本发明专利技术涉及用于制造铸造模具、特别是硬模的直接金属激光烧结(DMLS)的应用，用以阻止以重力硬模铸造工艺制成的内燃机活塞中的气态夹杂，其中，铸造模具的至少一个区域具有用于导出空气的多个小开口、特别是微孔，以及本发明专利技术涉及一种用于制造铸造模具、特别是硬模的方法，所述铸造模具用于制造内燃机活塞的重力硬模铸造工艺。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种按照独立权利要求的相应前序部分所述特征的用于重力硬模铸造工艺、特别是用于制造内燃机活塞的经激光烧结的铸造模具。
技术介绍
在硬模铸造中，熔体在重力影响下或在小压力下在永久铸模中上升或下降地浇注。DE102014211350A1涉及一种由金属或金属合金制成的内燃机活塞，其中，所述活塞或至少一个活塞部分以基于熔模的铸造方法以基于永久铸模的铸造方法制造，以及涉及一种用于其制造的方法。重力硬模铸造方法在这里作为基于永久铸模的用于制造活塞的方法公开。以重力硬模铸造工艺，熔体在重力影响下通过铸造系统浇注到铸造模具、模具(硬模)中。所出现的收缩孔隙度通过所谓的加料器补上并且材料的凝固通过铸模的冷却控制。由于小的孔隙度，能够通过热处理取得非常好的机械特性。主要应用领域是用于制造内燃机活塞的轻金属硬模铸造工艺(铝硬模铸造合金和镁合金)。填充可以在简单的铸造模具中由手进行，为此，铸造模具(硬模)为此具有机械的运动元件。在较大的活塞系列中，使用硬模铸造机或机械化的或自动化的硬模铸造设备。在此，各个工序如放入型芯、关闭模具、浇铸、冷却、打开模具、顶出和取出铸件、吹净和精整加工可以自动化地进行。硬模铸造工艺与砂型铸造工艺的区分主要在于，金属的模具材料以其与型砂相比高的导热性引起凝固的熔体的加速冷却。作为该相对迅速的凝固的结果，形成相对细粒的且紧密的内部结构。与此相关的是活塞的较好的机械特性和高紧密性。在取得紧密的内部结构时较高的可再现性导致，活塞优选以硬模铸造方法并且不以砂型铸造工艺制造。硬模铸造工艺相对于砂型铸造工艺的其他优点是较好的尺寸精度和高尺寸稳定性、由于金属的永久铸模的较好的表面质量和精确轮廓再现、配砂的取消、在简单部件时的高产量、基于迅速凝固的较短的制造时间和生产周期以及可建立自动化流程的可能性。硬模(铸造模具)以竖直的和水平的主分模面划分，或按照类型也划分成实心硬模、混合硬模(具有型芯)或半硬模(分别具有砂铸造半部和硬模铸造半部)。竖直分开的硬模可以用手操作并且为了铸造放到台上。两个硬模半部为了精确配合的打开和关闭设有引导楔或引导销。较大的硬模在放入到铸造台中的附加的引导板条上运动。具有水平的主分模面的硬模包括处于水平的基板，两个或多个滑动件在所述基板上滑动，所述滑动件包围要竖直向上松脱的金属型芯。其他型芯可以附加地装入到滑动件和基板中。在活塞件数大的情况下并且为了缩短生产周期也使用铸造旋转系统。作为硬模材料例如可以使用结构钢、具有片状石墨的铸铁、耐热工具钢、用于特别高负荷的模具构件的特种钼合金或钨重金属。能硬模铸造的轻金属铸造材料被标准化，例如是铝硬模铸造合金。如用于砂型铸件，硬模铸件也能不受限制地热处理并且适合焊接。铸造模具(硬模)必须在铸造之前无瑕疵地精整加工和预热，这通常通过气体燃烧器进行。精整加工覆层保持一些铸造周期并且因此必须仅在需求时再修复或更新。充分加热的硬模通常在铸造运行期间不需要进一步加热。在每个铸造过程中发生的热交换足够保持符合铸造的成形温度。但在较复杂的铸件中绝对需要额外加热亦或成形冷却。在标准硬模铸造方法中，充模借助于重力并且通常在上升的铸造中进行，亦即熔体通过浇注口充注并且然后经由设置在真正的铸件的下方和必要时侧向的内浇口经由一个或多个浇口(Anschnitt)流到模间空隙中。因此，模具从下向上上升地充注。如下因素对充模时间有影响：合金的流入速度、浇口横截面、几何结构以及合金和硬模的导热性。在铸造之后例如可以实施如下工序：冲压、锯削、去毛刺、X射线检验、热处理、磨削、喷砂、机械加工、涂层、清洁/清洗和/或装配。在应用重力硬模铸造工艺时，熔体在重力作用下浇注到金属的永久铸模(硬模)中。所述方法的优点例如在于，突出的材料特性、复杂的内部几何结构(借助于砂芯)的实现、与压铸工艺相比小的模具成本、高的自动化程度以及紧密性。用于硬模铸造工艺的经济的订单量是小至大的活塞系列。硬模铸造工艺特别适用于基于活塞的工件几何结构和活塞的高材料要求的活塞。底切能利用型芯构成。用于铸造活塞的铸造模具(硬模)的制造由于活塞的造型是非常耗费的。此外，必须保证，在经浇注的活塞中不存在气态夹杂。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，提供一种用于制造用于重力硬模铸造工艺的铸造模具的方法，所述方法能实现模具的均匀排气。该任务通过具有独立权利要求所述特征的应用和方法得以解决。按照本专利技术规定用于制造铸造模具、特别是硬模的直接金属激光烧结(DMLS)的应用，用以阻止以重力硬模铸造工艺制成的内燃机活塞中的气态夹杂，其中，所述铸造模具的至少一个区域具有用于导出空气的多个小开口、特别是微孔。意想不到地确定，通过直接激光金属烧结(DMLS)通过铸造模具的逐层构造可以在用于重力硬模铸造工艺的铸造模具中比例如通过电腐蚀产生更细的透气和透水结构。在内燃机活塞的制造中证实为有利的是，实现微孔，以便导出处于铸造模具中的空气。此外，通过直接构建铸造模具节省成本和时间。按照本专利技术，规定一种用于制造铸造模具、特别是硬模的方法，所述铸造模具用于制造内燃机活塞的重力硬模铸造工艺，其中，所述铸造模具通过直接金属激光烧结(DMLS)产生。在直接激光金属烧结中，铸造模具直接由CAD数据或3D数据产生。不再需要铸造模具通过例如切削方法的耗费构造。用于以重力硬模铸造工艺制造的活塞的研发时间显著减少。铸造模具例如可以直接立即在活塞制造商处设计和制造。此外，按照本专利技术规定：所述铸造模具逐层地通过将激光作用到金属粉末上而产生。所述金属粉末不使用任何添加剂、例如粘合剂。通过逐层构造，铸造模具可以获得任何的几何形状。此外，按照本专利技术规定：所述铸造模具具有烧结底部。作为烧结底部表示铸造模具中的具有最小开口的区域。此外，按照本专利技术规定：所述烧结底部具有微孔。通过这些微孔，可以在铸造过程期间将空气从铸造模具中对于活塞可靠地去除。经浇注的活塞的质量提高，因为活塞的内部结构没有气态夹杂。此外，按照本专利技术规定：产生具有直径小于0.50mm、优选小于0.3mm、特别是在0.1至0.25mm之间的微孔。已证实的是，特别是在直径在0.15至0.25mm之间的微孔中，水可靠地作为射流穿过或离开微孔。此外，按照本专利技术规定：所述微孔在1至10mm之间的深度上、特别是在4至6mm之间的深度中具有上述直径。直径小于0.50mm、优选小于0.3mm、特别是在0.1至0.25mm之间的微孔的在1至10mm之间的深度、特别是在4至6mm之间的深度证实为有利的，因为该深度确保铸造模具在烧结底部的区域中的稳定性并且能实现空气在铸造过程中从铸造模具中可靠的导出。此外，按照本专利技术规定：通过直接金属激光烧结(DMLS)产生的所述铸造模具经受热处理，用以提高所述铸造模具的强度特性和韧性特性。通过后续热处理，改善铸造模具的使用寿命。铸造模具在铸造工艺中较好地经受载荷。此外，按照本专利技术规定：所述铸造模具具有与其成形形状相适配的调温通道。所述调温通道可以准确地跟随在铸造模具中塑造的活塞形状的走向。由此，能实现较好的热交换。在铸造之前，铸造模具可以通过调温通道预加热。在铸造过程期间，铸造模具可以在需求时通过调温通道冷却。此外，按照本专利技术规定：所述调温通道在其调温入口处具有精细过滤器，用以避免流动干本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于制造铸造模具、特别是硬模的直接金属激光烧结(DMLS)的应用，用以阻止以重力硬模铸造工艺制成的内燃机活塞中的气态夹杂，其中，所述铸造模具的至少一个区域具有用于导出空气的多个小开口、特别是微孔。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.27 DE 102014210074.71.用于制造铸造模具、特别是硬模的直接金属激光烧结(DMLS)的应用，用以阻止以重力硬模铸造工艺制成的内燃机活塞中的气态夹杂，其中，所述铸造模具的至少一个区域具有用于导出空气的多个小开口、特别是微孔。2.用于制造铸造模具、特别是硬模的方法，所述铸造模具用于制造内燃机活塞的重力硬模铸造工艺，其特征在于，所述铸造模具通过直接金属激光烧结(DMLS)产生。3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述铸造模具逐层地通过将激光作用到金属粉末上而产生。4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述铸造模具具有烧结底部。5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，所述烧结底部具有微孔。6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，产生具有直径小于0.50mm、优选小于0.3mm、特别是在0.1至0.25mm之间的微孔。...
【专利技术属性】
技术研发人员：U·布施坎普，S·斯塔谢夫，
申请(专利权)人：KS科尔本施密特有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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