用于铸造一种铸成件的铸造模具以及该铸造模具的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种用于铸造一种铸成件的铸造模具，特别是被用于铸造内燃发动机的发动机机体，以及一种此类铸造模具的应用，铸造模具由型砂制造的铸型部件１、２、３和型芯４、５、６、７组合而成，且至少包含一个型芯４、５、６、７来成型铸成件内部的空腔。根据本发明专利技术的铸造模具可以通过简单的方式来完成铸成件，所述铸成件包含至少一个局部的、狭窄的具有相对现有技术铸成件不同的结构的段。这是通过型芯４、５、６、７的一段是由冷铸件９构成，这一冷铸件是由导热性能远远高于由型砂制造的型芯４、５、６、７的段８导热性能的材料构成而实现的。

【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用于铸造铸成件的铸造模具，所述铸造模具是 由用型砂制造的铸型部件以及型芯组成，并且包含至少一个用于成型 在铸成件内部的空腔的型芯。
技术介绍
这种类型的铸造模具特别是被用于铸造内燃发动机的发动机机 体。这种情况下，通过型芯在发动机机体铸成件内部成型出各个燃烧 室，同时通过其他的铸型部件成型出发动机机体的顶部表面，在组装 时则在这一顶部表面上放置并紧固作为附件的内燃机各个气缸盖。在实际运作中，就在这一位于铸成件内部通过型芯成型的空腔 与在其上安装附件的平面之间的区域上，会由于发热或者机械负载的 影响而产生实质性的负载。由此导致的在围绕着空腔的铸造材料中产 生的压力可以是如此的高，使得裂纹形成和断裂成为可能。这一问题 在现代内燃发动机的轻金属或轻金属合金如铝或铝合金铸造的发动 机机体上会特别严重。由于人们一方面对大功率的要求而另一方面这 样的发动机还要尽可能轻的要求是越来越高，则特别在这一构型为气 缸内腔或燃烧室内腔的朝向气缸盖的开口位置处，会承受巨大的负 载，这样的负载会导致燃烧室内腔内表面上的局部材料破坏。而在带 有紧密排列的多燃烧室的多缸发动机机体上，损坏则多出现在将多个 气缸在气缸盖一端彼此分开的边缘位置上。在现代内燃发动机结构 中，正是在这一部分上铸造材料的堆积是被减到最少，以便在优化能 量利用过程中，通过尽可能的接近燃烧室设置而尽可能小的实现发动 机机体的结构长度。这样就需要设法通过以下手段提高铸成件上的在实际运作中特 别承受强大负载的相关部段上的铸造材料的机械及热应力负载能力，艮P，使相关部段在铸造材料凝固过程中按设计方式冷却，由此在该处 生成一种对抵御此类损坏有利的结构。为了达到这一目的，例如，可通过在专利DE 192 33 529 C2中 陈述的方法来用砂模以铝铸造发动机机体，发动机机体的气缸内腔通 过置入砂模的黄铜制造的冷铸件来成型。由于冷铸件的金属材料比砂 模表面具有更高的导热性能，铝会凝固在黄铜制造的冷铸件的表面 上。由此而使得此处在足够深度上产生一种结构，这一结构在面对实 际运作中气缸工作面上出现的负载时具有更高的稳定性。采用已知的方法则根据以往的实际经验显示出，这一黄铜冷铸 件在向各个铸造模具中注入熔液之前需要先被预热。否则的话就会存 在这种风险，即注入的铸造金属在与型芯金属接触时过快凝固，而出 现裂纹或断裂。冷铸件预热的需求不仅仅导致了高的生产成本，而且 还带来了很大问题，即在内燃发动机燃烧室或称为气缸内腔中特定 的、狭窄的区域内，来制造这一可承载在实际运作中出现的工作环境 的特殊结构，是非常困难的。
技术实现思路
相对这些现有技术，本专利技术的任务是，实现一种铸造模具，所 述铸造模具可以通过简单的方式来完成铸成件，所述铸成件包含至少一个局部的、狭窄的具有相对现有技术铸成件不同的结构的部段。除 此之外，本专利技术还给出了一种此类铸造模具的有利的应用。关于所述铸造模具，根据本专利技术，这一任务是通过权利要求1 所述的内容解决。有利的解决方案的具体实施方式由基于权利要求1 的从属权利要求中给出。关于所述铸造模具的应用，根据本专利技术，前述任务是通过权利 要求11所述内容解决。有利的应用具体实施方式由基于权利要求11 的从属权利要求中给出。根据本专利技术的铸造模具，在铸成件中成型每一单独内腔的型芯 都是分为至少两段。其中第一段是通过一个冷铸件构成，而另一段则 通常是由放置在砂型铸造区域中的型砂构成。所述型砂是根据已有技术由具有可流动性的基本构模材料和一种粘接剂混合而成。所述型砂 混合物被在型芯成型工具中成型为各个铸型部件以及型芯，并通过合 适的机械、化学和/或热处理方法加固，使得包含的铸型部件部分以 及包含的型芯具有铸造流程所需足够的形状稳定性。根据本专利技术被采用的作为成型内腔的型芯的一部分的冷铸件具 有比构成型芯其他部段的型砂高出许多倍的导热性能。因此，在铸造 模具这一灌入模具的金属熔体与冷铸件发生接触的区域处，会在局部 的、狭窄的区域上发生快速冷却。通过选择冷铸件的材料和体积大小， 这种情况下人们就可以直接对局部的狭窄区域上的冷却的速度，以及 各个内腔内铸造金属散热量的大小施加影响。在这种情况下，通过对铸造用冷铸件的选型可以以简单的方式 通过铸件的结构设计来调整可实现加速热量散发的区域的膨胀。例 如，如果在铸造发动机机体时，围绕着发动机机体内部成型的气缸内 腔的铸造材料，为了在气缸内腔的某一段特定的部分长度上能形成一 种特别能够负载的铸件结构并且能够被剧烈冷却，则一个成型气缸内 腔的型芯被设计带有一个环形的冷铸件，而冷铸件的高度则对应于需 要散热的气缸内腔部分的长度。除了通过本专利技术实现的可行性方案(在铸成件中形成内腔的内 表面区域中进行就地狭窄限定所实现的冷却)之外，本专利技术的另一对 于实践起重要作用的优点在于，即根据本专利技术采用的冷铸件在置入前 既不需要特殊的表面处理，也不需要预热。而且还显示出，例如通过 冷铸件合适的材料选择和形状选择，即可将冷铸件以很简单的方式由 铸造后凝固了的铸造材料中移除。另外， 一个根据本专利技术的冷铸件， 可在与铸造材料接触的表面上具有很好的表面质量，使得冷铸件不需 要涂敷即可直接插入到铸造模具中。这样，在根据本专利技术的铸造模具 中，铸造材料与冷铸件直接接触，这样就可以实现迅速的热量排出， 而不会被任何类似于绝缘层一类的中间层所阻碍。这样本专利技术以这种方式实现了一种经济的生产铸成件的可能性，其中可以在铸成件的内部成型为空腔的某些区域中，在某些局部 的、狭窄的区域处具有通过迅速冷却而产生的铸造结构。这些根据本专利技术的设计方案而实现的属性，使得根据本专利技术的 铸造模具非常适合于铸造大型的内燃发动机的发动机机体，其中其优点特别适合于铸造此类由轻金属合金特别如铝或铝合金制造的发动 机部件。根据本专利技术，铸造发动机机体时，在每个气缸内腔上狭窄的 局部区域上有目的的、强有力的冷却变得成本低廉。这种方法尤其在 发动机机体需要冷却的部位是在位于各个气缸内腔与安装内燃机气 缸盖安装面相结合处的时候，效果非常明显。借助本专利技术的帮助可在 此处实现铸造材料在其凝固过程中按照所需的方式冷却，并由此而优 化铸造材料在实际运作中所需要的某些材料属性。本专利技术一种有利的变体，其冷铸件可采用铸铁制造。由铸铁制 造的冷铸件可以成本低廉地生产，并具有一种根据本文力求得到的有 利于实现工作目标的导热性能。基于前文说明的原因，这种根据本专利技术的铸造模具，特别适用 于生产这种铸成件，其在铸成件内部成型的空腔和一安装面之间的区 域之间的区域上为了应对运作中出现的负载而需要具有特殊结构。本 专利技术一种实践中相当重要的具体实施方式在下面示出，根据本专利技术的 铸造模具的至少一个铸型部件用于成型一安装面，在其凝固后在这一 安装面上可安装一附件，而带有冷铸件的型芯特别被限制在这一铸型 部件上。为了确保实现所需要的局部的狭窄的区域上的快速冷却，这 一冷铸件的导热性能要数倍高于成型安装面的铸型部件的导热性能。冷铸件与成型铸成件中的空腔的型芯另一部段可通过如此方 式，通过简单的操作而保障连接，S卩，其中冷铸件和型芯另一部段都 成型有成型件，借助它们使得冷铸件和型芯另一部段彼此形状匹配地 彼此啮合。如果冷铸件需要对铸成件的融入安装面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铸造铸成件的铸造模具，特别是用于铸造内燃发动机的发动机机体，铸造模具由型砂制造的铸型部件（１、２、３）和型芯（４、５、６、７）组合而成，且具有至少一个用于成型铸成件的内部空腔的型芯（４、５、６、７），其特征在于，　型芯（４、５ 、６、７）的一个部段是由冷铸件（９）构成，所述冷铸件由一种材料制成，所述材料的导热性能要远高于其他由型砂制造的型芯（４、５、６、７）的部段（８）的材料的导热性能。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：德特勒夫库贝，马库斯施派歇尔，
申请(专利权)人：内马克迪林根有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]