CN119057039A - 一种水泵壳体的低压铸造方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水泵壳体的低压铸造方法及模具，低压铸造方法应用于低压铸造模具，低压铸造模具包括上模镶块、下模镶块、内置分流包和浇口套，低压铸造方法包括：将上模镶块与下模镶块相互配合形成型腔；将金属液由浇口套注入内置分流包，并送至内置分流包的内部；金属液沿着内浇口进入并填充型腔。通过在低压铸造模具的内部设置内置分流包，以此将内置分流包的金属液更好地填充至型腔内，其中，内置分流包通过增压的方式将内部的金属液向型腔挤压填充，进而能够更好地将金属液填补型腔内的缺陷，提高产品的质量；内置分流包通过卸压的方式将内部的金属液放空，从而提高产品的工艺出品率。

Description

一种水泵壳体的低压铸造方法及模具

技术领域

本发明涉及汽车零部件铸造技术领域，具体而言，涉及一种水泵壳体的低压铸造方法及模具。

背景技术

随着汽车轻量化发展趋势的深化，越来越多的汽车金属零件材质由钢铁件改为铝合金件，其中有大量的小型零件为提高生产效率、降低生产成本，在不断地研发相关的铸造模具。铝合金低压铸造工艺，因为其具有许多优点，应用日趋广泛。目前铝合金汽车轮毂低压铸造、汽车发动机上的铝合金缸体缸盖低压铸造、进气歧管低压铸造、飞轮壳低压铸造都有相对成熟的工艺，对于小型铸件的低压铸造，生产实践中也得到大量的应用。

虽然现有技术中的铸造模具能够铸造得到成型较好的工件，但是存在工艺出品率较低、生产效率低以及生产成本较高的问题。此外，也经常存在充型、凝固补缩有明显缺陷的情况。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，通过在型腔的注入口处连接内置的分流包，以此保证将金属液在分流包卸压的情况下填充型腔，使得得到的工件质量较好、工艺出品率较高。

为实现上述目的，本发明提供了一种水泵壳体的低压铸造方法，低压铸造方法应用于低压铸造模具，低压铸造模具包括上模镶块、下模镶块、内置分流包和浇口套，低压铸造方法包括：将上模镶块与下模镶块相互配合形成型腔；将金属液由浇口套注入内置分流包，并送至内置分流包的内部；金属液沿着内浇口进入并填充型腔。

本实施例提供的应用于水泵壳体的低压铸造方法，能够减少金属液在填充过程中产生的湍流和气体夹杂，从而减少铸件的气孔和夹杂缺陷，提高产品的机械性能和外观质量，其中，内置分流包能够起到有效的补缩效果。通过上下模镶块的精确配合形成铸造型腔，该型腔精确定义了最终产品的形状和尺寸，金属液首先被注入到浇口套中，该容器用于临时存储和引导金属液，金属液从浇口套流向内置分流包，内置分流包是连接浇口套和型腔的通道，起到引导金属液的作用，金属液沿着内浇口注入并均匀填充型腔，最终形成无内部缺陷且质量较好的水泵壳体。

上述任一技术方案中，当型腔被填充时，内置分流包通过增压以达到金属液补充型腔的状态。

当型腔被金属液填充时，内置分流包通过增压以达到金属液补充型腔的状态，在此条件下，更多的金属液能够进入并填充型腔，减少了充型、凝固补缩时所产生的缺陷。金属液补充型腔可以确保金属液填充型腔时表面平滑，减少气泡和气体引起的瑕疵，提高铸件的表面质量和铸件合格率。产品在型腔内凝固成形后，内置分流包通过卸压以达到放空状态，提高铸件工艺出品率。

上述任一技术方案中，水泵壳体的初始浇注温度控制在680℃-750℃；和/或水泵壳体的铸造温度控制在350℃-450℃。

在铸造过程中，初始浇注温度指的是将金属液体倒入铸模之前的温度，将其控制在680℃至750℃，旨在确保金属液在流动过程中具有足够的热能，从而能够有效地填充模具的细微结构和复杂形状。在此温度范围内，金属液体的粘度降低，使其流动性增强，有助于确保金属液均匀填充型腔，减少空气和气泡的产生。

通过低压铸造模具在内置分流包的热容量影响下，将水泵壳体的铸造温度控制在350℃-450℃之间，在这个温度范围内，可以确保金属液在填充型腔的过程中达到适当的流动性和凝固速度，从而实现铸件的精确成型，基本消除了铸件冷隔、浇不足等缺陷，能够得到有效补缩，提高产品的质量和可靠性，同时，这个温度范围也有助于在适当的时间内实现金属的凝固，确保铸件的结构稳定性和一致性。

上述任一技术方案中，低压铸造方法采用急速增压结晶工艺，工艺包括：升液阶段、充型阶段、增压阶段、保压阶段和卸压阶段。

升液阶段中金属液通过低压系统逐步升至铸造模具中，为后续的充型做准备，此阶段确保金属液体稳定且均匀地进入型腔。充型阶段中金属液体以较高的速度填充型腔，这一阶段需要精确控制流速和压力，以确保型腔的充分填充，并减少气体夹杂和其他缺陷的可能性。增压阶段通过迅速增加压力，促进金属液的快速结晶，确保在铸件内部形成细腻均匀的晶粒结构，这一过程对铸件的强度和韧性具有重要影响。保压阶段通过维持一定的压力，以保证金属液体的完全凝固和结晶，从而提高铸件的密实度，减少内应力和变形的风险。卸压阶段通过减压操作，安全地释放型腔内部的压力，为铸件的取出做准备，确保铸件的完整性和表面质量。

急速增压结晶工艺能够显著提升铸件的微观结构，减少气孔、夹杂物和其他缺陷，从而提高铸件的整体质量和性能。通过优化结晶过程，该工艺能够改善铸件的机械性能，提升其强度、韧性和耐腐蚀性，满足更高的使用要求。

上述任一技术方案中，升液阶段中的升液压力为0.018MPa-0.022MPa，升液时间为2s-4s；和/或充型阶段中的充型压力为0.026MPa-0.03MPa，充型时间为7s-9s；和/或增压阶段中的增压压力为0.033MPa-0.037MPa，增压时间为1s-3s；和/或保压阶段中的保压压力为0.033MPa-0.037MPa，保压时间为65s-75s；和/或卸压阶段中的卸压时间为4s-6s。

升液阶段通过适当的升液压力和时间，确保金属液体稳定而均匀地升至型腔，减少气泡的生成。充型阶段中，控制充型压力和时间以确保金属液体迅速、均匀地填充型腔，从而提高型腔的填充效率和铸件的表面质量。增压阶段中通过增加压力以加速金属液体的结晶过程，促使形成更为均匀和细腻的晶粒结构。保压阶段通过保持适当的压力和时间，确保金属液体的完全凝固，提高铸件的密实度和整体质量。卸压阶段通过合理的卸压时间，安全地释放型腔内的压力，为铸件取出做好准备，减少变形风险。

本发明还提供了一种水泵壳体的低压铸造模具，低压铸造模具采用如上所述的低压铸造方法，低压铸造模具包括：镶块，镶块包括上模镶块和下模镶块，上模镶块与下模镶块相互配合形成型腔；内置分流包，内置分流包的周围环设有内浇口；浇口套，浇口套与内置分流包的内部空间连通，以将金属液从浇口套送至内置分流包并填充型腔。

本发明提供的用于制造水泵壳体的低压铸造模具，通过在低压铸造模具的内部设置内置分流包，并且内置分流包通过内浇口与型腔连通，以此将内置分流包的金属液均匀地送至型腔内，其中，内置分流包通过增压金属液，进而能够更好地将金属液填补型腔内的缺陷，提高产品的质量；通过卸压的方式将内置分流包内部的金属液放空，提高工艺出品率。通过将上模镶块和下模镶块相互配合以形成若干型腔，进而形成水泵壳体的具体形状；通过在内置分流包周围设置内浇口，以此能够引导金属液进入型腔，确保填充过程的顺利进行；浇口套设置的作用在于将金属液体从浇口套送至内置分流包，并最终填充型腔，这有利于确保金属液在型腔中均匀分布，避免出现空洞或其他缺陷。

内置分流包的设计使得金属液能够更加顺畅地填充到型腔中，从而加快了铸造过程，提高了生产效率；通过确保金属液的均匀填充和流动，该模具有助于减少铸件中的缺陷，提高了最终产品的质量；由于生产效率的提高和铸件质量的优化，使用本发明提供的模具能够降低生产成本，增加生产的经济效益。

上述任一技术方案中，内置分流包的内部设有环形浇道，环形浇道包围限定出空腔结构。

环形浇道的设计意味着金属液可以在一个连续的环状路径内流动，从而包围限定出中心的空腔结构，空腔结构有利于内置分流包的内部分布。其中，环形浇道的设计可以使熔融金属液均匀地进入模具腔，从而实现更加均匀的充型，减少铸件中的气孔和夹杂；环形浇道能够减少金属液进入型腔时产生的涡流，降低渣滓混入的可能性，有助于保持铸件的纯净度；环形浇道可以提高金属液的充型速度，使其更快地填充型腔，从而缩短生产周期。空腔结构的形成为内置分流包进行卸压放空提供基础，进而保证将浇口套的金属液通过内置分流包进入型腔内，并且有效填充型腔的周边区域，以此提高铸件的整体质量，避免由于金属液填充不均造成的缺陷。

上述任一技术方案中，内置分流包设有保温涂料；和/或镶块的内部设有若干加热管；和/或每个型腔对应连接两个内浇口。

本发明中的保温涂料是一种应用在内置分流包表面的特殊涂层，其主要功能是提供保温效果。保温涂料可以有效地减少热量的散失，从而提高了内置分流包的温度稳定性，在铸造过程中，保持稳定的温度对于保证金属液的流动性和填充性至关重要；由于保温涂料减少了热量的传导和散失，铸造过程中需要消耗的能量相对较少，这有利于降低铸造过程的能源成本，提高生产效率；保温涂料可以使内置分流包的表面保持相对较高的温度，这有助于减少金属液的凝固和冷却，从而改善了金属液的流动性和填充性；通过保持内置分流包的表面温度稳定，保温涂料可以减少因温度变化引起的铸造缺陷，如冷态裂纹、气孔和收缩缺陷等，这有利于提高铸件的质量和可靠性；保温涂料可以减少内置分流包表面的热应力和热震动，从而延长了内置分流包的使用寿命，减少了设备的维护和更换成本。

镶块是低压铸造模具的重要组成部分，它用于容纳金属液并形成铸件的外形，通过在镶块的内部设计多个加热管，以加热镶块和金属液，使镶块内部的温度达到所需的铸造温度。通过加热管提供的热能，可以有效控制金属液的温度，减少温度梯度和热应力，从而减少铸件的内部缺陷，提高铸造质量；与传统的整体加热方式相比，内部加热管可以更有效地将热能传递给金属液和模具，减少能源浪费，降低能源成本；合理的温度控制可以减少模具的热应力和磨损，延长模具的使用寿命，减少更换成本和生产中断；稳定的铸造温度可以确保每个铸件的质量和性能一致，增强产品的一致性和可靠性。

通过将每个型腔连接两个内浇口，金属液可以从两个不同的方向进入型腔，这有助于金属液在型腔内的流动，使填充更加均匀，能够有效减少因金属液填充不均匀而导致的气孔和缩孔等铸造缺陷。两个内浇口的设置使得金属液的填充速度加快，缩短了整个铸造周期，有利于提高生产效率，尤其是在大规模生产的环境下，能显著提高产量；两个内浇口的使用还可以降低由于金属液流动造成的温度不均引起的内应力，减少铸件的翘曲和变形风险；从两个不同方向引入金属液有助于金属在凝固过程中的结构均匀性，提高了铸件的机械性能和耐用性。

上述任一技术方案中，保温涂料的厚度范围为3mm-3.5mm。

通过规定保温涂料的厚度范围，可以确保内置分流包表面有足够的保温层来减少热量的散失，在指定范围内选择合适的厚度可以优化保温效果，确保铸造过程中的温度稳定性。对保温涂料厚度范围的规定可以避免过度使用材料，从而节约成本，通过确保涂料厚度在合理范围内，可以最大限度地利用材料，同时满足保温需求。保温涂料的厚度范围的选择可能考虑到内置分流包表面的负荷承受能力，适当的涂料厚度可以减轻内置分流包表面的负荷，延长设备寿命并减少维护成本。通过在合适的厚度范围内施加保温涂料，可以提高铸造过程的效率和稳定性，稳定的温度有助于保持金属液的流动性和质量，从而提高生产效率并减少生产中断。保温涂料的适当厚度可以确保金属液在填充模具时保持稳定的温度，从而减少铸造缺陷的发生。

上述任一技术方案中，低压铸造模具还包括顶板和底板，顶板设于靠近上模镶块的一侧，底板设于靠近下模镶块的一侧。

顶板和底板是低压铸造模具的组成部分，顶板位于上模镶块的一侧，底板位于下模镶块的一侧。顶板与底板之间的位置和调节影响上模镶块与下模镶块之间的间隙大小，从而控制铸造过程中金属液的流动和填充情况。通过顶板的调节，可以实现对铸造过程中模具间隙的精确控制，从而实现对铸件形态和尺寸的精准铸造，有利于提高铸件的质量和一致性；精确的调节可以减少铸造过程中的金属液浪费和铸造缺陷的发生，通过确保模具之间的合适间隙，可以减少金属液的渗漏和填充不足，降低废品率；优化模具调节设计可以降低生产成本，减少废品率和生产中断所带来的损失。

采用本发明的技术方案后，能够达到如下技术效果：

（1）内置式的分流包能够对铸件进行有效补缩，对薄壁铸件消除冷隔、浇不足等缺陷效果显著；

（2）加厚内置分流包的保温涂料层，卸压后通过放空内置分流包，能够获得较高的工艺出品率；

（3）内置分流包中铝液的容积相对较大，对模温会产生较大影响，更适用于小型铸件的铸造；然而，对于中大型铸件，则可能导致模具温度过高，从而影响生产效率，并在卸压放空浇道时产生铸件缺陷。因此，该工艺适用于小型铸件，但不适用于中大型铸件。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例提供的低压铸造模具的主视角度的剖面示意图；

图2为本发明实施例提供的低压铸造模具的俯视角度的剖面示意图；

图3为本发明实施例提供的下模镶块的主视角度的剖面示意图；

图4为本发明实施例提供的下模镶块的俯视图；

图5为本发明实施例提供的上模镶块的主视角度的剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的下模镶块的俯视图；

图7为本发明实施例提供的浇口套的主视角度的剖面示意图；

图8为本发明实施例提供的急速增压结晶工艺的压力曲线图；

图9为本发明实施例提供的水泵壳体的低压浇注图；

图10为本发明实施例提供的水泵壳体的低压浇道放空理想状态的示意图；

图11为本发明实施例提供的水泵壳体的凝固模拟分析图；

图12为本发明实施例提供的水泵壳体的低压浇注产品样件。

附图标记说明：

100-镶块；110-上模镶块；120-下模镶块；130-型腔；140-加热管；200-内置分流包；210-内浇口；220-环形浇道；300-浇口套；400-顶板；500-底板。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在单升液管的低压浇铸机上，如果模具需要多浇口进浇，那么需要在模具与炉盖之间增加一个分流包，生产现场一般称之为浇口盆。但是浇口盆在实际生产应用中有诸多缺陷，如浇口盆容积大而导致铝液回炉量大，浇口盆内铝液温度降低后会导致铸件冷隔、浇不足、浇口冻结等缺陷，因此对于中大型铸件，多浇口浇注现在大都是在向多升液管炉盖的方向发展。

对于小型铸件，多浇口进浇显然不适用，因此本实施例在工艺设计及验证过程中，提出了内置式分流包的概念，实际上是对模腔内横浇道的加大，向类似浇口盆演变的一种结果。通过生产验证，最终铸造得到工艺出品率较高的水泵壳体。

本发明的实施例提供了一种水泵壳体的低压铸造方法，低压铸造方法应用于低压铸造模具，低压铸造模具包括上模镶块、下模镶块、内置分流包和浇口套，低压铸造方法包括：将上模镶块与下模镶块相互配合形成型腔；将金属液由浇口套注入内置分流包，并送至内置分流包的内部；金属液沿着内浇口进入并填充型腔。

本发明提供的应用于水泵壳体的低压铸造方法，能够减少金属液在填充过程中产生的湍流和气体夹杂，从而减少铸件的气孔和夹杂缺陷，提高产品的机械性能和外观质量，其中，内置分流包能够起到有效的补缩效果。通过上下模镶块的精确配合形成铸造型腔，该型腔精确定义了最终产品的形状和尺寸，金属液首先被注入到浇口套中，该容器用于临时存储和引导金属液，金属液从浇口套流向内置分流包，内置分流包是连接浇口套和型腔的通道，起到引导金属液的作用，金属液沿着内浇口注入并均匀填充型腔，最终形成无内部缺陷且质量较好的水泵壳体。

低压铸造工艺主要用于铝合金产品毛坯铸造，熔化的金属液在密封的保温炉中，在气体压力作用下由下向上沿重力相反方向充填铸型，充型平稳，可避免翻腾、冲击和飞溅，减小氧化夹渣；流动性增加，便于浇注复杂的薄壁铸件，使铸件轮廓清晰；铸件在压力下结晶凝固，可以得到充分的补缩，故铸件组织致密、力学性能高，能得到高质量的铸件，合格率一般可达到90%以上。低压铸造的浇注系统比较简单，可减少或省去冒口，尚未凝固的金属液可回流坩埚，减少金属损耗，故工艺出品率高，可达75%-95%；生产效率高，后续加工余量小，机械加工工时少；适用范围广，可生产不同材料、大小、结构、壁厚的各种铸件；易于实现机械自动化生产，生产率比金属型高2-3倍，工人劳动强度低，劳动条件较好；低压铸造在设备投入和模具成本上比金属型铸造高，生产现场工艺条件要求较高，各项工艺参数控制要求严格。

在本申请的部分实施方式中，当型腔被填充时，内置分流包通过增压以达到金属液补充型腔的状态。

当型腔被金属液填充时，内置分流包通过增压以达到金属液补充型腔的状态，在此条件下，更多的金属液能够进入并填充型腔，减少了充型、凝固补缩时所产生的缺陷。金属液补充型腔可以确保金属液填充型腔时表面平滑，减少气泡和气体引起的瑕疵，提高铸件的表面质量和铸件合格率。产品在型腔内凝固成形后，内置分流包通过卸压以达到放空状态，提高铸件工艺出品率。

在本申请的部分实施方式中，水泵壳体的初始浇注温度控制在680℃-750℃；和/或水泵壳体的铸造温度控制在350℃-450℃。

在铸造过程中，初始浇注温度指的是将金属液体倒入铸模之前的温度，将其控制在680℃至750℃，旨在确保金属液在流动过程中具有足够的热能，从而能够有效地填充模具的细微结构和复杂形状。在此温度范围内，金属液体的粘度降低，使其流动性增强，有助于确保金属液均匀填充型腔，减少空气和气泡的产生。

通过低压铸造模具在内置分流包的热容量影响下，将水泵壳体的铸造温度控制在350℃-450℃之间，在这个温度范围内，可以确保金属液在填充型腔的过程中达到适当的流动性和凝固速度，从而实现铸件的精确成型，基本消除了铸件冷隔、浇不足等缺陷，能够得到有效补缩，提高产品的质量和可靠性，同时，这个温度范围也有助于在适当的时间内实现金属的凝固，确保铸件的结构稳定性和一致性。

在本申请的部分实施方式中，低压铸造方法采用急速增压结晶工艺，工艺包括：升液阶段、充型阶段、增压阶段、保压阶段和卸压阶段。

升液阶段中金属液通过低压系统逐步升至铸造模具中，为后续的充型做准备，此阶段确保金属液体稳定且均匀地进入型腔。充型阶段中金属液体以较高的速度填充型腔，这一阶段需要精确控制流速和压力，以确保型腔的充分填充，并减少气体夹杂和其他缺陷的可能性。增压阶段通过迅速增加压力，促进金属液的快速结晶，确保在铸件内部形成细腻均匀的晶粒结构，这一过程对铸件的强度和韧性具有重要影响。保压阶段通过维持一定的压力，以保证金属液体的完全凝固和结晶，从而提高铸件的密实度，减少内应力和变形的风险。卸压阶段通过减压操作，安全地释放型腔内部的压力，为铸件的取出做准备，确保铸件的完整性和表面质量。

急速增压结晶工艺能够显著提升铸件的微观结构，减少气孔、夹杂物和其他缺陷，从而提高铸件的整体质量和性能。通过优化结晶过程，该工艺能够改善铸件的机械性能，提升其强度、韧性和耐腐蚀性，满足更高的使用要求。

在本申请的部分实施方式中，升液阶段中的升液压力为0.018MPa-0.022MPa，升液时间为2s-4s；和/或充型阶段中的充型压力为0.026MPa-0.03MPa，充型时间为7s-9s；和/或增压阶段中的增压压力为0.033MPa-0.037MPa，增压时间为1s-3s；和/或保压阶段中的保压压力为0.033MPa-0.037MPa，保压时间为65s-75s；和/或卸压阶段中的卸压时间为4s-6s。

升液阶段通过适当的升液压力和时间，确保金属液体稳定而均匀地升至型腔，减少气泡的生成。充型阶段中，控制充型压力和时间以确保金属液体迅速、均匀地填充型腔，从而提高型腔的填充效率和铸件的表面质量。增压阶段中通过增加压力以加速金属液体的结晶过程，促使形成更为均匀和细腻的晶粒结构。保压阶段通过保持适当的压力和时间，确保金属液体的完全凝固，提高铸件的密实度和整体质量。卸压阶段通过合理的卸压时间，安全地释放型腔内的压力，为铸件取出做好准备，减少变形风险。

本发明的实施例还提供了一种水泵壳体的低压铸造模具，低压铸造模具采用如上所述的低压铸造方法，低压铸造模具包括：镶块100，镶块100包括上模镶块110和下模镶块120，上模镶块110与下模镶块120相互配合形成型腔130；内置分流包200，内置分流包200的周围环设有内浇口210；浇口套300，浇口套300与内置分流包200的内部空间连通，以将金属液从浇口套300送至内置分流包200并填充型腔130。

如图1和图2所示，本实施例提供的用于制造水泵壳体的低压铸造模具，通过在低压铸造模具的内部设置内置分流包200，并且内置分流包200通过内浇口210与型腔130连通，以此将内置分流包200的金属液均匀地送至型腔130内，其中，内置分流包200通过增压内部金属液的方式，进而能够更好地将金属液填补型腔130内的缺陷，提高产品的质量；通过卸压的方式将内部的金属液放空，提高工艺出品率。通过将上模镶块110和下模镶块120相互配合以形成若干型腔130，进而形成水泵壳体的具体形状；通过在内置分流包200周围设置内浇口210，以此能够引导金属液进入型腔130，确保填充过程的顺利进行；浇口套300设置的作用在于将金属液体从浇口套300送至内置分流包200，并最终填充型腔130，这有利于确保金属液在型腔130中均匀分布，避免出现空洞或其他缺陷。

对于小型铝合金铸件而言，内置式分流包是一种新型的低压浇注工艺。内置分流包200的设计使得金属液能够更加顺畅地填充到型腔130中，从而加快了铸造过程，提高了生产效率；通过确保金属液的均匀填充和流动，该模具有助于减少铸件中的缺陷，提高了最终产品的质量；由于生产效率的提高和铸件质量的优化，使用本实施例提供的模具能够降低生产成本，增加生产的经济效益。

需要说明的是，在铸造水泵壳体时，需要在上模镶块110设置至少两个排气镶块，能够保证将型腔130内的气体排出，以此确保金属液填充模具时的完全充实，从而减少气孔或其他缺陷的形成；排气镶块优选地设于模具中的关键位置，如在金属液流动的路径上或在填充过程中可能出现气泡的区域。上模镶块110的下端面和下模镶块120的上端面分别设有定位销和定位销套，定位销和定位销套的相互配合，使得上模镶块110与下模镶块120盖合时起到定位导向的作用。

在本申请的部分实施方式中，内置分流包200的内部设有环形浇道220，环形浇道220包围限定出空腔结构。

如图2、图4和图6所示，环形浇道220的设计意味着金属液可以在一个连续的环状路径内流动，从而包围限定出中心的空腔结构，空腔结构有利于内置分流包200的内部分布。其中，环形浇道220的设计可以使熔融金属液均匀地进入模具腔，从而实现更加均匀的充型，减少铸件中的气孔和夹杂；环形浇道220能够减少金属液进入型腔130时产生的涡流，降低渣滓混入的可能性，有助于保持铸件的纯净度；环形浇道220可以提高金属液的充型速度，使其更快地填充型腔130，从而缩短生产周期。空腔结构的形成为内置分流包200进行卸压放空提供基础，进而保证将浇口套300的金属液通过内置分流包200进入型腔130内，并且有效填充型腔130的周边区域，以此提高铸件的整体质量，避免由于金属液填充不均造成的缺陷。

在低压浇注系统中，横浇道是连接升液口与铸件内浇口之间的通道，通常是梯形截面的长条形状，经过设计创新，改进演变成在模具中形成一个较大的空腔，连接升液口与铸件内浇口，代替了原来的横浇道，其功能和作用类似于原来的低压模具分流包，但又不同于原分流包安装在模具与升液口之间结构，而是在模具内腔中形成，因此称之为内置式分流包。

在本申请的部分实施方式中，内置分流包200设有保温涂料；和/或镶块100的内部设有若干加热管140；和/或每个型腔130对应连接两个内浇口210。

如图1和图2所示，本实施例中的保温涂料是一种应用在内置分流包200表面的特殊涂层，其主要功能是提供保温效果。保温涂料可以有效地减少热量的散失，从而提高了内置分流包200的温度稳定性，在铸造过程中，保持稳定的温度对于保证金属液的流动性和填充性至关重要；由于保温涂料减少了热量的传导和散失，铸造过程中需要消耗的能量相对较少，这有利于降低铸造过程的能源成本，提高生产效率；保温涂料可以使内置分流包200的表面保持相对较高的温度，这有助于减少金属液的凝固和冷却，从而改善了金属液的流动性和填充性；通过保持内置分流包200的表面温度稳定，保温涂料可以减少因温度变化引起的铸造缺陷，如冷态裂纹、气孔和收缩缺陷等，这有利于提高铸件的质量和可靠性；保温涂料可以减少内置分流包200表面的热应力和热震动，从而延长了内置分流包200的使用寿命，减少了设备的维护和更换成本。优选地，保温涂料由绝缘材料组成，如陶瓷纤维或其他隔热材料的混合物，能够有效地减少热量的传导和散失。

如图1、图3和图5所示，镶块100是低压铸造模具的重要组成部分，它用于容纳金属液并形成铸件的外形，通过在镶块100的内部设计多个加热管140，以加热镶块100和金属液，使镶块100内部的温度达到所需的铸造温度。通过加热管140提供的热能，可以有效控制金属液的温度，减少温度梯度和热应力，从而减少铸件的内部缺陷，提高铸造质量；与传统的整体加热方式相比，内部加热管140可以更有效地将热能传递给金属液和模具，减少能源浪费，降低能源成本；合理的温度控制可以减少模具的热应力和磨损，延长模具的使用寿命，减少更换成本和生产中断；稳定的铸造温度可以确保每个铸件的质量和性能一致，增强产品的一致性和可靠性。

如图2所示，通过将每个型腔130连接两个内浇口210，金属液可以从两个不同的方向进入型腔130，这有助于金属液在型腔130内的流动，使填充更加均匀，能够有效减少因金属液填充不均匀而导致的气孔和缩孔等铸造缺陷。两个内浇口210的设置使得金属液的填充速度加快，缩短了整个铸造周期，有利于提高生产效率，尤其是在大规模生产的环境下，能显著提高产量；两个内浇口210的使用还可以降低由于金属液流动造成的温度不均引起的内应力，减少铸件的翘曲和变形风险；从两个不同方向引入金属液有助于金属在凝固过程中的结构均匀性，提高了铸件的机械性能和耐用性。

如图7所示，浇口套300的材质为陶瓷材料，陶瓷浇口套具有优异的耐高温性能和保温性能，能够承受高温的金属液体流动而不变形或破裂，此外，陶瓷浇口套的表面光滑且不易产生气孔，可以帮助减少气体夹杂的发生，防止浇注过程中由于内浇口冻结，导致内置分流包卸压时金属液不能放空回流。

在本申请的部分实施方式中，保温涂料的厚度范围为3mm-3.5mm。

如图1和图2所示，通过规定保温涂料的厚度范围，可以确保内置分流包200表面有足够的保温层来减少热量的散失，在指定范围内选择合适的厚度可以优化保温效果，确保铸造过程中的温度稳定性。对保温涂料厚度范围的规定可以避免过度使用材料，从而节约成本，通过确保涂料厚度在合理范围内，可以最大限度地利用材料，同时满足保温需求。保温涂料的厚度范围的选择可能考虑到内置分流包200表面的负荷承受能力，适当的涂料厚度可以减轻内置分流包200表面的负荷，延长设备寿命并减少维护成本。通过在合适的厚度范围内施加保温涂料，可以提高铸造过程的效率和稳定性，稳定的温度有助于保持金属液的流动性和质量，从而提高生产效率并减少生产中断。保温涂料的适当厚度可以确保金属液在填充模具时保持稳定的温度，从而减少铸造缺陷的发生，这有助于提高铸件的质量和一致性。进一步优选地，保温涂料的厚度范围为3.15mm-3.35mm。

在本申请的部分实施方式中，低压铸造模具还包括顶板400和底板500，顶板400设于靠近上模镶块110的一侧，底板500设于靠近下模镶块120的一侧。

如图1所示，顶板400和底板500是低压铸造模具的组成部分，顶板400位于上模镶块110的一侧，底板500位于下模镶块120的一侧。顶板400与底板500之间的位置和调节影响上模镶块110与下模镶块120之间的间隙大小，从而控制铸造过程中金属液的流动和填充情况。通过顶板400的调节，可以实现对铸造过程中模具间隙的精确控制，从而实现对铸件形态和尺寸的精准铸造，有利于提高铸件的质量和一致性；精确的调节可以减少铸造过程中的金属液浪费和铸造缺陷的发生，通过确保模具之间的合适间隙，可以减少金属液的渗漏和填充不足，降低废品率；优化模具调节设计可以降低生产成本，减少废品率和生产中断所带来的损失。

需要说明的是，上模镶块110与顶板400之间连接有顶杆，以此实现对顶板400的支撑；顶板400与上模镶块110之间还设有限位杆、上模连接柱、弹簧和回位杆，帮助实现低压铸造模具的可持续性生产。

在本实施例中，要求铸造得到的水泵壳体的最大轮廓尺寸为197mm×98mm×58mm，最小壁厚为3mm，材质为ZL102，毛坯质量为0.53kg。由于水泵壳体的尺寸要求较高，铸件的中间空腔部分需要下砂芯，并且铸件的壁厚较小，这使得铸造工艺性较差，容易产生气孔、冷隔、浇不足等缺陷，因此在浇注时对金属液温度和模具温度有较高要求，以及需对充型压力参数进行精准调配。

如图8所示，根据工艺方案做出带浇注系统的实体模型，导入Anycasting软件进行网格划分，设定上述工艺参数，得到工艺压力曲线图。其中，初始浇注温度设定为720℃，采用急速增压结晶工艺。其主要参数设定：升液压力为0.02MPa，升液时间为3s；充型压为0.028MPa，充型时间为8s；增压压力为0.035MPa，增压时间为2s；保压结晶压力为0.035MPa，保压时间为70s，卸压时间为5s。模温设定：上模温度为350℃，下模温度为450℃。

通过数值模拟分析，结果显示该浇注工艺在充型、凝固补缩匀无明显缺陷，内置分流包能有效地对铸件进行补缩，从而获得良好的铸件。在保压凝固过程中，我们发现在前40s产品铸件部分基本凝固，后面的时间主要是凝固内置分流包浇道部分，如果我们将保压时间缩短，提前到40S卸压，那么内置分流包浇道部分是可以放空，未凝固的铝液可以回流，这样我们得到的工艺出品率将大副度提高，通过三维模拟计算出品率，按中间浇道分流包未放空时为54%，按照浇道放空的理想状态，工艺出品率应该可以达到75%。

图9为本实施例水泵壳体的低压浇注图，图10为本实施例水泵壳体的低压浇道放空理想状态的示意图，图11为本实施例水泵壳体的凝固模拟分析图，图12为本实施例水泵壳体的低压浇注产品样件。

在模拟的生产设计中，通过采用内置的分流包进行浇注作业，能够得到质量较好的铸件。其中，分流包未放空时的工艺出品率为54%，按照分流包放空的理想状态，工艺出品率预期可以达到75%，通过数值模拟分析，结果显示该浇注工艺在充型、凝固补缩匀无明显缺陷，内置的分流包能有效地对铸件进行补缩，从而获得良好的铸件。

而在实际的生产制造中，按该低压铸造方法得到的铸件均为合格，其中，模具在初期调试过程中，中间分流包在卸压后的放空状态并不理想，只是中间部分放空，整个分流包形成一层外壳，实际工艺出品率只达到62%左右，未能达到预期。后期经过调试模具和调整工艺参数的生产验证过程中，通过在内置的分流包中将保温涂料厚度增加至3mm-3.5mm，在浇注第9-10模次后，模具温度在内置分流包热容量的影响下上升到350℃-400℃，铸件基本消除了冷隔、浇不足等缺陷，能够得到有效补缩，同时卸压后分流包可以得到较大的放空，工艺出品率达到73%以上。通过调试该工艺，最终达到预期目的，降低了生产成本，获得高质量的铸件产品，量产合格率达到87%以上。

表1和表2分别为低压铸造方法得到的铸件的力学性能和工艺出品率的数据对比。

表1 低压铸造与其它铸造方法所得ZL102单铸试棒的力学性能比较

表2 低压铸造与其它铸造方法工艺出品率比较

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种水泵壳体的低压铸造方法，其特征在于，所述低压铸造方法应用于低压铸造模具，所述低压铸造模具包括上模镶块、下模镶块、内置分流包和浇口套，所述低压铸造方法包括：

将所述上模镶块与所述下模镶块相互配合形成型腔；

将金属液由所述浇口套注入所述内置分流包，并送至所述内置分流包的内部；

金属液沿着内浇口进入并填充所述型腔。

2.根据权利要求1所述的低压铸造方法，其特征在于，当所述型腔被填充时，所述内置分流包通过增压以达到金属液补充所述型腔的状态。

3.根据权利要求1所述的低压铸造方法，其特征在于，

所述水泵壳体的初始浇注温度控制在680℃-750℃；和/或

所述水泵壳体的铸造温度控制在350℃-450℃。

4.根据权利要求1所述的低压铸造方法，其特征在于，所述低压铸造方法采用急速增压结晶工艺，所述工艺包括：升液阶段、充型阶段、增压阶段、保压阶段和卸压阶段。

5.根据权利要求4所述的低压铸造方法，其特征在于，

所述升液阶段中的升液压力为0.018MPa-0.022MPa，升液时间为2s-4s；和/或

所述充型阶段中的充型压力为0.026MPa-0.030MPa，充型时间为7s-9s；和/或

所述增压阶段中的增压压力为0.033MPa-0.037MPa，增压时间为1s-3s；和/或

所述保压阶段中的保压压力为0.033MPa-0.037MPa，保压时间为65s-75s；和/或

所述卸压阶段中的卸压时间为4s-6s。

6.一种水泵壳体的低压铸造模具，其特征在于，所述低压铸造模具采用如权利要求1-5中任一项所述的低压铸造方法，所述低压铸造模具包括：

镶块（100），所述镶块（100）包括上模镶块（110）和下模镶块（120），所述上模镶块（110）与所述下模镶块（120）相互配合形成型腔（130）；

内置分流包（200），所述内置分流包（200）的周围环设有若干内浇口（210）；

浇口套（300），所述浇口套（300）与所述内置分流包（200）的内部空间连通，以将金属液从所述浇口套（300）送至所述内置分流包（200）并填充所述型腔（130）。

7.根据权利要求6所述的低压铸造模具，其特征在于，所述内置分流包（200）的内部设有环形浇道（220），所述环形浇道（220）包围限定出空腔结构。

8.根据权利要求6所述的低压铸造模具，其特征在于，

所述内置分流包（200）设有保温涂料；和/或

所述镶块（100）的内部设有若干加热管（140）；和/或

每个所述型腔（130）对应连接两个所述内浇口（210）。

9.根据权利要求8所述的低压铸造模具，其特征在于，所述保温涂料的厚度范围为3mm-3.5mm。

10.根据权利要求6所述的低压铸造模具，其特征在于，所述低压铸造模具还包括顶板（400）和底板（500），所述顶板（400）设于靠近所述上模镶块（110）的一侧，所述底板（500）设于靠近所述下模镶块（120）的一侧。