CN104936721A - 具有冒口的功能性连接的、用于制造铸件,特别是气缸体和气缸盖的方法和铸模 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于铸造铸件的方法，其中，金属熔体经过冒口(2)或者单独的浇口或铸造通道浇注进入由铸模(G1,G2)围绕的、模制铸件形状的模具型腔(3)，其中铸模(G1,G2)包括模具部件(4-7)，模具部件确定待铸铸件的形状，而且还涉及一种铸模(G1,G2)。在上述的前提条件下，按照本发明的铸造方法和铸模还确保了制造符合功能要求并且完美的铸件。按照本发明由此实现这一点，即，熔体经过至少两个连接在至少两个区段(8,9,10,19,20)中输送到模具型腔(3)中，这两个区段对应待铸铸件的不同层面，这两个连接中至少一个形成为穿过其中一个模具部件的、不依赖于待铸铸件轮廓的额外的通道(16,23)。

Description

具有冒口的功能性连接的、用于制造铸件,特别是气缸体和气缸盖的方法和铸模

技术领域

本发明涉及一种用于铸造铸件的方法，其中，金属熔体经过冒口或者单独的浇口或铸造通道浇注进入一个由铸模围绕的、模制铸件形状的模具型腔，其中，铸模包括模具部件，这些模具部件确定了待铸铸件的形状。

除此之外，本发明还涉及一种用于由金属熔体铸造铸件的铸模，其中，铸模围绕模具型腔并且包括确定待铸铸件的形状的模具部件以及冒口或者单独的浇口或铸造通道，在浇注时，经冒口或者单独的浇口或铸造通道熔体流入模具型腔。

背景技术

在此，按照本发明的方法和按照本发明的铸模特别地设置用于在重力铸造中铸造铸件。

在此，特别是由轻金属和轻金属合金组成的熔体，特别是由铝或铝合金组成的熔体作为金属熔体。

恰好在气缸体中，存在有分别在不同的构件区域中实现优化的构件特性的挑战。为此，这些区域必须以不同的速度凝固。因此有针对性地冷却要求快速凝固的区域。在凝固过程中不同速度的冷却会导致轻微的干扰。通常不再能够实现定向的凝固。同时也危害了位于铸件内部的构件区域中所产生的热量中心的可靠的供应。

发明内容

在上述现有技术的背景下，本发明的目的在于，说明一种铸造方法和铸模，其确保了在上述前提条件下制造符合功能要求且完美的铸件。

本发明关于方法的目的通过权利要求1中所述的教导实现。

按照本发明，上述关于铸模的目的的解决方案在于，这类铸模按照权利要求3形成。

本发明有利的设计在从属权利要求中说明并且与总的发明构思一同随后进行详细地说明。

本发明的构思在于，为了制造铸件，冒口或者浇口或铸造通道与铸模的模具型腔功能性地连接，熔体经冒口或者浇口或铸造通道浇注到铸模中。按照本发明，冒口的连接通过穿过确定铸件形状的模具部件而实现。在此该连接特别在待铸铸件的多个平面上延伸。

在按照本发明的、用于铸造铸件的方法中，金属熔体因此以已知的方式经过冒口或者单独的浇口或铸造通道浇注到一个由铸模围绕的、模制铸件形状的模具型腔中。在此，铸模包括确定待铸铸件形状的模具部件。按照本发明，金属熔体现经过至少两个连接在至少两个区段中输送到模具型腔中，这两个区段对应待铸铸件的不同层面，这两个连接中的至少一个形成为穿过一个模具部件的、不依赖于待铸铸件轮廓的额外的通道。

相应地，按照本发明的、用于由金属熔体铸造铸件的铸模围绕模具型腔并且包括确定待铸铸件的形状的模具部件以及冒口或者单独的浇口或铸造通道，在浇注时，金属熔体经冒口或者单独的浇口或铸造通道流入模具型腔。按照本发明，在这类铸模中，冒口或者浇口或铸造通道通过至少两个连接与模具型腔的至少两个区段连接，这两个区段对应待铸铸件的不同层面，这两个连接中的至少一个形成为穿过一个模具部件的、不依赖于待铸铸件轮廓的额外的通道。

因此，在按照本发明的方法或者按照本发明的铸模中，熔体以常见的方式由冒口或者由分别设置的浇口或浇注通道经过通道进入铸模，该通道在制成的铸件中形成该铸件的一部分。但是按照本发明，金属熔体还可以经模具型腔中至少一个其他的连接流入，该连接作为额外的通道穿过确定铸件轮廓的模具部件中的一个，该额外的通道不依赖于待产生铸件之后的形状。

因此按照本发明，通过适当地设计确定铸件形状的铸模的部件，部件内部中的热量中心直接与冒口连接，该冒口连接在铸模上。这通过额外的冒口通道实现，该冒口通道穿过赋形的模具部件并且在关键区域中与部件连接或者与确定铸件形状的铸模的模具型腔连接。

在此，“赋形的模具部件”理解为铸模的所有部分，通过这些赋形的模具部件确定铸件的形状。特别是插入铸模的铸造型芯也算作赋形的模具部件，从而在铸件上或在铸件中模制出凹陷、空腔以及类似结构。

铸模可以是砂型或硬模。

铸模包括一个冒口，其中该冒口容纳用于供应铸模所需的液态熔融金属的体积。在此，该冒口以所谓的“冒口型芯”形成，该冒口型芯位于铸模上或接近铸模或者整合在铸模中。该冒口型芯可以这样形成，即，该冒口型芯不仅包括用于平衡收缩所需的冒口体积，而且还具有对于在铸模内部的熔体分布所必要的冒口轮廓。冒口型芯典型地这样形成，即，在凝固期间冒口型芯向上封闭铸模。

因此，本发明提供了一种方法和一种铸模用于制造铸件，其中，铸模的模制铸件的模具型腔由液态金属填充，其中，模具部件插入模具型腔中，这些模具部件之后模制铸件的形状。

本发明特别适用于重力铸造法，所有常规以及动态硬模铸造法以及低压铸造法都算作重力铸造法。

在此，本发明不仅适用于所有这样的铸造方法，其中，在凝固时冒口设置在铸模的上表面上。而且，本发明的优点用于其他铸造方法原则上同样也是能够考虑的，在这些其他铸造方法中同样存在这样的问题，即，在凝固过程中通过在模具型腔的一个区段中较早凝固的金属限制了熔体进入相邻的模具型腔的其他区段的通道。

因此，通过熔体填充铸模以及铸件的凝固通常在重力条件下进行。在这种情况下，冒口典型地位于铸模的在重力方向上观察的上侧面。在此，该铸模具有一个或多个区域，这些区域中的凝固速度相对于铸模的其他区域或其他区段应明显地更快。

可以以已知的方式通过通常也称为“冷铁”或“冷却铸模”的冷却部件完成加速冷却，这些冷却部件使用在铸模中并且在特定的铸件区域中起到局部限制性地提高凝固速度。针对这一目的，冷却部件通常由一种材料构成，该材料的热导率高于与其邻接的铸模材料的热导率。

在例如至少外部或侧面部分以及底部本身由导热性较好的材料组成的硬模中，相应的赋形的模具部件(底部，外部或侧面部分)本身已经形成有冷却部件，在这些冷却部件上可以发生提早的凝固。在这些情况下，以按照本发明的方式设置至少一个额外的通道当然也是有效的，该通道绕开在这类硬模中被证明对于凝固过程以及由凝固引起流通阻碍关键的区域，并因此确保供应位于铸模的模具型腔的这些关键区域之外的区段。

按照本发明，在凝固方向上观察，即，在金属熔体浇铸进铸模之后凝固的方向上观察，冒口与不同的铸件平面连接。

按照本发明，为此在铸模中设置有冒口连接或冒口通道，该冒口连接或冒口通道并不属于铸件几何形状并且经过冒口连接或冒口通道，熔体可以流入铸模的模具型腔的特定区段或区域。

按照本发明，冒口连接或冒口通道可以穿过赋形的模具部件。但是还能够考虑冒口连接或冒口通道穿过铸模的其他模具部件。因此，相应的通道也可以穿过铸模的外侧部分，从而向模具型腔的模制铸件的特定区域中有针对性地提供熔体。

为了冷却部件在各个流入区域中引起铸造金属的加速冷却，冷却部件可以设置在赋形的模具部件中。

为了防止冒口通道或冒口连接中存在的熔体过早地凝固，可以在各个冷却部件与各个冒口通道或与各个冒口连接之间设置壁，该壁具有减小的导热率并因此使冷却部件相对于冒口通道热隔离。特别是该壁可以由型砂组成，各个赋形的模具部件也可以由该型砂组成。

在冷却部件存在的情况下，冒口连接或冒口通道在至少一个赋形的模具部件中这样成型，即，在绕开各个冷却部件引起加速凝固的区域的条件下，将熔体向凝固发生较慢的区域中引导。当在冒口与相应的区域之间还存在一个区域，在这个区域中应进行加速的冷却并且因此存在已经凝固的材料阻碍其他应较慢凝固的熔体流向该区域的危险时，以这种方式可以确保向较慢凝固的区域提供熔体。

通过本发明可以获得结构复杂的铸件，其中，在不同位置上进行不同速度的凝固是可能的，而无需为此很大程度地提高铸模的复杂性。内燃机的汽缸盖和气缸体都属于本发明特别适合制造的一类铸件。

在复杂结构成型的条件下，本发明确保了制造完美的铸件，由此在对主轴承区域以及气缸杆区域中强度所提出的特别高的要求被满足的条件下，本发明特别适合用于铸造气缸体。

附图说明

随后，借助示出一个实施例的附图进一步说明本发明。附图分别示出了：

图1以纵断面示出了第一种铸模，

图2以纵断面示出了第二种铸模。

具体实施方式

在铸模G1，G2中，以重力进料作用的冒口型芯1分别形成各个铸模G1，G2的上边缘。冒口型芯1围绕冒口2，经该冒口用熔体填充分别由铸模G1，G2围绕的模具型腔3。铸模G1，G2的填充同样可以以已知的方式经单独的浇口或铸造通道进行。

铸模G1，G2中分别设置有赋形的模具部件4a,4b,4c。额外地，铸模G1还具有赋形的模具部件5而铸模G2还具有赋形的模具部件6。

模具部件4a-4c以及模具部件5和模具部件6分别以已知的方式形成为铸造型芯并且由型砂组成。这些模具部件位于由铸模G1，G2的各个外部模具部件7围绕的模具型腔3中而且在待铸铸件中模制出凹陷、空腔和通道。在铸模G1，G2去芯时，相应地破坏模具部件4a-4c以及模具部件5，6。模具部件4a-4c以及模具部件5，6确定了待铸铸件的内部轮廓，而外部模具部件7确定待铸铸件的外部轮廓。

模具部件5，6在各个模具型腔3中这样定位，即，模具部件5，6以其上侧面与各个冒口型芯1相邻并且同时设置在各个铸模G1，G2的模具型腔3的中央。以这种方式，模具部件5，6在模具型腔3的内部将两个侧面区域8,9相互分开，这两个侧面区域例如模制成待铸铸件的侧壁。

在重力方向S上，在模具部件5，6的下方还分别存在有另一个区段10，各个铸模G1，G2的其他赋形的模具部件4a-4c位于该区段中。

在此处示出的实施例中，各个模具部件5，6以其朝向冒口2的上侧面分别形成相应的冒口2的底部。因此，在铸造进行过程中，存在于冒口2中的熔体出现在各个模具部件5，6上。在符合实际情况的实施过程中，冒口2以常见的方式具有特有的底部，该底部在图1中以虚线示出，在该底部中形成有通孔，这些通孔与侧面部分8,9朝向冒口2的开口是一致的，从而金属熔体可以在浇注时通过通孔流入侧面区域。

铸模G1，G2的模具型腔3的底部区域中，分别设置有一个冷却部件11。在填满各个铸模G1，G2之后存在于冷却部件11上的熔体由于在此发生比位于其上的熔体更高的散热而凝固。这导致在模具型腔3中填充的金属熔体的凝固反向于重力方向S。

在铸模G1中，冷却部件12,13分别位于模具部件5朝向区域8,9的侧面上并且在重力方向S上观察邻近模具部件5的下侧边缘。

同样地，在铸模G1中，在彼此相对的、分别朝向侧面部分8,9的外部模具部件7的侧面中分别设置有另外的冷却部件14,15。因此，与在重力方向S上区段K1，K2的上方和下方存在的熔体相比，进入区段K1，K2的熔体冷却得更快，区段K1，K2存在于在彼此相对的冷却部件14,12或15,13之间。

为了将存储在冒口2中的熔体可靠地供给存在于模具型腔3的区段K1，K2下方的区段10，在铸模G1中在模具部件5中形成冒口通道16，该冒口通道在垂直方向上从模具部件5朝向冒口2的上侧面延伸至其朝向模具型腔3的下侧区段10的下侧面。

在此示出的实施例中，冒口通道16直接通向冒口2。只要选择上述提及的、在图1中仅通过虚线示出的符合实际的实施，其中，冒口2具有特有的底部，那么在冒口2的底部中自然就会为冒口通道16朝向冒口2的开口形成一个特有的通孔。

因此，在铸模G1中，冒口2中的熔体并不仅仅经过侧面区域8,9进入模具型腔3的区段10，而是还经过模具部件5中的冒口通道16。以这种方式，流经冒口通道16的熔体绕过关键的区段K1,K2,而且甚至即使当区段K1,K2中已有的熔体已经固化并其阻碍流通时，还可以确保持续地为区段10提供熔体。

在铸模G2中，冷却部件17,18同样分别位于模具部件6朝向区域8,9的侧面上。但是与铸模G1不同，冷却部件17,18与重力方向S反向在模具部件6的上侧面的方向上移位地设置，从而在其下方还存在侧面部分8,9的收窄的区段19,20，这两个区段通向铸模G2的模具型腔3的下侧区段10。同样地，在铸模G2的外部模具部件的彼此相对的、分别朝向侧面部分8,9的侧面中分别设置有另外的冷却部件21,22。

因此，与在重力方向S上区段K1’，K2’的上方和下方存在的熔体相比，进入区段K1’，K2’的熔体冷却得更快，区段K1',K2’存在于在彼此相对的冷却部件17,22和/或18,21之间。

为了将存储在冒口2中的熔体可靠地供给铸模G2的模具型腔3的区段10,19,20，这些区段在铸模G2中存在于区段K1’，K2’的下方，在铸模G2中在模具部件6中形成冒口通道23，该冒口通道在垂直方向上在上部区段中从模具部件6朝向冒口2的上侧面延伸至分支位置，冒口通道在分支位置处分支为交替设置的分支24，25。每个分支24，25自然也可以经在模具部件6中形成的、特有的冒口通道23与冒口2连接。

分支24，25在侧面方向上分别通到分别朝向区域8，9的模具部件6的侧面。在此，其中一个分支24通向侧面部分8的区段19中，而分支25通向侧面部分9的区段20中。以这种方式可以向关键的区段K1’，K2’下方存在的区段19,20提供熔体，直到存在于其中的熔体凝固为止。同样的，在绕开关键的区段K1’，K2’的条件下，经该路径向模具部件6下方存在的模具型腔3的下侧区段10提供熔体。

因此，在铸模G2中，冒口2中的熔体并不仅仅经过侧面区域8,9进入模具型腔3的区段10，而是还经过冒口通道23及其分支24,25。甚至即使当区段K1’，K2’中已有的熔体已经固化并在此阻碍流通时，还可以以这种方式确保持续地为铸模G2的区段10，19,20提供熔体。

为了在浇注时避免流经铸模G1，G2的各个冒口通道16,23的熔体过早地凝固，铸模G1中在各个冷却部件12,13和冒口通道16之间设置有壁26,27而铸模G2中在各个冷却部件17,18和冒口通道23之间设置有壁28,29，这些壁由模具材料构成，该模具材料以常规的方式制造模具部件5，6并且与冷却部件12,13,17,18相比具有减小的导热率。

因此，本发明实现了，在铸模内部，当在其他区域已有的熔体凝固或者出于其他原因阻碍了熔体的流通时，还可以为模具型腔的不同的区域和区段可靠地提供熔体。相应地在铸件的铸造过程中，按照本发明，一些组成区域比其他区域明显更早地凝固。因此在附图示出的实施例中，与区段K1，K2或K1’，K2’中存在的熔体相比，与冒口连接的上侧区域中的熔体以及经各个冒口通道16,23与冒口连接的内部区域中的熔体分别更慢地凝固。但是，上侧区域和下侧区域独立地实现了同时凝固。

由此获得的优势在于，冒口通道优选在赋形的、设置在模具型腔中的模具部件中成型，按照本发明的设计实现了铸件在已处于部分固化的状态下，即未完全凝固的状态下，由外部模具部件释放。因此，在本发明中，也可以在冒口2还处于粘稠的状态下取出部件。

附图标记

G1,G2      铸模

K1,K2      铸模G1的模具型腔3中位于相对的冷却部件

           14,12或15,13之间的区段

K1’,K2’  铸模G2的模具型腔3中位于相对的冷却部件

           17,22或19,21之间的区段

S          重力方向

1          冒口型芯

2          冒口

3          模具型腔

4a-4c      模具部件

5          模具部件

6          模具部件

7          外部模具部件

8,9        模具型腔3的侧面区域

S          重力方向

10         模具型腔3的下侧区域

11         冷却部件

12,13      冷却部件

14,15      冷却部件

16         冒口通道

17,18      冷却部件

19,20      收紧区段

21,22      冷却部件

23         冒口通道

24,25      冒口通道23的分支

26,27      壁

28,29      壁

Claims (6)

1.一种用于铸造铸件的方法，其中，金属熔体经过冒口（2）或者单独的浇口或铸造通道浇注进入一个由铸模（G1,G2）围绕的、模制所述铸件的模具型腔（3），其中铸模（G1,G2）包括模具部件（4-7），所述模具部件确定了待铸铸件的形状，其特征在于，所述金属熔体经过至少两个连接在至少两个区段（8,9,10,19,20）中输送到模具型腔（3）中，所述两个区段对应待铸铸件的不同层面，所述两个连接中至少一个形成为穿过一个所述模具部件的、不依赖于待铸铸件轮廓的额外的通道（16,23）。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述熔体由于重力作用由所述冒口（2）或者由所述浇口或铸造通道流入所述模具型腔（3）中。

3.一种用于由金属熔体铸造铸件的铸模，其中，所述铸模（G1，G2）围绕模具型腔（3）而且包括确定待铸铸件形状的模具部件（4-7）以及冒口（2）或者单独的浇口或铸造通道，在浇注时，所述金属熔体经所述冒口或者经所述浇口或铸造通道流入所述模具型腔（3），其特征在于，所述冒口（2）或者所述浇口或铸造通道通过至少两个连接与所述模具型腔（3）的至少两个区段（8,9,10,19,20）连接，所述两个区段对应所述待铸铸件的不同层面，所述两个连接中至少一个形成为穿过一个模具部件（5，6）的、不依赖于所述待铸铸件轮廓的额外的通道（16,23）。

4.根据权利要求3所述的铸模，其特征在于，所述冒口（2）或者所述浇口或铸造通道在所述铸模（G1，G2）中与所述待铸铸件在重力方向（S）上间隔的至少两个平面连接。

5.根据权利要求3或4所述的铸模，其特征在于，在所述铸模（G1，G2）中设置至少一个冷却部件（12-15；17,18,21,22），所述冷却部件引起在浇注时流入所述模具型腔（3）中的金属熔体的加速冷却，而且至少一个所述额外的通道（16,23）通向一个平面中，该平面在所述熔体流入的方向上位于所述冷却部件（12-15；17,18,21,22）下方。

6.根据权利要求5所述的铸模，其特征在于，所述冷却部件（12-15；17,18,21,22）与所述额外的通道（16,23）之间设置有壁（26-29），所述壁具有相对于所述冷却部件（12-15；17,18,21,22）减小的导热率。