環保型中心水冷模具裝置的製作方法
2023-11-06 03:47:37
本發明涉及一種用於鋁合金輪轂低壓鑄造模上的冷卻裝置，尤其是一種針對冷卻鋁合金輪轂鑄件安裝盤中心孔的中心水冷裝置。
背景技術：
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鋁合金輪轂一般採用低壓鑄造的方式進行生產，用於鑄造鋁合金輪轂的模具主要包括上模、下模和側模，所述上模、下模和側模組合後，形成待鑄造鋁合金輪轂的鑄造型腔。澆注時鋁液從下模上的澆注口進入對型腔進行填充。對於鋁合金輪轂，瞬時冷卻越強，鋁液凝固結晶越緻密，鑄件力學性能越好，而且輪轂冷卻需要順序凝固。所述的順序凝固是指：鑄件的凝固是自表面向中心進行，遠離澆注口部分先凝固，然後是靠近澆注口部分凝固，最後是澆注口本身凝固。順序凝固可以使後凝固部位對先凝固部位進行鋁液的補充，減少鋁液凝固時體積收縮而產生縮孔和縮松缺陷。目前低壓鑄造模具上用於冷卻輪轂中心孔的冷卻裝置，一般採用壓縮空氣通過一冷卻鐵管正對模具分流錐的中心吹氣冷卻。該分流錐中心從後端沿錐體的軸向掏空，壓縮空氣冷卻管伸入其中。在鋁合金輪轂的鑄造過程中，通過冷卻管向分流錐掏空內吹壓縮空氣，經錐壁對輪轂中心孔進行冷卻。
採用以上結構冷卻，具有以下缺點：當向分流錐的掏空內吹壓縮空氣時，一方面，壓縮空氣最先吹在掏空的底部，再沿內側壁返出，使分流錐的前端冷卻最快。同時返出的壓縮空氣與內側壁接觸不均勻，使分流錐的各部分溫度不均勻，從而導致輪轂的中心孔底部靠近澆注口位先冷卻，不利於順序凝固，同時冷卻也不均勻。另一方面，壓縮空氣冷卻強度有限，要將鋁合金輪轂中心孔的鋁液凝固，需要更長的冷卻時間，導致壓縮空氣消耗量大，成本高，其次壓縮空氣吹出時會產生較大噪音，影響現場工作環境。
技術實現要素：
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本發明要解決的技術問題是：提供一種使鋁合金輪轂低壓鑄造模具中心冷卻均勻、冷卻效果好、冷卻介質可循環利用、無噪音的環保型水冷模具裝置。
為解決上述技術問題，本發明採用這樣一種環保型水冷模具裝置：它包括中心冷卻體、中心冷卻座和分流錐。所述的中心冷卻體與中心冷卻座通過圓錐配合密封，所述分流錐前端呈錐體形狀，設有軸向延伸至錐前端內壁的圓形冷卻孔，所述的中心冷卻體伸入分流錐圓形冷卻孔內，所述分流錐其前端伸入鋁合金輪轂中心孔內、後端通過壓板固定安裝在上模的中心位置。
採用以上結構後，本發明與現有技術相比，具有以下優點：由於中心冷卻體上設有與進水環槽連通的多個出水噴嘴，冷卻水從進水管流入進水環槽，又從多個出水噴嘴、以分散的水霧狀噴出。一方面增大了冷卻水與分流錐冷卻孔內壁的接觸面積，從而增強分流錐對鋁合金輪轂中心孔鋁液的冷卻強度；另一方面冷卻水與分流錐冷卻孔內壁接觸得比較均勻，使分流錐圓周部分的溫度也比較均勻，從而使鋁合金輪轂中心孔圓周方向也冷卻得比較均勻。同時冷卻水從分流錐冷卻孔的上部沿內壁向下流，使分流錐上部比下部冷卻快，從而使鋁合金輪轂中心孔鋁液沿遠離澆注口部位向靠近澆注口部位向下順序凝固，提高鋁液結晶質量。
作為改進，所述多個出水噴嘴沿同一圓周均勻分布，進一步使冷卻水與分流錐接觸得更加均勻，使分流錐圓周部分的溫度更加均勻，最終使鋁合金輪轂中心孔冷卻得更加均勻、冷卻效果更好，避免了鋁合金輪轂安裝盤應冷卻不均而造成局部的縮松缺陷。
作為改進，所述多個出水噴嘴的數量為3個，採用3個噴嘴的中心冷卻體使分流錐對鋁合金輪轂中心孔的冷卻非常均勻、冷卻效果非常好。
作為改進，所述中心冷卻體中心設有中心回水管伸入風流錐冷卻孔內部，冷卻水從噴嘴噴入分流錐冷卻孔後，在水蒸氣的壓力作用下，從中心回水管流出到回水管連接的熱交換設備和冷卻水循環再利用設備。一方面及時排除了分流錐冷卻孔內殘留的冷卻水，避免了冷卻停止後分流錐降溫過大，影響下一個鋁合金輪轂鑄件的充型；另一方面冷卻水帶出的熱能可以收集利用，冷卻水也可以循環再次使用，大大節約了水資源和能源。同時冷卻水始終封閉在管道內，不會產生噪音。
作為改進，所述中心冷卻體的中心回水管頂端離分流錐冷卻孔底部，距離A為10～15毫米，使冷卻水在水蒸氣的壓力作用下，更快速、更充分的從分流錐冷卻孔內排出。一方面進一步提高了分流錐在下一個鋁合金輪轂鑄件充型時的初始溫度；另一方面也使排出的冷卻水溫提高，提高了後續的熱能收集利用。
作為改進，所述中心冷卻座一端設置螺紋與分流準連接，另一端為四方形，方便中心冷卻座與分流錐的連接和拆開清理。
作為改進，所述中心冷卻體與中心冷卻座通過圓錐配合錐度B為7～12度，使中心冷卻體與中心冷卻座密封更加可靠。在受熱膨脹時，中心冷卻體和中心冷卻座的圓錐配合能自鎖得更緊密。
作為改進，所述中心冷卻體設有兩頂出螺絲且對稱分布。模具維護時，方便從中心冷卻座上拆卸中心冷卻體。
作為改進，所述中心冷卻體進水環槽上設有環形蓋板密閉，進水環槽與進水管連通，中心回水管頂端與回水管連通。由於設有該結構，只需要一根進水管和一根出水管便能使冷卻水從一根進水管流入、一根出水管流出，非常方便。
附圖說明：
圖1是本發明環保型水冷模具裝置在鋁合金輪轂低壓鑄造模上的位置示意圖。
圖2是本發明環保型水冷模具裝置的結構示意圖。
圖3是本發明環保型水冷模具裝置的中心冷卻座主視圖。
圖4是本發明環保型水冷模具裝置的中心冷卻座俯視圖。
圖5是本發明環保型水冷模具裝置的中心冷卻體主視圖。
圖6是本發明環保型水冷模具裝置的中心冷卻體仰視圖。
如附圖所示：(1)上模，(2)側模，(3)下模，(4)澆注口，(5)分流錐，(6)壓板，(7)中心冷卻座，(8)中心冷卻體，(9)出水管，(10)進水管，(11)頂出螺絲，(12)分流錐冷卻孔，(14)進水環槽，(16)噴嘴，(17)中心回水管，(18)環形蓋板。
具體實施方式：
下面結合附圖和對本發明作進一步說明。
如圖2所示，一種用在鋁合金汽車輪轂低壓鑄造模具(詳見圖1)上針對冷卻鑄件中心孔(即鋁合金輪轂安裝盤中心孔)的環保型水冷模具裝置，它包括中心冷卻體(8)、中心冷卻座(7)和分流錐(5)，所述的中心冷卻體(8)與中心冷卻座(7)通過圓錐配合密封和螺絲孔(13)固定；所述中心冷卻座(7)通過螺紋與分流錐(5)連接；所述分流錐(5)前端呈錐體形狀，其前端伸入鋁合金輪轂中心孔內、通過壓板(6)固定安裝在上模(1)的中心，後端設有軸向延伸至錐前端內壁的圓形冷卻孔(12)，所述的中心冷卻體(8)上設有進水環槽(14)、多個出水噴嘴(16)和中心回水管(17)。
如圖5和圖6所示，作為改進，所述多個出水噴嘴(16)沿同一圓周均勻分布，使冷卻水與分流錐(5)接觸得更加均勻，使分流錐(5)圓周部分的溫度均勻，最終使鋁合金輪轂中心孔冷卻均勻、冷卻效果好，避免了鋁合金輪轂安裝盤因冷卻不均而造成局部的縮松缺陷。
如圖5和圖6所示，作為改進，所述多個出水噴嘴的數量為3個，採用3個噴嘴的中心冷卻體進一步使分流錐對鋁合金輪轂中心孔圓周的冷卻更加均勻、冷卻效果更加好。
如圖5和圖6所示，作為改進，所述中心冷卻體(8)的中心回水管(17)軸向延伸至分流錐(5)的冷卻孔(12)內部，頂端離分流錐(5)的冷卻孔(12)底部距離A為10～15毫米，使冷卻水在水蒸氣的壓力作用下，更快速、更充分的從分流錐冷卻孔內排出。一方面進一步提高了分流錐在下一個鋁合金輪轂鑄件充型時的初始溫度；另一方面也使排出的冷卻水溫提高，提高了後續的熱能收集利用效率。
如圖3和圖4所示，作為改進，所述中心冷卻座(7)一端設置螺紋與分流錐(5)連接，另一端設置為四方形，方便中心冷卻座(7)方便與分流錐(5)的連接和拆開清理。
如圖3和圖6所示，作為改進，所述中心冷卻體(8)與中心冷卻座(9)通過圓錐配合錐度B為7～12度，使中心冷卻體(8)與中心冷卻座(9)密封更加可靠，在受熱膨脹時中心冷卻體(8)和中心冷卻座(9)的圓錐配合能自鎖得更緊密，密封更可靠。
如圖5和圖6所示，作為改進，所述中心冷卻體(8)設有兩頂出螺絲(11)且對稱分布，使模具維護時，從中心冷卻座(9)上拆開中心冷卻體(8)更加方便。
如圖5和圖6所示，作為改進，所述中心冷卻體(8)進水環槽(14)上設有環形蓋板(18)密閉，進水環槽(14)與進水管(10)連通，中心回水管(17)頂端與回水管(9)連通，由於設有該結構，只需要一根進水管和一根出水管便能使冷卻水從一根進水管流入、一根出水管流出，非常方便。
本發明環保型水冷模具裝置的工作原理是：冷卻水通過進水管(10)進入中心冷卻體(8)的進水環槽(14)，再經噴嘴(16)分散均勻的噴到分流錐(5)的冷卻孔(12)內壁上。冷卻水在重力作用下從冷卻孔(12)內壁自上向下流動，使分流錐(5)也自上向下冷卻，從而達到使鋁合金輪轂中心孔的鋁液自遠離澆注口(4)部分向靠近澆注口(4)部分順序凝固。冷卻後的水在高溫蒸氣的推動下，經中心冷卻體(8)的中心回水管(17)流出到回水管(9)連接的熱交換設備和冷卻水循環再利用設備。
以上僅就對本發明實施例的最佳方案作了說明，但不能理解為是對權利要求的限制。本發明不僅局限於以上實施例，其具體結構允許有多種變化：多個出水噴嘴(16)沿同一圓周分布的間距還可以不一致，即可以並非完全沿同一圓周均勻分布；多個出水噴嘴(13)的數量還可以是3個、4個、5個、6個等，只要在本權利要求書內的變化都在本發明的保護範圍之內。