本发明专利技术涉及一种提高铝合金发动机缸体或其它大型或复杂铸件的质量和机械性能的方法和装置，其通过仅在所述铸件的位置提供由可溶粘结剂粘合的砂型，由此期望定向凝固的快速冷却和／或提高局部的机械性能，所述模型此外在其余位置仅由更加典型的不可溶粘结剂粘合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及使用砂型的铝合金铸件的制造，尤其是相对大型和/或复杂的 铸件的制造，例如制造高质量的汽车发动机的铝缸体。技术背景由美国专利No.5297611和其同族No.5477906可知，生产铝合金缸体，其10中在7转卩过程中在铸件中形成热梯度以ffi31利用导热插入件(其功能为散热片 并且在工业中通称为激冷铸型)提高砂型中的铝合金溶液的控制凝固。为 了达到散热片的功能，激冷板具有至少在低于铝合金的凝固、鹏的温度开始的 物质(通常为铁)。由此促进在与新铸造缸体接触的激冷铸型的表面开始的缸 体的初期凝固。典型地放置激冷铸型以沿朝向熔融金属源的方向，通常在缸体15的相对端，进行定向凝固。这样避免在缸体通向熔融金属源(其堵塞防止充满 铸件的凝固过程中由冷却带来的收縮而弓胞的有害孔隙)的区域中过早凝固。 4OT这种激冷铸型有助于生产高质量发动机体，因为铝烙液以更加有秩序的的 方式ll固由此有助于消除这种经常在允许缸体在所有方向无控制地^固时产生 的孔隙和伴随产生的縮松。20 尽管现有技术建议能够将激7，型和热芯与外部散热片或其它排热装置连 接以此保持在整个凝固阶段中从铸件中进行持续的排热，但是所述专利对于实 施这种排热的实际方式是不清楚的。他们指出一些手段，用于从凝固的熔体持 续散热以此发展并保持强有力的热梯度，对于获得定向凝固是必要的，并且教 导了获得这种冷却的两种通用的方式(a)通过设置具有冷却翼的激冷板(如25需要，其育^l多与加压的冷却空气或雾接触)增大激冷铸型的排热区；以及(b)设置允许水循环以7賴卩激冷铸型的穿过该激冷铸型的M。这些和其它目前所使用的激冷铸型的确为促进定向凝固提供了装置。然 而，申请者已经发现，能够通过谨慎地控制在凝固铸件的特殊区域上选择性的 进行直接水的冲击来实现更加快速和更好控制的定向凝固，并随之提高铸件的30质量。这样ffiil使用由可溶性粘结剂形成的砂型禾n/或砂芯可以部分完成，所述 粘结剂至少部分由水喷射去除以冷却并直接在铸件选择的新凝固的金属表皮上 快速开始进行，由此获得铸件的更大的热梯度并更快速的冷却，因此改善了缸 体的凝固并强烈地以期望的方向推进。在最近公开的美国专利申请No.2004/0050524Al (2004年3月18日申请 5 的、题为Mold-Removal Casting Method and Apparatus)中披露了这种5爐 的一部分。该申请和在该文本中弓间的所有专利或其它文献，以及在该申请的 所有引用文献中引用的或参考的文献，都在此结合引用。在该申请中所参考的 合并的文献或此处的其它教导可以用在本专利技术的实践中。然而，2004/0050524公布的教导和公开内容仍保留明显的缺点。典型的 10可溶性粘结剂成本高并且具有较低的所需的模制特性。此外，难于控制冷却水 (或MU)特别应用到复^l件的精确限定和确定的区域(需要在冷却的位置 实现最高的有效控制以获得冷却以及由此控制的凝固进展的最佳的和定向的精 度并且由此获得所期望的高质量产品)。
技术实现思路
15 本专利技术的一个目的是提供一种在砂型中铸造具有较高质量的铝合金发动机缸体的新工艺和装置，并且由此克服在目前公知的工艺中遇到的缺陷。本专利技术的另一个目的是提供一种在砂型中铸造铝合金发动机缸体的新工艺 和装置，其中通过利用流体冷却齐屿所述铸件的精密的部位进行接触来提高凝 固铸件的热排放量从而使熔融金属液的凝固以预定的方向进行。20 Mil下面的优选实施例和附图的描述，将指出本专利技术的其它目的或使其清楚。提高铝合金发动机缸体或其它大型或复杂铸件的质量和机械性能的方法和 装置，仅在所述铸件的要求用于定向凝固的快速^4卩和/或提高局部的机械性能 的位置处设置由可溶粘结剂粘合的砂型，同时所述砂型在其余位置仅由更典型25的不可溶粘结剂粘合。本专利技术包括提高铝合金发动机缸体或其它大型或复杂铸件的质量和机械性 能的新工艺和装置，仅在所述铸件的要求用于定向凝固的快淑转卩和/或提高局 部的机械性能的位置处设置由可溶粘结齐鹏合的砂芯，同时所述砂型在其余位 置仅由不可溶粘结齐鹏合，并且在所述工艺中，利用翻U流接触所述部，所述30M!」流通常为水，开始仅去除由可溶性粘结剂粘合的砂型的那些部，由此所述 y转卩翻u仅去除可溶部并且精确地可选择地接触所述铸件，由此提供最终提高 局部控制的集中冷却，同时保持由使用较好确定的不可溶粘结齐u而典型地获得 的较高质量和较小费用的优点。離多有利地禾,保持在适当位置的具有相对低导热性的不可^^型以保护5相对铸件的其余部延迟凝固的冷却铸件的那些部。此外，不可溶部定位于关键点以在硬化时支承铸件，同时允许有效地去除 模型的其它部以，冷却(全部在没有不足以支承冷却铸件的滑动或变形的危 险下)。彼此相对和/或相对溶剂流和铸件的相对的可溶部和不可溶部的精细地成10形有助于进一步提高冷却控制，例如通过使溶剂流呈漏斗状和使可溶部的侵蚀定时。 附图说明图1是表示本专利技术的优选实施例的具有砂型和砂芯的铝合金发动机缸体的 正视图。15 图2是图1所示的其中一个可溶性芯部的侧视图的示意图，示出多个7賴口喷水口 ，其每一个直接进入在所述芯部中预先形成的中空部以准备冲走所述芯 部(以此在凝固初始阶段快速开始缸体上的直接冲击，但具有有效的延迟以保 证所需的对熔融金属的支承直到7转卩有效地凝固铸件的表面以能够自支承)。具体实施方式20 参考图i和图2，标号io通常表示砂型，其中M低压铸^r艺使铝合 金溶液充满型腔而浇铸成缸体。尽管下面描述的本专利技术的 实施例是应用于铝合金发动机缸体并且其浇 铸是采用低压铸造工艺，但可以理解也能够应用于其它铸件和铸造工艺。 同样地，在下面描述的优选实施例中，溶剂描述为水，可溶粘结剂可以理25解是可溶性的；但是在本专利技术较宽的方面可以使用其它溶剂和可溶解在其中的 粘结剂。砂型10具有上型部12和下型部14。在该实施例中，上型和下型由不可 溶粘结剂制成。由可溶性粘结齐棉U备的多个砂芯以预定排列设置在所述砂型12 中，并且共同限定了由铝合金溶液填充以形成缸体16的铸件空腔。 30 由可溶性粘结剂制备的石英砂芯18放置在那些要求快速冷却的铝合金缸体的区域内。在此描述的本专利技术的实施例中，要求決速冷却的缸体部分至少包括M由标号24表示的曲轴箱的那些部分。这样不仅实现自曲轴箱区域24的 定向冷却控制，而且也可以通过更快速的在区域24的冷却而实现增强性硬化， 从而使铝合金的硬化成分的沉淀最小化。5 多个喷嘴20将喷水口直接对准由可溶性粘结齐鹏合的芯18，由此促使芯18破裂以此去除所述芯18。在芯18中任意地形成合适的空腔26以縮短可溶 性芯18所需的水溶解的时间。在空腔26处，至少与临时支承结构27 —起保 持在相邻的空腔之间的的芯18的厚度足够承受充满铸模10的铝液的重量，同 时尽可能地小以易于芯18的快速破裂，以此能够在冲击的暴露区实现充分的io初时凝固的同时^7K接触铝合金。在另一个实施例中，能够特别应用本专利技术以在铸造缸体的某些期望的区域 获得良好的机械性能，例如，在设置螺栓以将其它发动机组件紧固到缸体上的 区域。缸体的这样的一个区域由标号28表示。放置可溶性芯30连接于该区域 28以此当喷水口对准所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种限定形成铝合金铸件的空腔的砂型，包括由可溶于给定溶剂的粘结剂形成的至少一个第一部和由不可溶于所述溶剂中的粘结剂形成的至少一个第二部。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-16 60/662,1921. 一种限定形成铝合金铸件的空腔的砂型，包括由可溶于给定溶剂的粘 结剂形成的至少一个第一部和由不可溶于所述溶剂中的粘结剂形成的至少一个2. 如权利要求1所述的砂型，其特征在于，所述可溶第一部可各自外部 接近蹄l」流，并且还定位在限定铸件空腔的期望熔融铸件相对快速地冷却的区 域的各自位置上；其中一个或多个第二部定位成限定铸件空腔的余部。3. 如权利要求2所述的用于大型复,條件的砂型，其特征在于，输U为 10 水。4. 如权利要求2所述的用于大型复杂铸件的砂型，其特征在于，由可溶 粘结剂形成的至少一个第一部具有预先成形的中空部，中空部被成形为以一定 中空部深度来接收翻啲溶解和冷却流，加速各个第一部从铸件表面去除，同 时在所述区域初始地支承最早熔融的浇铸铸件，直到此区域的铸件自支承为 15 止。5. 如权利要求2所述的用于大型复杂铸件的砂型，其特征在于，至少一 个所述不可溶第二部定位和成形为有助于集中并辅助冷却水流到至少各自 一个 所限定的区域，以便决速^4卩。6. 如权利要求5所述的用于大型复 件的砂型，其特征在于，由可溶 20粘结剂形成的至少一个第一部具有大致V形形状。7. 如权利要求1所述的砂型，其特征在于，所述可溶第一部可各自外部 接近翻l」流，并且还定位在期望熔融铸件相对快速地冷却的各自位置上；其中 所述第二部限定可归于砂型的铸件空腔的整个区域，其中所述第二部在前述位 置处较薄以此允许更快速地冷却，由此同时仍然呈现模腔的均匀表面，并且其 25中在前述位置处所述第二部在结构上由各自的第一部支承。8. —种铸造装置，包括 熔融金属源；如权利要求2所述的用于力AM述金属源接收熔融金属的模型； 所述溶剂源；以及 30 至少一个喷嘴，定位成...
【专利技术属性】
技术研发人员：O加扎安达扎，JF莫吉卡布里塞尼奥，
申请(专利权)人：滕内多拉内马克有限公司，
类型：发明
国别省市：MX[墨西哥]
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