[发明专利]结合有实心或减薄区段的轻合金制成的锻件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成由轻合金制成的空心零件的热锻或冷锻技术领域。本发明也涉及这样的铸造技术领域，在该铸造技术领域中，围绕预先设置并保持在模具中的型芯而铸造材料是公知的。

本发明涉及用于形成具有高机械性能的零件所需的一切技术领域的实施方法，所述零件特别是汽车、自行车领域的某些零部件，但并非局限于此。

背景技术

与锻造空心零件相关的技术是公知的。例如，这包括对预穿孔的材料锭块进行锻造，以及对锻造毛坯或锭块的径向锻造，这需要时间和多个锻造步骤。

对空心零件——其中设置销以形成凹部——的锻造法也是公知的。所述技术需要使用销的插入机构，以及能够以动力锤的击打速率而运转以获得良好的生产率的自动化系统。除了所述凹部的形状一定不会太过复杂——这是由于凹部形成销的形状——之外，所述凹部总是外露以允许销被定位，并形成使用局限性。此外，运动学计算并不总是很容易实施。

对零件的机械加工方法也是已知的，但在加工时间和需进行机械加工的原材料的方面都是成本高昂的。

还已知通过使用形状互补的两个半零件形成的空心零件的锻造方法，所述两个半零件沿其为组装而设的外围边缘而相互焊接。这需要复杂而昂贵的高频焊接设备，以及考虑在所形成的零件外部载荷，对焊接的保证质量的控制。所述技术需要独立形成各个半零件，且随后如上所述进行组装。

此外，通过本申请人的源自欧洲专利EP119365及对其发展的其它多个专利EP1250204、EP1219367，还已知一种对轻合金型材料的铸造与随后锻造步骤相结合的方法。通过锻造和浇铸制造空心零件被广泛运用于越来越多的领域。

除了申请人的专利之外，已经提出一种结合浇铸和锻造的混合方法，在锻造后的零件中加入型芯。这例如在专利EP850825中已公开，该专利文献是特别针对自行车的踏板曲柄的。在该文献中描述的方法尽管有利，但依然存在某些缺点和限制。在锻造操作之前，需去除锻造的芯座/芯头，且在锻造过程中，型芯不处于稳定状态。在锻造过程中，还可能产生型芯的碎屑，造成表面缺陷。

专利EP850825未考虑锻造过程中进行击打时可能造成的型芯变形。该专利仅局限于自行车的踏板曲柄，其要求与机动车辆设计所用的技术部件相关的要求差别很大。

还已知在专利PCT WO 2009/050382定义的一种空心锻造零件的生产方法。该文献说明并描述了型芯的使用。然而，所描述的方法具有多个缺点。其旨在对毛坯进行密封，从而使型芯完全与外部环境隔离。通过堵塞各排气管来保证所述密封，所述排气管被用于保证型芯相对于堵塞元件的定位。各排气管本身被呈金属杆或销的加劲元件堵塞。

根据该专利以及说明书所述，与型芯相联的芯座被设在待机械加工的区域内。为了移除型芯以及上述相关联的排气管，专利所描述的方法要求对所获得的零件进行钻孔、预机械加工，从而敲除型芯。所述要求非常繁重且难以实施。操作者也需要对成品进行修整。修整包括对不同种类的不相容的材料，例如铝和钢的回收利用，锻造毛边中含有铝，而密封装置（销、增添的芯座）的构成材料是钢。在需要回收时，需要对其进行分拣。

因此，在两个专利EP850825和WO2009/050382中，所描述的操作在经济和环境方面都成本高昂。

在该专利中描述的方法假设零件完全呈空心，因而限制了使用。然而，在来自汽车制造商的规定中，且申请人根据其进行加工，并不要求如此加工的零件需要全部体积保持空心。在专利PCT WO 2009/050382中描述的技术不允许形成同时存在空心区和实心区的零件。

因此，上述两个专利在使用方法上具有内在固有的局限性。

申请人采用的方法因此已经完全重新考虑了所提出的问题，并通过首先通过控制锻造操作因材料变形、特别是型芯变形产生的限制而发展出不同的方法。

由申请人提出的方案，通过在对全部或部分地获得空心体积的零件的锻造操作中，完全控制变形控制，解决了该问题。

发明内容

一种用于制造空心零件的方法，所述空心零件由这样两个连续的操作形成，浇铸材料以形成半成品和然后锻造，所述制造方法包括以下操作步骤：

a）限定最终空心零件，根据环境与机械要求，锻造之后在所述最终空心零件的内部可获得实心或减薄区段的变形，

b）在所需要的零件区域内对实心与减薄区段造型，