用于铸造铸件的方法技术

本发明专利技术涉及一种铸造铸件的方法，其中提供由一个或多个模制材料制成的铸模部件或铸芯组成的铸模，该模制材料由芯砂、粘合剂和可选的添加剂组成。铸模(2)通过形成在外壳内表面区段和铸模(2)对应的外表面区段之间的填充腔(10)而套入外壳中。该填充腔(10)随后填充能自由流动的填充物(F)并且将金属熔体浇铸到铸模(2)中。铸模伴随着金属熔体的浇铸开始释放热量。金属熔体的热传入使模制材料的粘合剂蒸发并燃烧。粘合剂由此失去其作用并且使铸模(2)分裂。按照本发明专利技术，填充物(F)具有较低松密度，以使得由填充物(F)在填充腔(10)形成的填充物包能够由气流(S1，S2)流通经过。在此填充物(F)在填充该填充腔过程中具有最低温度,由该最低温度开始填充物(F)的温度通过由铸模(2)释放的热量和在粘合剂燃烧过程中释放的热量所产生的过程热而升高至临界温度以上，在临界温度蒸发出的粘合剂点燃并燃烧。

【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铸造铸件的方法，其中，将金属熔体浇铸到铸模中，该铸模围绕形成待产生的铸件的空腔，其中，该铸模作为缺失模而由一个或多个铸模部件或铸芯组成。这些铸模部件或铸芯在此由模制材料成型，该模制材料由芯砂、粘合剂和可选的一种或多种用于调整模制材料的特定性能的添加剂组成。
技术介绍
在这类常规的方法中，通常首先提供形成铸件的铸模，该铸模的铸芯和铸模部件在分开的加工过程中预制。该铸模在此也可以作为所谓的“组合砂芯(Kernpaket)”由多个铸芯组合成。同样可能的是，使用例如仅由两个分别由模制材料制成的模具半部组成的模具，在模具半部中成型有铸件形状的空腔，其中在此也可能存在模具芯，从而在铸件中形成凹口、空心、通道和类似结构。按照本专利技术产生的铸件的典型的例子有气缸体曲轴箱和气缸盖。更大和高负载的发动机由铸铁以砂型铸造法制成。在铁铸造领域中，与膨润土、光泽碳形成剂和水混合的石英砂通常用作形成铸模的外壳的铸模部件的模制材料。相反，形成铸件内侧的空腔和通道的铸芯通常由市售的芯砂形成，该芯砂与有机或无机的粘合剂、例如与合成树脂或水玻璃混合。与芯砂和粘合剂的类型无关，在由上述类型的模制材料成型的铸模中基本原则在于，在粘合剂的赋形之后通过适当的热处理或化学处理而时效硬化，从而使芯砂的颗粒粘合并且在足够长的持续时间中确保经过各个铸模部件和铸芯的形状稳定性。在由铸铁浇铸大体积的铸件过程中，在金属熔体的浇铸之后负荷在铸模上的内压可能是非常高的。为了承受该压力并且可靠地避免铸模的破裂，必须使用厚壁、大体积的铸模或者使用在铸模外侧上支承铸模的支承结构。这类支承结构的一个可能性为罩在铸模上的外罩。该外罩通常按照护罩的形式而形成，该护罩在铸模的外周面上围绕铸模，但是在其上侧具有足够大的开口，从而实现将熔体浇铸到铸模中。外罩在此这样定尺寸，以使得在安装之后至少在对于铸模的支承起决定作用的区段中在外罩的内表面和铸模的外表面之间保留存在一个填充腔。该填充腔通过能够流动的填充物而填充，从而确保了各个表面区段在外罩上的大面积支承。为了在此实现填充腔尽可能均匀的填充、铸模与填充材料同样均匀的接触以及易碎的铸模材料的与之相应的均匀的支承，通常使用精细颗粒、能够流动的填充材料(比如砂或钢粒)作为填充物，这些填充材料具有较高的松密度。在填充之后额外地密封填充物。在此的目的是产生尽可能紧密的填充块，其根据不可压缩整体的类型确保支承力由外罩直接传递到铸模上。金属熔体以较高的温度浇铸到铸模中，从而也同样剧烈地加热组成铸模的铸模部件和铸芯。因此，该铸模开始释放热量。如果铸模的温度超过特定的最低温度，则模制材料的粘合剂开始蒸发并且在进一步释放热量的条件下燃烧。由此使粘合剂失去其作用。通过粘合剂的分解而失去制成铸模的铸模部件和铸芯的模制材料的颗粒的连接，并且使铸模或其由模制材料组成的部件和芯分裂成单个的碎片。实践中已知的是，为了从各个铸模中取出铸件可以利用该效果。因此，例如EP0546210B2或EP0612276B2中已知用于铸件的热处理方法，其中，在一个连续的方法过程中使铸模和铸件由铸造加热进入热处理炉。在通过该炉的过程中，铸模和铸件在一个温度下经过足够长的持续时间，在该温度下调整通过热处理所期望达到的铸件的状态。同时应这样选择热处理的温度，以使得模制材料的粘合剂分解。随后自发从铸件上脱落的、由模制材料组成的铸模的碎片仍在热处理炉中收集在砂床中。这些碎片在此处停留经过一定的持续时间，从而促使铸模部件和铸芯的碎片进一步分裂。通过鼓入热风流经砂床而促使从铸模上脱落的模制材料碎片进一步粉碎。足够细碎的模制材料碎片最终运送至加工部中，在加工部中通过将模制材料碎片用于制造新的铸模部件和铸芯来恢复成芯砂。在脱模和准备铸造铸件所需的铸模过程中的已知的方法已经证明在大量铸造由铝制成的内燃机的部件中是有效的。然而其前提是相当大的结构长度的熔炉和铸造模具和铸模和铸件的处理，在大体积部件或铸模的情况下通过上述类型的外罩的额外支承被证明是复杂的。这特别适用于要由铸铁以中小批量制造的铸件。
技术实现思路
在该背景下，本专利技术的目的在于说明一种方法，该方法以优化的能效并且以特别经济的方式实现了铸件的大批量生产。本专利技术通过权力要求1中给出的方法实现了该目的。本专利技术的有利的设计方案在从属权利要求中给出并且随后将像一般专利技术构思一样详细说明。相应地，本专利技术提出了一种用于铸造铸件的方法，其中，将金属熔体浇铸到铸模中，该铸模围绕形成待制的铸件的空腔。该铸模作为缺失模而由一个或多个铸模部件或铸芯组成。这些铸模部件由模制材料成型，模制材料由芯砂、粘合剂和可选的一种或多种用于调整模制材料的特定性能的添加剂组成。按照本专利技术的方法在此包括以下工作步骤：-提供所述铸模；-将铸模套入外壳中以形成在外壳的至少一个内表面区段和铸模相对应的外表面区段之间的填充腔；-为填充腔填充能自由流动的填充物；-将金属熔体浇铸到铸模中，-其中，铸模伴随着金属熔体的浇铸而开始散发热量，该热量是通过热的金属熔体引起的热传入的结果，并且-其中，由于通过金属熔体引起的热传入使模制材料的粘合剂蒸发并开始燃烧，从而使粘合剂失去其作用并使铸模碎裂成碎片。按照本专利技术，填充在填充腔中的填充物具有较低的松密度，以使得在填充腔填满之后在此由填充物形成的填充物包能够由气流流通经过。此外，在按照本专利技术的方法中，填充物在填充该填充腔的过程中具有最低温度,填充物的温度由该最低温度开始通过过程热而升高至700℃的临界温度以上，该过程热通过铸模散发的热量和在粘合剂燃烧过程中释放的热量形成。按照本专利技术的方法因此基于这样的构思，即，在蓄热器的意义上使用填充物并且该蓄热器这样调温和形成，以使得制成铸模的铸模部件和铸芯的模制材料的粘合剂在外罩中停留时间的过程中通过温度作用而尽可能分解。以这种方式实现了，由模制材料组成的铸模的部件和铸芯碎裂成碎片，以使得这些碎片从铸件上脱落并且在移除该外罩之后该铸件至少在其外表面的区域内尽可能没有附着的铸模部件或铸芯。在该时间点上，在铸件内部形成通道和空腔的铸芯也同时分裂，从而使该铸芯的芯砂和模制材料碎片可以在外罩中自动地从铸件中流出或者以已知的方式(例如通过机械的方法，比如晃动或者通过由适宜的液体冲洗)而从铸件中除去。按照本专利技术在铸件和外罩之间形成的填充腔中填充的填充物是能够流动的，从而在铸模的外表面的区域中存在背切、空穴和类似结构时该填充物仍可以完全填充该填充腔。在此重要的是，填充物按照本专利技术具有较低的松密度，以使得即使在填充腔填满并在必要时对填充在填充腔中的填充物实施压缩之后，仍能够由气流流通经过。与上述现有技术相反地，按照本专利技术明显不在填充腔中产生高压缩的填充包，该填充包虽然可以确保铸模的理想的支承，但是应为尽可能不透气的。确切地说，这样选择按照本专利技术使用的填充物，即，其对于气流而言是可通过的，该气流例如由于热对流而调整。当铸模通过浇铸到其中的金属熔体而加热并且使铸模部件和铸芯的模制材料的可蒸发的粘合剂组分蒸发以及在释放热量的条件下开始燃烧时，产生该气流。当在此谈及可蒸发并可燃烧的粘合剂时，总是意味着这样的粘合剂组分，其通过供热而变为蒸汽状的并且能够燃烧。这并不排除，粘合剂组成以固体或其他形式(例如作为裂纹产物)保留在铸模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造铸件(G)的方法，其中，将金属熔体浇铸到铸模中，所述铸模围绕形成待制的铸件的空腔(3)，其中，所述铸模(2)作为缺失模而由一个或多个铸模部件或铸芯组成，所述铸模部件或铸芯由模制材料成型，所述模制材料由芯砂、粘合剂和可选的一种或多种用于调整所述模制材料的特定性能的添加剂组成，所述方法包括以下工作步骤：‑提供所述铸模(2)；‑将所述铸模(2)套入外壳(7)中以形成在所述外壳(7)的至少一个内表面区段(9)和所述铸模(2)相对应的外表面区段(8)之间的填充腔(10)；‑为所述填充腔(10)填充能自由流动的填充物(F)；‑将所述金属熔体浇铸到所述铸模(2)中，‑其中，所述铸模(2)伴随着所述金属熔体的浇铸而释放热量，所述热量是通过热的金属熔体引起的热传入的结果，并且‑其中，由于通过金属熔体引起的热传入使模制材料的粘合剂蒸发并开始燃烧，从而使所述粘合剂失去其作用并使所述铸模(2)碎裂成碎片(B)，其特征在于，填充在所述填充腔(10)中的填充物(F)具有较低的松密度，以使得在所述填充腔(10)填满之后在此由所述填充物(F)形成的填充物包能够由气流(S1，S2)流通经过，而且所述填充物(F)在填充所述填充腔(10)的过程中具有最低温度(Tmin),所述填充物(F)的温度由所述最低温度开始通过过程热而升高至临界温度(T临界)以上，所述过程热通过铸模(2)释放的热量和在粘合剂燃烧过程中释放的热量形成，在所述临界温度下使从铸模(2)中蒸发的、与填充物(F)相接触的粘合剂点燃并且进行其燃烧。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 DE 102014110826.41.一种用于铸造铸件(G)的方法，其中，将金属熔体浇铸到铸模中，所述铸模围绕形成待制的铸件的空腔(3)，其中，所述铸模(2)作为缺失模而由一个或多个铸模部件或铸芯组成，所述铸模部件或铸芯由模制材料成型，所述模制材料由芯砂、粘合剂和可选的一种或多种用于调整所述模制材料的特定性能的添加剂组成，所述方法包括以下工作步骤：-提供所述铸模(2)；-将所述铸模(2)套入外壳(7)中以形成在所述外壳(7)的至少一个内表面区段(9)和所述铸模(2)相对应的外表面区段(8)之间的填充腔(10)；-为所述填充腔(10)填充能自由流动的填充物(F)；-将所述金属熔体浇铸到所述铸模(2)中，-其中，所述铸模(2)伴随着所述金属熔体的浇铸而释放热量，所述热量是通过热的金属熔体引起的热传入的结果，并且-其中，由于通过金属熔体引起的热传入使模制材料的粘合剂蒸发并开始燃烧，从而使所述粘合剂失去其作用并使所述铸模(2)碎裂成碎片(B)，其特征在于，填充在所述填充腔(10)中的填充物(F)具有较低的松密度，以使得在所述填充腔(10)填满之后在此由所述填充物(F)形成的填充物包能够由气流(S1，S2)流通经过，而且所述填充物(F)在填充所述填充腔(10)的过程中具有最低温度(Tmin),所述填充物(F)的温度由所述最低温度开始通过过程热而升高至临界温度(T临界)以上，所述过程热通过铸模(2)释放的热量和在粘合剂燃烧过程中释放的热量形成，在所述临界温度下使从铸模(2)中蒸发的、与填充物(F)相接触的粘合剂点燃并且进行其燃烧。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，松密度Sd和比热容cp的乘积P最大为1kJ/dm3K。3.根据上述权利要求中任意一项所述的方法，其特征在于，松密度Sd最大为4kg/dm3。4.根据上述权利要求中任意一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳斯·阿诺德，德克·罗戈夫斯基，于尔根·施密特，罗尔夫·聚斯曼，
申请(专利权)人：弗里茨温特铸造有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE