具有至少一個通孔的鑄件的澆注方法
【專利摘要】為了以低設備消耗制造具有通孔、機械性能最佳的鑄件，根據(jù)本發(fā)明進行以下工序：a)提供具有至少一個用來形成通孔(01、02)的型芯(8-19)的鑄型(2)，型芯(8-19)由含粘合劑的模制材料構成，該模制材料在力或溫度作用下分解；b)金屬熔體(S)澆鑄在鑄型(2)中形成鑄件(Z1、Z2)；c)鑄件(Z1、Z2)在鑄型(2)中冷卻至低于金屬熔體(S)的液相溫度且高于最低溫度，在該最低溫度以上當加速冷卻時形成高強度結構；d)形成通孔(01、02)的型芯(8-19)的模制材料的粘合劑由于金屬熔體澆注至鑄型時引入鑄型中的熱量而燃燒，或者用以形成通道(G1、G2)的、形成各個通孔(01、02)的型芯(8-19)和鑄型(2)位于通道延長部(V1、V2)的區(qū)域至少部分機械分解，由此制造穿過鑄件(Z1、Z2)的通孔(01、02)的通道(G1、G2)，該通道分別通到鑄型(2)外側；e)通過通道(G1、G2)中冷卻介質(zhì)(M1、M2)的流通，鑄件(Z1、Z2)在鑄型(2)中冷卻。
【專利說明】具有至少一個通孔的鑄件的澆注方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種由金屬熔體澆注具有至少一個通孔的鑄件的方法。這里所說的鑄件通常是指具有高性能的內(nèi)燃機的氣缸體曲軸箱，其由鑄鐵材料澆注而成。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)代化的內(nèi)燃機不斷發(fā)展以降低燃料消耗。對此核心意義是構件體積和構件重量的降低。該發(fā)展方向在【技術領域】中稱為“縮減(Downsizing)”?！翱s減”的目的例如為以較小的發(fā)動機尺寸實現(xiàn)目前為止較大結構體積所要求的性能。
[0003]對于內(nèi)燃機的成功縮減來說特別要求，持續(xù)提高內(nèi)燃機零部件的工藝性能。由此以現(xiàn)代化的發(fā)動機構造可以使相同結構尺寸下能夠獲得的功率變?yōu)槿兑陨稀?br> [0004]為了在該功率密度下確保由鑄鐵構成的氣缸體曲軸箱的充分的負荷能力，目前替代傳統(tǒng)的灰口鑄鐵而部分地采用蠕墨鑄鐵或者采用較高合金化的鑄鐵材料，從而獲得所要求的強度。
[0005]通常在鑄型中澆注前述類型的鑄件，該鑄型由多個模鑄件和型芯組成。模鑄件一般來說決定鑄件的外部形狀，而型芯則嵌入到鑄型中，從而在待制造的鑄件上形成凹槽、空腔、通孔和類似物。
[0006]模鑄件和型芯根據(jù)其在鑄件中或鑄件上的位置以及在鑄件凝固之后的脫模性而形成為永久模鑄件和永久型芯或者形成為消失的模鑄件和型芯。永久模鑄件和永久型芯由這樣的材料構成，該材料能夠承受澆注過程中產(chǎn)生的負荷并從而能夠重復應用于多個澆注過程，而消失的模鑄件和型芯則通常由這樣的模制材料構成，該模制材料通過力和溫度的作用能夠容易地分解。如果鑄型完全地或者至少主要的部件由消失的模鑄件和型芯構成，則通常稱為消失的模型，與之相反，主要部件由永久模鑄件構成的鑄型則稱為永久鑄型，消失的型芯嵌入該永久鑄型中。在鑄鐵領域中通常采用消失的模型，而在輕金屬鑄件領域中則通常采用永久鑄型或者永久模鑄件和消失模鑄件的結合。
[0007]構成消失的模鑄件和型芯的模制材料通常是混合有適當粘合劑的型砂，該型砂在制造各個模鑄件或型芯的過程中通過化學反應進行固化，直至澆注在鑄型中的熔體凝固時該型砂具有充分的形狀穩(wěn)定性。對此模制材料的組成可以相互調(diào)整，以至于各個型芯或各個模鑄件在鑄件的冷卻過程中已經(jīng)由于其中所生成的應力而自動分裂?？梢蕴鎿Q性地或者額外地通過施加機械作用的力導致消失的模鑄件和型芯的分解。因此，型芯能夠例如通過各個鑄件的振動而分裂成如此小的部分，以至于型芯的模制材料自動地從鑄件流出，或者通過擴孔、擠壓或沖洗加速型芯的分裂。然而對此總需要這樣的前提，即，鑄件基本完全冷卻，由此在消失的型芯和模鑄件的機械分裂或熱分裂過程中生成的負荷不會造成鑄件的損壞。
[0008]鑄件的冷卻過程對鑄件的機械性能具有決定性影響。在鑄件的冷卻過程中會出現(xiàn)問題，即，鑄件由于不均勻的材料分布或者不均勻的散熱而局部不一樣快地冷卻。由于這種不均勻的冷卻會導致鑄件的內(nèi)應力，該內(nèi)應力能夠?qū)е妈T件的機械負荷性能急劇惡化。
[0009]為了將這種應力的生成減到最小，在壁厚變化很大的鑄件的澆注過程中從澆注溫度有針對性地緩慢冷卻至通常低于600°C的溫度。為此，實踐中應用的澆注設備裝配有特定長度的冷卻區(qū)段，該冷卻區(qū)段額外能夠包括所謂的“冷卻站”，鑄型和其中待冷卻的鑄件能夠在這些冷卻站中停留特定的時間，從而進一步延緩冷卻。如果沒有措施來確保充分緩慢的冷卻，或者如果鑄件本身在這種緩慢的冷卻之后仍具有過高的內(nèi)應力，那么鑄件就必須經(jīng)歷額外的退火，從而消除有關應力。
[0010]為了將氣缸體曲軸箱的內(nèi)部區(qū)域中的拉伸應力減到最小，DE 10 2008 048 761Al公開了一種替換實施方式，鑄件熔體澆注到鑄型中之后這樣地定向冷卻，S卩，首先在鑄件內(nèi)部引起熔體的凝固或者從鑄件的某個區(qū)域定向朝加料器進行凝固。這能夠由此得以實現(xiàn)，即，通過至少兩個不相關的、設置在各個鑄型上的冷卻回路的不同冷卻功率來影響各個鑄件的凝固。然而這只可以在各個鑄型至少在應當有針對性引入冷卻功率的區(qū)域中形成為永久鑄型的情況下實現(xiàn)。因此對于各個氣缸體曲軸箱的氣缸開口的成型來說設有專門形成的頂尖套筒，該頂尖套筒在凝固之后無損壞地從鑄件拉出。對此已表明，對于在凝固之后去除頂尖套筒來說有利的是，氣缸開口的邊緣和氣缸面在不同的時間點開始冷卻并且氣缸邊緣和氣缸面以不同的強度進行冷卻。以這種方式可以在氣缸開口的區(qū)域中進行經(jīng)澆注的氣缸體曲軸箱的凝固，從而能夠在這樣一個時間點形成氣缸體曲軸箱，氣缸體曲軸箱在該時間點雖然已凝固但是仍具有高的溫度。
[0011]DE 11 2006 000 627 T5公開了另一種對各個構件內(nèi)部的鑄件區(qū)域有針對性加速冷卻的實施方式。根據(jù)這份公開所知的、用來制造由鋁合金構成的鑄件的砂型包括這樣一個區(qū)段，該區(qū)段借助溶劑、特別是水形成可溶的粘合劑；還包括另一個區(qū)段，該區(qū)段借助不能夠溶于相關溶劑的粘合劑制得。砂型的這種區(qū)段劃分實現(xiàn)了，通過引入溶劑，例如通過引入水射流來去除分別基于可溶的粘合劑制造的型芯，從而鑄件的受到溶劑作用的內(nèi)部區(qū)域比鑄件的其它區(qū)域冷卻地更快。但是這種方案只針對存在于鑄件當中的空穴，并且這種方案的前提是由不同模制材料構成的砂型的復雜構造。
[0012]DE 10 2010 003 346 Al公開了另一種用于特定的應用情況并且適用于輕金屬鑄件的方案來加速冷卻鑄件的圍繞通孔的區(qū)域。在該專利文件所公開的、內(nèi)燃機活塞的澆注方法中，在活塞銷孔區(qū)域中的邊緣層凝固之后將為成型該孔而設置的頂尖套筒撤去并且通過冷卻劑冷卻各個孔的區(qū)域，通過至少一個頂尖套筒引入該冷卻劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]基于前述的現(xiàn)有技術，本發(fā)明的目的在于，提供一種方法，該方法能夠以低的設備消耗制造具有通孔的、機械性能最佳的鑄件。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，通過權利要求1中給出的方法實現(xiàn)該目的。
[0015]本發(fā)明的有利設計在從屬權利要求中給出并且后面將詳細描述諸如大體的發(fā)明構思。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的由金屬熔體澆注具有至少一個通孔的鑄件的方法包括以下工序:
[0017]a)提供具有至少一個用來形成通孔的型芯的鑄型，型芯由含粘合劑的模制材料構成，該模制材料在力或溫度作用下分解，
[0018]b)金屬熔體澆鑄到鑄型中形成鑄件，
[0019]c)鑄件在鑄型中冷卻至低于金屬熔體的液相溫度且高于最低溫度，在該最低溫度以上當加速冷卻時形成高強度的結構，
[0020]d)形成通孔的型芯的模制材料的粘合劑由于金屬熔體澆注至鑄型時引入鑄型中的熱量而燃燒，或者用以形成通道的、形成各個通孔的型芯和鑄型的位于型芯延長部的區(qū)域至少部分機械分解，由此制造穿過鑄件的通孔的通道，該通道分別通到鑄型的外側，
[0021]e)通過通道中冷卻介質(zhì)的流通，鑄件在鑄型中冷卻。
[0022]本發(fā)明的構思基于，在澆注金屬熔體之后的鑄件冷卻過程中通過在鑄型中的嵌入件形成一個狀態(tài)，鑄件在對于其將來的負荷能力來說關鍵的內(nèi)部區(qū)域中由于該狀態(tài)而引起的冷卻速度明顯高于，當鑄型以傳統(tǒng)的方式直至冷卻至室溫的停留在澆注過程中時鑄件在該區(qū)域的冷卻速度。
[0023]為此，根據(jù)本發(fā)明，在鑄件雖然還未完全冷卻但是已經(jīng)形狀固定的一個時間點，在鑄型中引入一個穿透鑄型并且穿過鑄件的至少一個通孔的通道。
[0024]隨后，冷卻介質(zhì)通過該通道流動。冷卻介質(zhì)的流通導致了，鑄件的圍繞通孔的材料冷卻明顯快于這樣的情況，即，鑄型以傳統(tǒng)的方式保持封閉直至鑄件達到前述的最終冷卻溫度。根據(jù)分別采用的冷卻介質(zhì)、冷卻介質(zhì)的流量、種類和方式形成并引入諸如根據(jù)本發(fā)明引入鑄型的通道，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的冷卻速率，該冷卻速率高于鑄型外側達到的冷卻速率。
[0025]因此，通過根據(jù)本發(fā)明的方法可以顯著減少內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間的溫度梯度并且同時普遍增大鑄件的冷卻速率。以這種方式一方面將鑄件中由于熱量造成的應力減到最小。另一方面在以根據(jù)本發(fā)明的方式制造的鑄件中達到的強度，明顯高于以傳統(tǒng)方式澆注并且在鑄型中不經(jīng)額外手段冷卻的鑄件的強度。
[0026]已證實，根據(jù)本發(fā)明的方法對于由鑄鐵熔體制造鑄件來說特別有效。在這種情況下這樣調(diào)整最低溫度，即該最低溫度高于Al溫度，鑄件在最低溫度下直至制得根據(jù)本發(fā)明引入鑄型中的通道時獲得最大程度的冷卻(工序c))，在Al溫度發(fā)生奧氏體轉化。通過根據(jù)本發(fā)明在鑄件內(nèi)部實現(xiàn)的加速冷卻可以以該方式獲得較高份額的淬火組織，該淬火組織有利于顯著的強度提高。對于特別應用于氣缸體曲軸箱的鑄造領域的鑄鐵合金來說，在工序c)的冷卻中不會超越的最低溫度通常在1153-600°C的范圍內(nèi)。
[0027]冷卻介質(zhì)通常是空氣或其它的氣相介質(zhì)。在要求特定的提高的冷卻速率情況下，例如能夠考慮采用水蒸氣或空氣-水蒸氣混合物作為冷卻介質(zhì)。
[0028]位于根據(jù)本發(fā)明處理的鑄型周圍的氣相冷卻介質(zhì)在通道中的流通隨后產(chǎn)生煙囪效應，該煙?效應通過鑄件的熱量散發(fā)到分別進入通道的氣相冷卻介質(zhì)而引起對流。由此可以促進該效應，鑄件通過鑄型這樣定向或者引入鑄型的通道這樣設計，即，通道的主要方向垂直定向。在這種情況下，處于通道中或者分別后續(xù)流入通道并且經(jīng)加熱的空氣在通道中順暢地上升。
[0029]如果要求較高的流通速率，那么也可以使冷卻介質(zhì)強制流通穿過通道。對此可以借助輸送裝置來強制冷卻介質(zhì)的流動，該輸送裝置例如為鼓風機或泵。為此，相關的輸送裝置例如可以設置在通道的一個位于其中一個外部側面上的開口之前或者必要時可以在引入通道之后推入通道中。
[0030]當然根據(jù)本發(fā)明的操作方法也可以應用于具有多個通孔的鑄件。在這種情況下，必要時在每個通孔的區(qū)域中形成一個通道，冷卻介質(zhì)隨后流經(jīng)該通道，從而造成根據(jù)本發(fā)明在各個通孔中的加速冷卻。
[0031]當根據(jù)本發(fā)明加工的鑄件是內(nèi)燃機的氣缸體曲軸箱并且通孔是至少一個位于氣缸體曲軸箱中的氣缸開孔時，以根據(jù)本發(fā)明的操作方法可以獲得特別大的成效。在這種情況下，例如可以在鑄件完全冷卻之前將形成各個氣缸開孔的型芯完全去除以及將形成曲軸箱的型芯和鑄型的位于氣缸開孔延長部的部分至少這樣地去除，即空氣或其它氣相的冷卻介質(zhì)能夠流通穿過氣缸開孔，而鑄件的其它部分仍受鑄型包圍。由于通過本發(fā)明在鑄件內(nèi)部實現(xiàn)了加速冷卻，所以總體上獲得的強度比傳統(tǒng)的澆注方法所能實現(xiàn)的強度更高，在傳統(tǒng)的澆注方法中封閉模型中的鑄件僅通過鑄型外側上的散熱而冷卻。可以考慮通過局部的加速冷卻而在緊鄰各個氣缸開孔的區(qū)域中有針對性地實現(xiàn)比氣缸體曲軸箱的較遠離氣缸開孔的環(huán)繞區(qū)域中更高的強度，氣缸體曲軸箱在較遠離氣缸開孔的環(huán)繞區(qū)域中比在以根據(jù)本發(fā)明的方式由冷卻介質(zhì)直接覆蓋的區(qū)域冷卻地更慢并從而保持高的韌性。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的操作方法在實踐中可以由此實現(xiàn)特別容易并且同時成本有利且靈活，即，鑄型完全地或者至少在通孔的區(qū)域中形成為組合砂芯，該組合砂芯的位于通孔以及形成通孔的型芯延長部區(qū)域中的模鑄件和型芯由模制材料構成，該模制材料在力或溫度的作用下分解。
[0033]已表明，在實際的生產(chǎn)條件下特別有利的是，在實施根據(jù)本發(fā)明的方法時完全放棄結合型箱的澆鑄技術并且鑄型總體上形成為組合砂芯。
[0034]因為根據(jù)本發(fā)明鑄型至少在鑄件的需要設置通道的通孔區(qū)域中由消失的型芯或模鑄件構成，所以相應的型芯和模鑄件由傳統(tǒng)的模制材料制得，如前所述，該模制材料通常由型砂、有機或無機的粘合劑構成，當然該模制材料也可以補充地加入特定的添加劑，從而優(yōu)化模制材料的性能?？梢砸砸阎姆绞皆O計模制材料的粘合劑，即，該確保模鑄件和型芯的形狀穩(wěn)定性的粘合劑由于在金屬熔體澆注到鑄型中時引入鑄型的熱量而燃燒。在這種情況下，相應的型芯和模鑄件自動分解成多個小的部分，這些小的部分隨后同樣隨著通道的形成而自動從鑄型或鑄件流出。
[0035]替換性地或互補性地，特別在提高根據(jù)本發(fā)明的方法的效率和針對性方面也有利的是，有針對性地通過機械加工導致形成鑄型的通道所要求的、相應通道對應的模鑄件和型芯的分裂。對此例如能夠借助沖模壓制鑄件的各個通孔對應的型芯或模鑄件或者能夠借助鉆頭將通道引入鑄型中。
[0036]為了實現(xiàn)鑄件的包圍各個通孔的材料區(qū)域盡可能強烈且快速地冷卻，實踐中在制造通道時一般將形成至少一個通孔的型芯和鑄型的位于型芯延長部的區(qū)域完全去除。
[0037]然而，如果需要在鑄件的各個通孔的區(qū)域中雖然產(chǎn)生加速的冷卻，但是冷卻介質(zhì)不會直接覆蓋鑄件的各個鄰接通孔的面，那么通道可以特別借助機械加工這樣穿過鑄件的各個通孔，即，形成鑄件通孔的型芯僅部分去除。在通道和通孔的內(nèi)表面之間仍存留型芯的型砂，該型砂繼續(xù)發(fā)揮熟知的隔斷作用。因此，在鄰接通孔的區(qū)域上根據(jù)存留的型芯材料的厚度進行的冷卻不如在形成通孔的型芯完全去除并且通孔的內(nèi)表面直接接觸冷卻介質(zhì)的情況下快。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的方法的經(jīng)濟性由此進一步提高，S卩，鑄型具有至少兩個模型空腔用來同時澆注至少兩個鑄件并且金屬熔體通過一個總的澆道引入到鑄型的模型空腔中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]接下來根據(jù)展示實施例的附圖詳細說明本發(fā)明。各個附圖是簡化的、示意性的且不是按照正確尺寸示出。
[0040]圖1以縱截面示出了用來澆注兩個鑄件的裝置；
[0041]圖2以對應于圖1的截面視圖示出了鑄鐵熔體澆注過程中的根據(jù)圖1的裝置；
[0042]圖3以對應于圖1的截面視圖示出了鑄鐵熔體凝固之后的根據(jù)圖1的裝置；
[0043]圖4以對應于圖1的截面視圖示出了通道引入過程中的根據(jù)圖1的裝置；
[0044]圖5以對應于圖1的截面視圖示出了冷卻介質(zhì)流過通道過程中的根據(jù)圖1的裝置。

【具體實施方式】
[0045]用來同時澆注兩個鑄件Z1、Z2的裝置I包括一個鑄型2，該鑄型支承在支架3上。鑄件Zl、Z2是傳統(tǒng)構造的氣缸體曲軸箱，該氣缸體曲軸箱分別取決于各個直列四缸內(nèi)燃機的結構。
[0046]鑄型2是由外部的模鑄件4、5、6、7和位于鑄型2內(nèi)部的型芯8_19組成的組合砂芯。外部的模鑄件4-7決定待澆注的鑄件Zl、Z2的外部形狀，而型芯8、9則形成具有曲軸軸承L1、L2的曲軸箱K1、K2的內(nèi)部形狀并且型芯10-17形成鑄件Ζ1、Ζ2的形成為通孔01、02的氣缸開孔。分別位于側面的澆注模鑄件5、7分別形成各個鑄件Ζ1、Ζ2的端面，而與各個外部的模鑄件5、7相對設置的各個型芯18則形成各個鑄件Zl、Ζ2的位于鑄型2內(nèi)部的端面。另外的型芯19例如用于在鑄件Ζ1、Ζ2中生成水通道或油通道。鑄型2這樣定向，即，通孔01、02的主要方向H對準垂直方向V。
[0047]在未填充的鑄型2中由模鑄件4-7和型芯8-19限定的、鑄型2的模型空腔20、21通過沒有進一步示出的凹口與一個總的、位于鑄型2中心且垂直對齊的凹口 22連接。中心凹口 22又連在形成于鑄型2上側中間的澆道23上，通過該澆道以鑄鐵熔體S灌注鑄型2。凹口 22和另一個未示出的、鑄型2的凹口這樣設置，S卩，與重力的作用方向R反向地灌注模型空腔20、21。
[0048]鑄型2放置在由支柱24支撐的、支架3的格柵上。
[0049]外部的模鑄件4、5、6、7和型芯8-19由商業(yè)通用的、由無機的粘合劑和型砂混合的模制材料形成，該模制材料通過供熱和排濕進行凝固，直至該模制材料對于鑄型2的保持和澆注過程中產(chǎn)生的力來說具有足夠的形狀穩(wěn)定性。然而，由于澆注鑄鐵熔體S所伴隨的溫度升高特別引起各個模鑄件4、5、6、7和型芯8-19的分解，這些模鑄件和型芯直接接觸鑄鐵熔體S的澆注熱量。
[0050]對鑄型2灌注鑄鐵熔體S(圖2)之后，鑄件Zl、Z2冷卻至850_650°C范圍內(nèi)的最低溫度，在該最低溫度一方面鑄鐵材料凝固，但是另一方面鑄件Zl、Z2的溫度還是很高，以至于通過加速冷卻能夠形成淬火組織。最佳的是具有這樣一個高的溫度，以至于鑄件Z1、Z2的結構仍完全是馬氏體的。
[0051]如果達到圖3的狀態(tài)，則在鑄型2中引入通道G1、G2(圖4)，這些通道分別對應于鑄件Z1、Z2的各個通孔01、02。對此使用頂料器26、27，該頂料器也分別對應于鑄件Z1、Z2的一個通孔01、02，通孔中的模制材料在該時間點已經(jīng)部分分解成較小的碎片，該頂料器從鑄型2頂出:形成鑄件Z1、Z2的通孔01、02的型芯10-17 ;以及在通孔的假想延長部V1、V2位于通孔上方的、形成鑄型2頂部的外部模鑄件4的區(qū)段；以及在通孔的假想延長部V1、V2位于通孔下方的、形成具有曲軸軸承L1、L2的曲軸箱K1、K2的型芯8、9;以及同樣在延長部VUV2位于型芯8、9下方的、形成鑄型2底部的下部模鑄件6的區(qū)段。這樣形成的、穿過通孔01、02的通道G1、G2因此以其上部末端分別通至上部的、由頂部模鑄件4的上部外表面形成的外部側面并且以其下部末端通至下部的、由形成底部模鑄件6的下部外表面形成的鑄型2外部側面。
[0052]頂出的模鑄件區(qū)段和型芯碎片分解成能夠流出的、細小的材料M,該材料穿過支架格柵落下并且積聚在鑄型2下方的底板上。必要時能夠以已知的方式通過振動、敲擊或者其它的機械手段促進模制材料M從鑄型2流出。從鑄型2落下的材料M能夠通過這里未示出的輸送裝置運送走。
[0053]在露出通道Gl、G2并從而實現(xiàn)鑄件Z1-Z2在垂直方向V上貫通之后，在鑄型2下方放置噴嘴裝置28，通過該噴嘴裝置將借助這里未示出的鼓風機加速的冷卻介質(zhì)M1、M2從下方沿垂直方向R吹入鑄型2中(圖5)。在這里所描述的實施例中，冷卻介質(zhì)是空氣。
[0054]各個冷卻介質(zhì)流體Ml、M2流經(jīng)穿過鑄件Z1、Z2的通孔01、02的通道G1-G2并且導致鑄件Z1、Z2的接觸冷卻介質(zhì)的壁區(qū)段加速冷卻。由此特別在曲軸軸承L1、L2的通孔01、02區(qū)域中以及在分別支承曲軸軸承L1、L2的拉桿Al、A2區(qū)域中形成特征為條紋細致的珠光體且同時粒度細小的結構，該結構的強度高于以傳統(tǒng)方式僅通過鑄型的外部模鑄件上的自然散熱冷卻的鑄件中得到的強度。因此在鑄件Z1、Z2內(nèi)部的、鄰接通孔01、02、鄰接曲軸軸承L1、L2以及鄰接分別支承曲軸軸承L1、L2的拉桿A1、A2的區(qū)域和較遠離的、鑄件Zl、Z2的外部區(qū)域之間的溫度差減到最小，較遠離區(qū)域由于具有較低的壁厚而以相同的冷卻速率進行冷卻。
[0055]總的來說，以這種方式實現(xiàn)了，鑄件Zl、Z2的外部區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域之間的溫度梯度保持很小。低的溫度梯度降低了內(nèi)部區(qū)域中的拉伸內(nèi)應力。同時，較高的冷卻速率導致鑄鐵材料的較高的抗拉強度，從而通過根據(jù)本發(fā)明的操作方式造成在鑄件Zl、Z2中得到這樣的負荷能力，該負荷能力比由傳統(tǒng)方式制造的、在鑄型中緩慢冷卻的氣缸體曲軸箱的負荷能力高出50%。
[0056]附圖標記說明
[0057]I用于同時澆注兩個鑄件Z1、Z2的裝置
[0058]2鑄型
[0059]3支架
[0060]4-7 鑄型2的外部模鑄件
[0061]8-19 型芯
[0062]20,21 鑄型2的模型空腔
[0063]22鑄型2的中心凹口
[0064]23鑄型2的澆道
[0065]24支架3的支柱
[0066]25支架3的格柵
[0067]26、27 頂料器
[0068]28噴嘴裝置
[0069]A1、A2鑄件 Z1、Z2 的拉桿
[0070]G1-G2鑄型2的通道
[0071 ]H通孔01、02的主要方向
[0072]K1、K2鑄件Ζ1、Ζ2的曲軸箱
[0073]L1、L2鑄件Zl、Ζ2的曲軸軸承
[0074]M模制材料
[0075]Ml、M2冷卻介質(zhì)流體
[0076]01、02鑄件Z1、Z2的通孔(氣缸開孔)
[0077]R重力的作用方向
[0078]S鑄鐵熔體
[0079]V垂直方向
[0080]Vl、V2鑄型2的通孔01、02的假想延長部
[0081]Z1、Z2鑄件(氣缸體曲軸箱)
【權利要求】
1.一種由金屬熔體(3)澆注具有至少一個通孔的鑄件(2122)的方法，所述方法包括以下工序: 提供具有至少一個用來形成通孔(0102)的型芯(8-19)的鑄型(2),所述型芯(8-19)由含粘合劑的模制材料構成，所述模制材料在力或溫度作用下分解， 幻所述金屬熔體(3)澆鑄到所述鑄型(2)中形成所述鑄件(2122), 0)所述鑄件(21、22)在所述鑄型(2)中冷卻至低于金屬熔體(3)的液相溫度且高于最低溫度，在所述最低溫度以上當加速冷卻時形成高強度的結構， (1)形成所述通孔(0102)的型芯(8-19)的模制材料的粘合劑由于所述金屬熔體澆注至鑄型時引入鑄型中的熱量而燃燒，或者用以形成通道￠142)的、形成各個通孔(0102)的型芯(8-19)和所述鑄型(2)的位于通道延長部0112)的區(qū)域至少部分機械分解，由此制造穿過所述鑄件〈21、22)的通孔(0102)的通道的1、似)，所述通道分別通到所述鑄型(2)的外側， 6)通過所述通道(61^62)中冷卻介質(zhì)(11)2)的流通，所述鑄件(21,22)在鑄型(2)中冷卻。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬熔體是鑄鐵熔體并且所述最低溫度等于金屬熔體的八1溫度，工序0中的冷卻結束時在所述最低溫度以上。
3.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述金屬熔體(3)是鑄鐵熔體，并且工序0中所述鑄件〈21、22)在鑄型(2)中冷卻達到的溫度在1153-6001的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述鑄件〈21、22)是內(nèi)燃機的氣缸體曲軸箱，并且所述通孔(0142)是設置在所述鑄件(2122)中的氣缸開孔。
5.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述鑄型(2)形成為組合砂芯，所述組合砂芯的位于所述通孔(0102)以及形成所述通孔(0102)的型芯(8-19)的延長部區(qū)域中的模鑄件(4-7)和型芯(8-19)由模制材料構成，所述模制材料在力或溫度的作用下分解。
6.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述通道￠1(?)的主要方向⑶垂直取向。
7.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，為了制造所述通道扣1、62)將形成所述通孔(0142)的型芯(8-19)和所述鑄型⑵的位于通道延長部01)2)的區(qū)域完全去除。
8.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)(1112)以強制流體加速地流通穿過所述通道￠1(?)。
9.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)是氣相的。
10.根據(jù)前述權利要求中任意一項所述的方法，其特征在于，所述鑄型(2)具有至少兩個模型空腔(2041)用來同時澆注至少兩個鑄件(2172)并且所述金屬熔體(3)通過一個總的加料器(23)或凹口(22)引入到所述模型空腔(2041)中。
【文檔編號】B22C9/10GK104302423SQ201380023181
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年4月23日 優(yōu)先權日:2012年5月3日
【發(fā)明者】克勞斯·阿諾德 申請人:弗里茨溫特鑄造有限及兩合公司