权利要求

1.一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：包括连接有进水管(11)的冷却内环(10)，所述冷却内环(10)对应模具(40)强冷需求区域设置有强冷管路(12)，所述强冷管路(12)为连通冷却内环(10)的凸出构造，所述冷却内环(10)外围套设有冷却外环(20)，所述冷却外环(20)内开设有密闭的冷却腔室，所述冷却内环(10)设置在冷却腔室内，冷却内环(10)的外壁与冷却外环(20)的内壁之间作为冷却水流通的回水通道(21)，所述强冷管路(12)的出水口(121)连通回水通道(21)，回水通道(21)连通回水管(22)。

2.根据权利要求1所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述进水管(11)与回水管(22)为套管结构形式，其中，内部管路为进水管(11)，外部管路为回水管(22)。

3.根据权利要求1所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述冷却内环(10)与冷却外环(20)之间设置有支撑翅片(13)，所述支撑翅片(13)间隔设置在冷却内环(10)外圆周表面，沿径向均匀固定布置，支撑翅片(13)的外缘连接冷却外环(20)。

4.根据权利要求1所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述冷却内环(10)与冷却外环(20)均为上、下双层的环状构造，上、下两层环状结构通过连接管路(30)上下连通，所述连接管路(30)连通强冷管路(12)。

5.根据权利要求4所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述连接管路(30)与进水管(11)径向错位设置，以延长低温冷却水在冷却内环(10)内的流通行程。

6.根据权利要求1所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述冷却外环(20)为一体铸造成型结构。

7.根据权利要求6所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述冷却结构的制作方法包括如下步骤：

S1、 支撑骨架预装：在焊接成型的冷却内环(10)外圆周表面，沿径向均匀固定布置若干支撑翅片(13)，作为冷却外环(20)回水通道(21)浇注成型的支撑骨架;

S2、 过渡密封环(23)成型：将延展性金属带材连续卷绕包覆于所述支撑翅片(13)外缘，通过焊接将金属带材首尾接缝密封连接，形成与支撑翅片(13)外轮廓紧密贴合的圆筒状密封环;

S3、 砂型浇注：

① 砂型制备：基于密封环外廓尺寸制作分体式砂型(50)，在砂型型腔(51)中预埋形成进、回水管及连接管路(30)的型芯;

② 组型定位：将装配有密封环的冷却内环(10)组件置于下砂型(50)，确保进、回水管及连接管路型芯与对应水道位置对齐;

③ 浇注成型：合型后浇注熔融金属液，金属液填充密封环与砂型(50)间的型腔空间，冷却凝固后形成与通过支撑翅片(13)定位支撑的过渡密封环(23)冶金结合的冷却外环(20)，且进水管(11)、回水管(22)与冷却水道贯通连接。

8.根据权利要求6所述的一种低压铸造模具冷却结构，其特征在于：所述冷却结构的制作方法包括如下步骤：

选取口径大小不同的两根管材，分别作为过渡密封环(23)和冷却内环(10)的成型管材;按照预先设计的水路连接方式预钻出管路连接孔;在冷却内环(10)的成型管材的外径上布设若干支撑翅片(13)，然后将冷却内环(10)的成型管材穿设于过渡密封环(23)的成型管材内，使支撑翅片(13)支撑于二者之间，形成具有支撑结构的套管构造;将套管弯成环形并焊接成型;然后执行砂型浇注步骤。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及铝合金轮毂铸造领域，尤其涉及一种低压铸造模具冷却结构及其制作方法。

背景技术

[0002]在低压铸造铝合金轮毂的生产过程中，模具的温度控制是保证产品质量的关键因素。轮毂结构复杂，壁厚差异显著，导致模具在充型和凝固过程中，不同区域的热量分布极不均匀。为了满足工艺要求，模具不同位置(如厚大部位、关键散热区等)通常需要差异化的冷却强度以实现理想的温度场分布和凝固顺序。目前，低压铸造模具普遍采用周期性循环水冷系统进行冷却。然而，这种传统冷却方式存在以下主要技术缺陷，直接影响轮毂产品的质量和生产稳定性：

冷却均匀性与需求不匹配：现有水冷结构难以针对模具特定区域实施差异化冷却，造成模具温度场分布不合理、不稳定，易引发轮毂产品出现缩孔、缩松、变形、裂纹甚至冷隔等内部和外观缺陷;漏水风险高：传统冷却结构管路布设复杂，通常采用分体加工、组装的方式，这种结构在高压、高温、周期性热冲击的恶劣工况下，容易发生漏水，直接损坏模具及影响生产安全，还会导致冷却失效，加剧产品质量问题;冷却水温差过大导致热应力：直接向模具内通入温度较低的冷却水，会与高温模具本体产生巨大温差，这种剧烈的局部冷却会在模具内部产生过大的热应力，降低模具寿命，同时，剧烈的温度波动也将干扰轮毂凝固过程的稳定性，不利于获得均匀致密的金相组织。

发明内容

[0003]本发明的目的在于针对上述问题，提供一种低压铸造模具冷却结构及其制作方法，以解决现有冷却结构难以满足模具差异化冷却需求、漏水风险高及冷却水温差过大导致热应力的问题。

[0004]本发明采用的技术方案为：

一种低压铸造模具冷却结构，包括连接有进水管的冷却内环，所述冷却内环对应模具强冷需求区域设置有强冷管路，所述强冷管路为连通冷却内环的凸出构造，所述冷却内环外围套设有冷却外环，所述冷却外环内开设有密闭的冷却腔室，所述冷却内环设置在冷却腔室内，冷却内环的外壁与冷却外环的内壁之间作为冷却水流通的回水通道，所述强冷管路的出水口连通回水通道，回水通道连通回水管。

[0005]优选地，所述进水管与回水管为套管结构形式，其中，内部管路为进水管，外部管路为回水管。

[0006]优选地，所述冷却内环与冷却外环之间设置有支撑翅片，所述支撑翅片间隔设置在冷却内环外圆周表面，沿径向均匀固定布置，支撑翅片的外缘连接冷却外环。

[0007]优选地，所述冷却内环与冷却外环均为上、下双层的环状构造，上、下两层环状结构通过连接管路上下连通，所述连接管路连通强冷管路。

[0008]优选地，所述连接管路与进水管径向错位设置，以延长低温冷却水在冷却内环内的流通行程。

[0009]优选地，所述冷却外环为一体铸造成型结构。

[0010]同时，本发明提供了上述冷却结构的制作方法，其包括如下步骤：

S1、 支撑骨架预装：在焊接成型的冷却内环外圆周表面，沿径向均匀固定布置若干支撑翅片，作为冷却外环回水通道浇注成型的支撑骨架;

S2、 过渡密封环成型：将延展性金属带材(优选低碳钢带)连续卷绕包覆于所述支撑翅片外缘，通过焊接将金属带材首尾接缝密封连接，形成与支撑翅片外轮廓紧密贴合的圆筒状密封环;

S3、 砂型浇注：

① 砂型制备：基于密封环外廓尺寸制作分体式砂型，在砂型型腔中预埋形成进、回水管及连接管路的型芯;

② 组型定位：将装配有密封环的冷却内环组件置于下砂型，确保进、回水管及连接管路型芯与对应水道位置对齐;

③ 浇注成型：合型后浇注熔融金属液(优选铸铁HT250)，金属液填充密封环与砂型间的型腔空间，冷却凝固后形成与通过支撑翅片定位支撑的过渡密封环冶金结合的冷却外环，且进水管、回水管与冷却水道贯通连接。

[0011]优选地，所述方法包括如下步骤：选取口径大小不同的两根管材，分别作为过渡密封环和冷却内环的成型管材;按照预先设计的水路连接方式预钻出管路连接孔;在冷却内环的成型管材的外径上布设若干支撑翅片，然后将冷却内环的成型管材穿设于过渡密封环的成型管材内，使支撑翅片支撑于二者之间，形成具有支撑结构的套管构造;将套管弯成环形并焊接成型;然后执行砂型浇注步骤。

本发明的有益效果在于：本发明通过设置连通冷却内环的强冷管路，实现了模具特定区域的差异化冷却，解决了传统冷却方式对模具所有区域的冷却强度基本相同，无法满足轮毂不同位置对强冷或弱冷需求的问题，改善了轮毂产品易出现缩孔、缩松、变形、裂纹等缺陷的问题;同时，本发明中套管构造的冷却结构，有效改善了传统冷却方式漏水风险高的问题，提高了冷却结构耐受高压、高温、周期性热冲击等恶劣工况的能力，保障了模具及生产安全。另外，套管构造的冷却结构使进入冷却结构的低温冷却水优先在冷却内环通过回水通道进行预换热后，再进入强冷通道实施强冷，随后再进入回水通道对模具实施常规冷却，满足了模具差异化冷却需求的同时，克服了冷却水温差过大导致热应力的影响。

附图说明

[0012]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0013]图1为本发明使用状态的三维结构示意图。

[0014]图2为图1的爆炸视图。

[0015]图3为本发明的剖面视图。

[0016]图4为本发明制作方法的流程图。

[0017]图中：10--冷却内环; 11--进水管; 12--强冷管路; 121--出水口; 13--支撑翅片; 20--冷却外环; 21--回水通道; 22--回水管; 23--过渡密封环; 30--连接管路;40--模具; 50--砂型; 51--砂型型腔。

具体实施方式

[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0019]如图1-4所示，一种低压铸造模具冷却结构，包括连接有进水管11的冷却内环10，所述冷却内环10对应模具40强冷需求区域设置有强冷管路12，所述强冷管路12为连通冷却内环10的凸出构造，所述冷却内环10外围套设有冷却外环20，形成套管构造的冷却结构。具体地，所述冷却外环20内开设有密闭的冷却腔室，所述冷却内环10设置在冷却腔室内，冷却内环10的外壁与冷却外环20的内壁之间作为冷却水流通的回水通道21，所述强冷管路12的出水口121连通回水通道21，回水通道21连通回水管22。

[0020]使用时，套管构造的冷却结构装配在模具40上，并使强冷管路12对应模具40需要强冷的区域布设，冷却水由进水管11进入冷却内环10，并经由强冷管路12对模具40需要强冷的区域实施强冷，完成强冷的冷却水由强冷管路12出水口121进入由冷却内环10与冷却外环20之间的回水通道21，继续对模具40实施常规冷却，最终由回水管22排出。本实施方式通过设置连通冷却内环10的强冷管路12，实现了模具40特定区域的差异化冷却，解决了传统冷却方式对模具40所有区域的冷却强度基本相同，无法满足轮毂不同位置对强冷或弱冷需求的问题，改善了轮毂产品易出现缩孔、缩松、变形、裂纹等缺陷的问题;同时，本实施方式中套管构造的冷却结构，有效改善了传统冷却方式漏水风险高的问题，提高了冷却结构耐受高压、高温、周期性热冲击等恶劣工况的能力，保障了模具40及生产安全。另外，套管构造的冷却结构使进入冷却结构的低温冷却水优先在冷却内环10通过回水通道21进行预换热后，再进入强冷通道实施强冷，随后再进入回水通道21对模具40实施常规冷却，满足了模具40差异化冷却需求的同时，克服了冷却水温差过大导致热应力的影响。

[0021]作为优选的实施方式，如图3所示，所述进水管11与回水管22为套管结构形式，其中，内部管路为进水管11，外部管路为回水管22。套管构造的管路设计减少水管布设安装位置，简化了管路配置，避免了管路干涉等问题。

[0022]优选地，所述冷却内环10与冷却外环20之间设置有支撑翅片13，所述支撑翅片13间隔设置在冷却内环10外圆周表面，沿径向均匀固定布置，支撑翅片13的外缘连接冷却外环20。支撑翅片13的设置，一方面作为冷却内环10在冷却外环20内的支撑定位部件，使冷却内环10在冷却外环20内始终居中，确保回水通道21畅通;另一方面，支撑翅片13可有效提高冷却内环10与冷却外环20的换热效率，实现低温冷却水的快速提温。

[0023]优选地，所述冷却内环10与冷却外环20均为上、下双层的环状构造，上、下两层环状结构通过连接管路30上下连通，所述连接管路30连通强冷管路12。使用时，低温冷却水由进水管11进入下层冷却内环10，并先在下层冷却内环10里与回水通道21内的冷却水产生热量交换，对低温冷却水起到一定预热升温作用，经过预热升温的冷却水经由连接管路30进入强冷管路12对模具40需要强冷的区域实施强冷，完成强冷的冷却水由强冷管路12出水口121进入由冷却内环10与冷却外环20之间的回水通道21，继续对模具40实施常规冷却，最终由回水管22排出。

[0024]本实施方式通过设置上、下双层的环状构造冷却结构，使进入冷却内环10的低温冷却水利用模具40自身热量进行提温后再参与模具40冷却降温，避免了因温差过大引起的热应力，延长了模具40的使用寿命;同时，避免了剧烈的温度波动干扰轮毂凝固过程稳定性的问题，保证了产品铸造质量;另外，本实施方式利用模具40自身热量对低温冷却水实施提温，免去了加热装置的配置，进一步简化了结构配置，且达到了环保节能的应用目的。

[0025]优选地，所述连接管路与进水管11径向错位设置，以延长低温冷却水在冷却内环10内的流通行程，避免进入冷却内环10的低温冷却水过早进入强冷管路12，对模具40造成不良冷却。

[0026]优选地，所述冷却外环20为一体铸造成型结构，进一步降低漏水风险。

[0027]本发明还提供了前述低压铸造模具冷却结构的制作方法，如图4所示，所述方法包括以下步骤：

S1、 支撑骨架预装：在焊接成型的冷却内环10外圆周表面，沿径向均匀固定布置若干支撑翅片13，作为冷却外环20回水通道21浇注成型的支撑骨架。

[0028]S2、 过渡密封环23成型：将延展性金属带材(优选低碳钢带)连续卷绕包覆于所述支撑翅片13外缘，通过焊接将金属带材首尾接缝密封连接，形成与支撑翅片13外轮廓紧密贴合的圆筒状密封环。

[0029]S3、 砂型浇注：

① 砂型制备：基于密封环外廓尺寸制作分体式砂型50，在砂型型腔51中预埋形成进、回水管及连接管路30的型芯;

② 组型定位：将装配有密封环的冷却内环10组件置于下砂型50，确保进、回水管及连接管路型芯与对应水道位置对齐;

③ 浇注成型：合型后浇注熔融金属液(优选铸铁HT250)，金属液填充密封环与砂型50间的型腔空间，冷却凝固后形成与通过支撑翅片13定位支撑的过渡密封环23冶金结合的冷却外环20，且进水管11、回水管22与冷却水道贯通连接。

[0030]作为另一种实施方式，所述低压铸造模具冷却结构的制作方法包括如下步骤：选取口径大小不同的两根管材，分别作为过渡密封环23和冷却内环10的成型管材;按照预先设计的水路连接方式预钻出管路连接孔;在冷却内环10的成型管材的外径上布设若干支撑翅片13，然后将冷却内环10的成型管材穿设于过渡密封环23的成型管材内，使支撑翅片13支撑于二者之间，形成具有支撑结构的套管构造;将套管弯成环形并焊接成型;然后再执行上述砂型浇注步骤。

[0031]采用本发明制作的模具40冷却结构，冷却外环20为一体浇注成型，并在浇注过程中与过渡密封环23实现金属液相融合，消除了装配界面，从根源消除了传统冷却结构分体装配导致的密封失效问题，彻底杜绝了漏水情况的发生。该冷却结构模拟在350℃模具40工况下经1000次热循环测试，泄漏率为0，相较于传统冷却结构>5%的泄漏率显著提升了密封性能;同时，本发明采用内外套管且上下双层的结构设计，使低温冷却水优先在冷却内环10通过回水通道21进行预换热，使水温升至35-40℃后进入强冷通道对模具40需要强冷的区域实施强冷，再进入由冷却内环10与冷却外环20之间的回水通道21对模具40实施常规冷却，满足了模具40差异化冷却需求的同时，克服了冷却水温差过大导致热应力的影响，规避了模具40局部骤冷引起的热冲击裂纹，显著延长了冷却结构的使用寿命，使全金属无缝结构的冷却结构与模具40本体同寿命周期，且避免了剧烈的温度波动干扰轮毂凝固过程的稳定性，保证了产品铸造质量。

[0032]以上公开的仅为本发明的具体实施例，但本发明并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护。

说明书附图(4)