成為這一時期投資的特點。到2013年底，國內共有鋁合金輪轂生廠170余家，年生產能力已超過1.2億件，出口額達50多億美元，使我國成為世界鋁輪轂生產大國和出口大國。
[0004]汽車鋁合金輪轂的型式有整體式(單件式)和組合式(多件式)，鋁合金輪轂的成形工藝有重力鑄造、低壓鑄造、擠壓鑄造、鍛造工藝、旋壓工藝等；國內汽車鋁輪轂成形工藝，總產量的80%以上是采用重力鑄造和低壓鑄造工藝生產，其中重力鑄造占40%左右。因此，重力鑄造仍是汽車鋁合金輪轂生產的主要工藝手段。
[0005]金屬型重力鑄造是金屬液體在自身重力的作用下澆入金屬鑄型中，并在重力作用下凝固成型。金屬型鑄造設備工藝相對簡單，模具費用較低，鑄件成品率高，應用范圍廣泛。
[0006]金屬型重力鑄造的特點及應用:
[0007]1、金屬型重力鑄造的特點:1)鑄件冷卻速度快，金相組織致密，抗拉強度和屈服強度增強；2)鑄件尺寸準確，加工余量小，壁厚均勻，表面品質好；3)鑄件成品率高，可減少冒口尺寸，成本降低；4)污染小，操作環境改善；5)機械化、自動化程度高，在提高生產率同時降低了工人的勞動強度；6)節約能源。
[0008]金屬型重力鑄造較之壓力鑄造〔低壓鑄造、壓鑄)工藝靈活，可生產較復雜鑄件。在同等生產規模下，金屬型重力鑄造裝備與工藝一次性投資較低。
[0009]2、金屬型重力鑄造的應用:汽車工業的發展加快了金屬型重力鑄造工藝、鑄造設備的研宄與應用。節能環保引起汽車制造業和使用者的廣泛關注，輕量化汽車使得鋁合金、鋁鎂合金在汽車零部件中所占的比例越來越大。采用金屬型重力鑄造生產汽車發動機氣缸體、缸蓋、進氣歧管，發動機活塞的比例也越來越大。目前重力鑄造在汽車鋁合金輪轂方面的應用也越來越普及。
[0010]3、金屬型重力鑄造工藝的不足:1)金屬型導熱系數大，充型能力差；2)金屬型本身無透氣性，必須采取相應措施才能有效排氣；3)金屬型無退讓性，易在凝固時產生裂紋和變形；4)金屬型重力鑄造由于沒有外加壓力，為了獲得致密的鑄件，需要利用冒口來補縮。因此，與低壓鑄造相比，金屬型重力鑄造的澆冒口較重，鋁液利用率低。
[0011]4、金屬型重力鑄造的鑄件常見缺陷:主要有針孔、氣孔、氧化夾渣、熱裂、疏松等。
[0012]5、缺陷產生的主要原因:金屬型重力鑄造由于沒有外加壓力，在冷卻凝固過程中，鋁合金液內部會產生氣體，這些氣體因受鋁合金液高粘度的束縛很難逸出鋁合金液外，有大量氣體滯留在鑄件內部，形成氣孔，同時鋁合金液在無壓狀態下進行結晶凝固，補縮困難，熱節點容易產生晶粒粗大，晶相組織不均勻，易產生疏松或縮松，并極易產生裂紋，故容易產生針孔、氣孔、氧化夾渣、熱裂、疏松等缺陷，嚴重影響了產品的氣密性和機械性能，降低了產品的正品率。
[0013]6、解決途經:為了解決金屬型重力鑄造所存在的缺陷，一般采用低壓鑄造或壓力鑄造，其特點就是在充型和凝固時對鑄件施加外部壓力，減少鋁合金液內部的氣體，在較高壓力下進行充型或補縮，提高鋁合金組織的致密度，從而減少鑄件的缺陷，提高鑄件的氣密性。但低壓鑄造設備和壓力鑄造設備系統復雜，一次性投入較高，生產成本高。
【實用新型內容】
[0014]為了解決現有技術中重力鑄造正品率低、低壓鑄造/壓力鑄造生產成本高的缺陷，本實用新型提供了一種高密度增壓鑄造設備。
[0015]本實用新型提供的高密度增壓鑄造設備，包括:
[0016]主體:由上座板(1.5)和下座板(1.13)經立柱(1.6)固定連接而成；
[0017]鑄造模具:包括上模(3.3)、底模(3.10)、邊模(3.1)和邊澆注系統(3.6)，上模(3.3)與一上模固定座(2.7)固定連接，底模(3.10)固定設置在下座板(1.13)上，兩邊模(3.1)分別與一邊模合模機構(1.8)固定連接，兩邊模(3.1)接合面一側設有邊澆注系統(3.6)，邊澆注系統(3.6)內設有進料口強冷系統(3.7)，鑄造模具內還設有模具冷卻系統；
[0018]活動滑臺:由一上連接板(1.1)和一活動座板(1.11)通過導向桿(1.2)連接固定形成，導向桿(1.2)穿過上座板(1.5)并由固定設置在上座板(1.5)的導向套(1.3)進行導向和穩定；
[0019]合模油缸(1.4):設于上座板(1.5)和上連接板(1.1)之間;
[0020]增壓機構(1.10):包括增壓油缸(2.1)、活塞桿(2.2)、增壓圈(3.2)、導向連接桿(2.3)和活動花盤(2.5);增壓油缸(2.1)固定設置于活動座板(1.11)上，通過活塞桿(2.2)與活動花盤(2.5)連接，導向連接桿(2.3) 一端固定連接于活動座板(1.11)，另一端穿過活動花盤固定連接于上模固定座(2.7)，以對活塞桿進行導向和穩定；增壓圈(3.2)固定設于上模固定座(2.7)下方，通過增壓圈連接桿(2.4)與活動花盤(2.5)固定連接；上模(3.3)、增壓圈(3.2)、底模(3.10)和邊模(3.1)配合形成輪轂型腔;
[0021]淬火裝置；以及
[0022]控制柜(1.7)。
[0023]該高密度增壓鑄造設備設置了一個增壓機構，由增壓機構的增壓圈(3.2)、上模(3.3)、底模(3.10)和邊模(3.1)配合形成輪轂型腔，增壓圈(3.2)與增壓機構的活動花盤(2.5)連接，用于增壓機構工作時對模具型腔內的鋁液進行加壓。加壓位置設置在原重力模具邊冒(俗稱胎盤)位置處，大大減小了原重力模的邊冒補縮區，同時取消了原重力模中心冒口，可減少補縮冒口重量4?5kg左右。另外，該增壓機構還可以代替原脫模機構對鑄件進行脫模，省去了原重力設備的脫模機構。
[0024]該設備的邊澆注系統(3.6)增加了一個進料口強冷系統(3.7)，該進料口強冷系統(3.7)用于在充型結束后，對進料口進行快速強冷，使進料口的鋁液在輪轂型腔內的鋁液凝固之前凝固，保證在設備增壓機構工作時，輪轂型腔內的鋁液不致從進料口處回流，保證了鑄造過程的生產安全和增壓保壓過程的有效實現。
[0025]該設備中，上座板(1.5)上的各導向套(1.3)的上端集中固定于同一平板上，用于穩固導向套。
[0026]作為優選方案，上述高密度增壓鑄造設備中，上模(3.3)包括上模主體(3.31)、上模芯(3.32)和上模蓋板(3.33)，其中上模主體(3.31)和上模芯(3.32)之間用螺釘連接，上模芯(3.32)和上模蓋板(3.33)之間用螺釘連接，上模蓋板(3.33)上設有排氣塞(3.4) ο
[0027]本實用新型的高密度增壓鑄造設備所涉及的鑄造模具是在原重力鑄造模具的基礎上取消了中心冒口，原冒口很大、很高，幾乎與產品在模具上的成型區上表面一樣高，取消中心冒口后，在原中心冒口處增加了一組排氣塞