[发明专利]利用型芯的金属铸造

说明书

本发明涉及一种用于制造型芯(10)的方法，型芯(10)用于具有腔体结构的金属部件的金属铸造，型芯(10)至少部分地限定金属部件中的腔体结构，其中，该方法包括：将排气元件(1)放置在型芯盒中；并且在排气元件(1)周围至少部分地形成型芯(10)，使得排气元件(1)集成在型芯(10)中，并且在型芯(10)中建立中空通道。本发明还涉及一种用于金属铸造的型芯、一种用于金属铸造的方法以及一种用于金属铸造的铸模装置(20)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造型芯(core)的方法，该型芯用于具有腔体结构的金属部件的金属铸造，其中，型芯至少部分地限定金属部件中的腔体结构。本发明还涉及一种相应的型芯，该型芯用于具有腔体结构的金属部件的金属铸造。本发明还涉及一种用于具有腔体结构的金属部件的金属铸造的方法。本发明还涉及一种铸模装置，该铸模装置用于具有腔体结构的金属部件的金属铸造。

背景技术

在复杂形状部件(诸如发动机缸体或气缸盖等)的铸造生产中，型芯或铸造型芯用于在铸造部件中产生腔体和其它模制元件。铸造型芯具有所谓的型芯座(core prints)或型芯标记，铸造型芯在这些型芯座或型芯标记处被保持在相应的铸模中。

上述类型的型芯通常由砂和粘合剂的混合物(例如树脂粘结的型砂)制成，以确保在模具的制备和装配期间型芯的处理所需的尺寸稳定性。当金属熔体被注入铸模时，由于与热的金属熔体直接接触而引起的温度升高，型芯开始分解。同时，型芯通常具有会蒸发的一定湿气。因此，由于在与熔体接触处加热型芯而产生气体和蒸气。这些气体通常在型芯座的区域中被去除或排出。否则，存在的风险是，在成品铸造部件中存在由未逸出的气体或蒸气残留引起的腔体或表面缺陷。

然而，实际上，通常难以确保由型芯分解产生的气体能够足够迅速地并且完全地经由型芯座从型芯(并且因此从铸造部件)安全地排除或排出。结果，由于与气体相关的缺陷导致的废品率可上升到10％以上，考虑到所需的工艺可靠性和由此导致的生产的经济性，这通常是不可接受的。

在EP1291097A1中描述的现有技术的一种方法中，已经尝试通过测量技术确定铸造型芯的透气性，并且能够在早期阶段估计铸造中任何潜在缺陷的形成。然而，这种方法导致关于型芯形成的额外测量步骤的必要性，并且潜在地将增加的废品率从铸造转移到型芯制造。

解决上述气体产生问题的另一种方法是首先试图避免气体的产生。这可以通过例如型芯涂层来实现。为此，可以在型芯上涂覆一层涂层以使型芯相对于热金属隔绝或密封。这将减少型芯的温度增加(和气体产生)并防止气体通过与热金属熔体接触的型芯区域逸出。然而，对于许多通常相当长且细的型芯几何形状，可能无法实现足够的涂覆，尤其是在不损坏型芯的情况下。因此，这种解决方案被证明是无效的。

避免产生气体的另一种方法是首先改变型芯的粘合剂系统。例如，为了减少在金属浇注和凝固过程中产生的型芯气体，可以使用具有较低气体产生水平的型芯粘合剂系统，或者可以在型芯制造中减少粘结剂的总体使用量。然而，其它参数(例如型芯盒、砂系统、环境条件)可能需要使用一定量的粘合剂或限制使用某些粘合剂。然而，即使可能改变或减少粘结剂，需要使用的粘结剂水平在填充和凝固期间仍然经常产生一定量的型芯气体，其水平最终导致铸造部件中的不期望的缺陷。

另一种方法可以是在型芯中提供额外的钻孔，以便提供从产生气体的区域到可以排出气体的位置的通道。然而，已经证明，这种方法的主要问题是，型芯具有极端(critical)几何形状，尤其是例如在马达缸体(motor block)或气缸盖中形成油道所需的相当长(例如大约500mm)和细(例如最小直径小于10mm)的型芯。这种几何形状使得很难(如果不是不可能)在足够的长度上对型芯进行钻孔而不损坏型芯。

因此，即使对于具有所述极端几何形状的型芯，也存在减少或消除由在填充和凝固过程期间产生的气体引起的铸造金属部件中与型芯气体相关的缺陷的需要。

发明内容