[发明专利]用于铸造轻金属铸造材料的冷铸型、及这种铸型的用途，以及铸铁材料

说明书

本发明涉及用于铸造轻金属铸造材料的冷铸型。本发明还涉及这种铸型的使用以及本身已知的铸铁材料的使用。

特别是为了在铸造材料和冷铸型间的接触区域中，比砂铸型能够做的更充分地将铸造到铸型中的铸造材料，特别是轻金属铸造材料如铝或镁材料冷却，在铸型中特别是砂铸型中使用冷铸型的原理是已知的(Stephan Hasse，Ernst Brunhuber：“Giesserei Lexikon”[Casting Plant Encyclopaedia]，第735页，第18版，2001年)。按照这种方式，取与冷铸型接触的铸造材料面积作为基础，实现了铸造材料特定定向凝固。除此之外，使用冷铸型实现的加速冷却使得在由冷铸型冷却的区域中获得了其机械性质改善的特别是更致密的凝固铸件的显微组织。

因此，冷铸型常用于铸型的这些部分，其形成要在对于显微组织性质有特别高要求的地方形成的铸件区域。这特别适用于从轻金属合金专门铸造制造内燃机的发动机体或者气缸盖。

冷铸型用于显微组织局部改进的铸型部件的典型实例是内燃机的汽缸内腔。汽缸内腔的跑合面在操作时遭受重的负载，使得特别是对它们的耐磨性质、它们的韧性和它们的强度有高的要求。

传统的冷铸型由铸铁材料制造。在铸造技术方面，它们可以以简单且经济的方式制造。但是，实际上已经证明由于与轻金属铸造材料相比铸铁较低的热膨胀系数，铸铁冷铸型在铸造轻金属铸造材料如铝或镁熔体时是有问题的。在铸造期间，与轻金属熔体接触的冷铸型变热并且因此其热膨胀系数增大。如果在随后的凝固过程期间温度下降，冷铸型又回缩至其初始体积。

如果熔体和铸型具有不同的热膨胀系数，在冷铸型和凝固的铸造材料间的接触区中可能发生应力或者甚至相对运动，结果在最终铸件中引起缺陷。特别地，可能发生气孔和其它相当的表面缺陷。这种缺陷证明特别是在操作时对单个铸件产生特别高负载的情况下是有问题的。

此外，情况是在冷铸型和铸件间产生的应力可能是如此之大从而只有用较大的努力才可能将冷铸型与凝固铸件分开，这特别是在自动制造轻金属铸件中具有负面结果。

已经试图通过使用由黄铜形成的铸型来解决使用灰口铸铁芯固有的问题。从DE 195 33 529 A1中已知其原理，例如通过插入到用于铝熔体铸造的砂铸型中的黄铜冷铸型形成内燃机的汽缸内腔。在此情况下这些已知铸型的黄铜组成优选按照它们具有至少20×10^-6K^-1的热膨胀系数(调整至Al熔体热膨胀系数)的方法确定。由于将铸型的热膨胀系数调整至要铸造的铝的热膨胀系数，可以保证铸型和铸造的铸造材料基本上以相同的程度膨胀和收缩。如此，可以使铸件和冷铸型间的应力降低至最小。

已知黄铜铸型的一个缺点是它们高的价格和它们不利的磨损行为。因为例如黄铜铸型不能被磁铁吸住，所以它们也难以操作。特别是在自动化制造技术中，这就使得难以提供具备黄铜模具的铸型。为了避免铸造材料附着到铸型上，并且获得最佳的表面质量，实践中通常还需要对铸型表面精整。该工序也导致制造工艺复杂化，不可避免地导致额外的成本。

以前述的至今为至的现有技术为基础，本发明的目的是提供能够经济地制造的冷铸型，其具有最优的使用性质并且同时可以获得最优的铸造结果。

除此之外，描述了这种冷铸型的优选应用。

最后，本发明要解决的目标还包括描述本身已知的铸造材料的新的应用可能性。

至于用来铸造轻金属铸造材料的冷铸型，因为它由Ni和/或Mn合金化铸铁材料制造，所以解决了所述目标，其中按照在每一种情况下将所述冷铸型的热膨胀系数调整至要铸造的轻金属铸造材料的热膨胀系数的方式来确定Ni含量和/或Mn含量。

根据本发明提供的冷铸型可以优选用作砂铸型的构成部分来用轻金属铸造材料铸造汽缸体。