制造铸铝部件的方法和机动车辆的汽缸盖及执行该方法的生产线技术

一种制造其中设置有至少一个加强元件的铸铝部件的方法，该方法包含通过将至少一个加强元件放置在第一模具中并且用泡沫材料至少部分地包覆成型所述至少一个加强元件来制造芯。替代地或此外地，通过至少一个加强元件包围由泡沫材料构成的内部元件来制造芯。该方法包括将芯放置在第二模具中，并将液态铝倒入第二模具中，并浇铸该芯，使得液态铝至少部分地包围该芯，并且在浇铸期间至少部分地去除泡沫材料。

【技术实现步骤摘要】
制造铸铝部件的方法和机动车辆的汽缸盖及执行该方法的生产线
本公开涉及一种用于制造其中设置有至少一个加强元件的铸铝部件的方法。
技术介绍
该部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。US2017/0297086A1的美国申请公开了一种用于制造铸件的方法，其中，首先通过3-D印刷制造由聚乳酸构成的结构，以及然后在其外部设置砂粒。在随后的步骤中，将该结构放置在容器中，并且然后将金属倒入该结构中。在该过程中，由聚乳酸构成的结构熔化，并且所得的金属部件获得原始结构的形状。US2006/0254744A1的美国申请公开了一种用于选择性地加固结构的方法，其中由金属基复合材料构成的至少两个带条设置在模具中，并且其中该模具填充有材料，结果这两个带条被设置在材料内。带条可以是由铝基质中的氧化铝构成的带条，并且该材料可以是金属、聚合物、泡沫、玻璃或陶瓷。US6,921,503B1的美国申请公开了一种生产纤维增强的聚合物部件的方法。在这种情况下，首先将两个隔离件放置在模具中，其中在两个隔离件之间形成空腔。该空腔填充有可发泡材料，该材料在空腔中的隔离件之间膨胀并形成泡沫芯。然后从模具中取出隔离件，以及泡沫芯被纤维包围，且然后再次关闭模具。在下一方法步骤中，将树脂引入隔离件的区域中并使其固化。然后除去纤维内的泡沫芯。
技术实现思路
该部分提供了本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。本公开提供一种用于制造铸铝部件的方法，通过该方法制造的汽缸盖以及用于执行该方法的生产线。在一些变型中，该方法提供了具有加强元件的铸铝部件的制造。在本公开的一种形式中，一种用于制造具有设置在其中的至少一个加强元件的铸铝部件的方法包含制造芯，其中将至少一个加强元件放置在第一模具中并且用泡沫材料至少部分地包覆成型，或者其中至少一个加强元件至少部分地包围由泡沫材料构成的内部元件，或者其中至少一个加强元件被放置在第一模具中并且用泡沫材料至少部分地包覆成型以制造芯元件，以及其中芯元件然后被至少一个加强元件至少部分地包围。如本文所用，术语“被包覆成型”和“包覆成型”是指通过用第二材料部分或完全覆盖第一材料来形成部件的过程。将芯放入在第二模具中，并将液态铝倒入第二模具中，以使倒出的液态铝至少部分地包围芯，并且在该浇铸步骤或工艺期间至少部分地去除泡沫材料。在一些变型中，例如当芯由泡沫材料包覆成型时，加强元件被泡沫材料完全地包围。在这样的变型中，第一模具具有空腔，加强元件被放置在该空腔中，并且泡沫材料被注入到空腔中并且在空腔中膨胀。在其他变型中，内部元件首先由泡沫材料制成，然后被加强元件至少部分地包围。在这种变型中，由泡沫构成的内部元件可以在第一模具中通过注射成型来制造。在其他变型中，形成包含第一加强元件的芯元件，以及然后用泡沫材料包覆成型该芯元件。在这样的变型中，芯元件可以被另一(例如，第二)加强元件至少部分地包围，使得芯具有至少两个加强元件，其中一个加强元件设置在芯内，而另一加强元件设置在芯的外表面上。在形成芯之后，将芯转移到第二模具，该第二模具具有限定要铸造的铸铝部件的形状的空腔。然后将铝(即液态铝)倒入第二模具中，以使芯至少部分地被铝包围。另外，并且由于铝铸造工艺的高温，泡沫材料被至少部分地去除，并且在一些变型中被完全去除。在某些变型中，泡沫材料蒸发了。然而，至少一个加强元件保留在铸铝中并且至少部分地被铸铝包围。在铸铝冷却之后，将具有至少一个加强元件的铸铝部件从第二模具中取出并进一步使用。根据本公开的方法以简单的方式在由铝制成的铸造部件中提供至少一个加强元件。将加强元件与泡沫材料结合可以使泡沫材料用作加强元件的支撑或保持器。而且，泡沫材料在第二模具中提供了加强元件的设置，使得加强元件被定位在铸造部件内，而无需第二模具的结构改变并且没有昂贵的保持结构、保持装置和/或保持设备。在铸造过程中被去除或挥发的泡沫材料不保留在铸造部件中和/或不必通过附加的方法步骤被去除。根据本公开的教导的方法提供了带有加强元件的铸铝部件。应当理解的是，带有加强元件的铸铝部件特别轻，并且至少在加强元件的区域中同时具有高的刚度。加强元件的引入提供了没有具有较大的材料厚度的肋或壁的所需的铸铝部件的制造，从而减轻了这种铸铝部件的重量。在本公开的一种形式中，至少一个加强元件是带条。如本文所用，术语“带条”是指细长的扁平带条。在一些变型中，期望带条用于形成铸铝部件的增强区域。例如，铸铝部件的薄壁的刚度可以用带条以适当的方式增强，而不必改变壁的材料厚度。而且，带条可以缠绕在芯元件或内部元件上和/或可以被包覆成型。在至少一个变型中，加强元件包含金属基质材料。在一些变型中，基质是铝、铝合金、钛、钛合金和/或钢，并且增强纤维或颗粒(例如陶瓷颗粒)设置在基质中。替代地或此外地，至少一个加强元件包含玻璃纤维。在一些变型中，用于芯的泡沫材料包括聚苯乙烯和/或聚氨酯和/或聚乳酸。泡沫材料具有在铝的铸造过程中被去除的特性，即泡沫材料的熔点以及在某些变型中的沸点低于铸造材料的熔化温度。应该理解的是聚氨酯具有理想的成本(即，聚氨酯是廉价的)，并且在铸造过程中被快速且容易地去除。在一些变型中，聚氨酯泡沫用作泡沫材料。以及在这样的变型中，可以通过将异氰酸酯组分和多元醇组分的反应混合物引入第一模具中以使得聚氨酯通过所产生的交联反应而发泡来形成聚氨酯泡沫。在本公开的另一形式中，通过注射成型来执行或形成用泡沫材料包围加强元件，从而提供一种简单且廉价的方法来制造用于铸铝部件的芯。在一些变型中，在通过注射成型形成芯之后，将该芯从第一模具中移除，并且将第一模具重复使用以制造另外的芯。并且在变型中，通过至少一个加强元件至少部分地包围由泡沫材料形成的内部元件来形成芯，该内部元件可以通过注射成型来制造。在一些变型中，通过将加强元件缠绕在由泡沫材料形成的内部元件上来制造芯。例如，呈带条状的加强元件缠绕在由泡沫材料形成的内部元件上。替代地或此外地，加强元件被放置在由泡沫材料形成的内部元件上。并且在这种变型中，需要带条状的加强元件。在至少一个变型中，放置在泡沫内部元件上的带条被压在泡沫内部元件上。在一些变型中，接触压力辊在已经施加或放置到泡沫内部元件上的带条上施加压力。在本公开的另一种形式中，铝的铸造在高压下进行或被提供。如本文所用，短语“高压”是指在10兆帕斯卡(MPa)至200MPa的范围内的压力。并且在某些变型中，获得的流速范围从8米/秒(m/s)到16m/s，结果是在模具中实现了增强的温度分布，并且增强了泡沫材料从第一个模具中的均匀去除。在本公开的一些变型中，通过根据本公开的教导的方法来制造用于机动车辆的汽缸盖。例如，在汽缸盖中设置加强元件是可取的，因为汽缸盖以减少的材料(即，铝)制成并且由加强元件提供了期望的刚度。此外，通过减少原料气体形成的汽缸盖减小了由高温在汽缸盖所处的内燃发动机区域中引起的热膨胀。应当理解的是减小的热膨胀对应于或导致由汽缸体(通常由导热系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造其中设置有至少一个加强元件的铸铝部件的方法，所述方法包含：/na)制造芯，制造芯包含以下至少一项：将至少一个加强元件放置在第一模具中并且将至少一个加强元件用泡沫材料至少部分地包覆成型，以及通过至少一个加强元件包围由泡沫材料构成的内部元件；/nb)将所述芯放入第二模具中；以及/nc)将液态铝倒入所述第二模具中并浇铸所述芯，使得所述液态铝至少部分地包围所述芯，并且在浇铸期间至少部分地去除所述泡沫材料。/n

【技术特征摘要】
20200110 DE 102020200262.21.一种制造其中设置有至少一个加强元件的铸铝部件的方法，所述方法包含：
a)制造芯，制造芯包含以下至少一项：将至少一个加强元件放置在第一模具中并且将至少一个加强元件用泡沫材料至少部分地包覆成型，以及通过至少一个加强元件包围由泡沫材料构成的内部元件；
b)将所述芯放入第二模具中；以及
c)将液态铝倒入所述第二模具中并浇铸所述芯，使得所述液态铝至少部分地包围所述芯，并且在浇铸期间至少部分地去除所述泡沫材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述加强元件是带条。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述加强元件包含金属基质材料和玻璃纤维中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其中所述泡沫材料包含聚苯乙烯和聚氨酯中的至少一种。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个加强元件通过注射成型用所述泡沫材料包覆成型。


6.根据权利要求1所述的方法，其中通过将所述至少一个加强元件放置在所述第一模具中并且通过注射成型将所述至少一个加强元件用所述泡沫材料至少部分地包覆成型来制造所述芯。


7.根据权利要求1所述的方法，其中所述芯是通过用至少一个加强元件包围由所述泡沫材料构成的所述内部元件而制成的，并且由所述泡沫材料构成的所述内部元件是通过注射成型形成的。


8.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个加强元件缠绕在由所述泡沫材料构成的所述内部元件上。


9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个加强元件被放置在由所述泡沫材料构成的所述内部元件上。


10.根据权利要求9所述的方法，还包含对放置在所述内部元件上的所述至少一个加强元件施加压力。


11.根据权利要求10所述的方法，其中所述压力由接触压力辊施加。

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·巴拉诺夫斯基，迈克·布罗达，帕斯卡·雷布曼，马库斯·弗兰岑，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US