CN103124853B - 用于制造涡轮增压器壳体的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造铸件特别是涡轮增压器壳体的方法，其中，用于形成铸件的至少一个模制件分别具有分隔面，该分隔面相对于铸件的纵轴线以预定的角度布置，其中，设置有至少一个砂芯件。

Description

用于制造涡轮增压器壳体的方法

本发明涉及一种用于制造壳体特别是涡轮增压器壳体的方法以及一种按照该方法制得的壳体。

由现有技术已知，采用浇铸方法制造涡轮增压器壳体。铸模结构经过设计，从而利用支撑在外模（Außenform）中的单独的油砂芯（Ölkern）和水冷砂芯（Wasserkern）。

本发明的目的是，提出一种用于制造壳体特别是涡轮增压器壳体或者涡轮增压器壳体的一部分的方法。

该目的通过一种用于制造壳体的具有权利要求1或权利要求2或权利要求3的特征的方法得以实现。

据此，根据本发明，提出一种用于制造铸件特别是涡轮增压器壳体的方法，其中，用于形成铸件的至少一个模制件分别具有分隔面，该分隔面相对于铸件的纵轴线以预定的角度布置，其中，设置有至少一个砂芯件。

该方法在此具有的优点是，模制件可以在砂箱的一个模具半部中形成，且砂芯件可以放置在这个模具半部中。由此能以较高的精确度制造铸件，这是因为该模制件并未沿着其纵轴线分成两个模制件，这两个模制件分别在砂箱的两个模具半部中形成，然后通过在砂箱中的组装而形成铸件的模具。

替代地，铸件的模具可以例如完全地或者基本完全地在砂箱的一个模具半部中形成，而在另一个模具半部中例如基本上仅设置有给料器。

此外，提出一种用于制造铸件的方法，其中，设置有至少一个模制件和至少一个第一砂芯件，其中，第一砂芯件形成铸件的外表面的至少一部分。

该方法在此具有的优点是，能制得具有复杂结构或形状的外表面，这是因为在浇铸之后例如能机械地通过振动把砂芯件毁掉，或者利用浇铸时的热量把砂芯件的型砂的粘合剂毁掉，从而砂芯件自动脱落。

另外，提出一种用于制造铸件的方法，其中，设置有至少一个模制件和至少两个砂芯件，其中，这两个砂芯件可相互嵌套，且可相对于砂箱的一个模具半部定位。

该方法在此具有的优点是，由此以较高的精确度制得铸件。在此，制造误差可以被减小到例如过程可靠的+/-0.5mm。

本发明的有利设计和改进可由从属权利要求以及参照附图所做的说明得到。

在本发明的一种实施方式中，铸件是涡轮增压器的壳体，例如是增压器壳体或叶轮壳体或这种壳体的一部分。

在本发明的另一种实施方式中，第一砂芯件是水套砂芯件。通过这种方式能非常简单地制造带有冷却的相应的涡轮增压器壳体，其方式为，把冷却套内置到壳体中或者与该壳体一体地构造。

根据本发明的另一种实施方式，设置有第二砂芯件。第一和第二砂芯件在此可彼此嵌套，且可例如相对于砂箱的一个模具半部定位。这具有的优点是，能以较高的精确度制得铸件。

在本发明的另一种实施方式中，模制件具有分隔面，该分隔面相对于铸件的纵轴线以预定的角度布置，例如以基本上90°的角度布置，其中，模制件例如可在砂箱的一个模具半部中形成。在此，至少一个砂芯件也可以具有分隔面，该分隔面相对于铸件的纵轴线以预定的角度布置，例如以基本上90°的角度布置。这具有的优点是，铸件的模具可以在一个模具半部中形成，而与沿着纵轴线分隔因而可以在砂箱的两个模具半部中形成的铸件相反。

在本发明的另一种实施方式中，第二砂芯件例如是油砂芯件。这具有的优点是，可以在涡轮增压器的壳体中内置进油口和放油口，用于给增压器供应以润滑剂。

在另一种实施方式中，至少一个砂芯件或两个砂芯件形成铸件的外型体或外表面的一部分。这具有的优点是，能形成具有复杂结构或形状的外表面，这是因为相应的砂芯件为了从铸件中去除而被毁掉。

根据本发明的另一种实施方式，模制件或一个砂芯件或多个砂芯件的结构基本上完全地或者几乎完全地在砂箱的一个模具半部中形成。由此能够以较高的精确度制得铸件，而且在上面的模具半部与下面的模具半部之间的分隔面的区域中不会产生难看的毛边。

在本发明的另一种实施方式中，相应的砂芯件可由型砂和适当的粘合剂制成，从而该砂芯件为了去除而能够轻易地再毁掉。但原则上也可以使用一个或多个由其它材料构成的砂芯件，这种材料例如要么蒸发、熔化或者以其它方式分解（比如聚苯乙烯），要么在浇铸之前熔化（比如蜡、合成树脂）。

下面借助在示意图中给出的实施例详述本发明。其中：

图1为根据现有技术的砂箱（Formkasten）的剖视图，其设置有一个坯件（Rohteil）和一个砂芯件（Kernelement）；

图2为根据本发明的砂箱的剖视图，其设置有一个坯件和两个砂芯件；

图3为根据本发明的另一实施例的砂箱的剖视图，其设置有一个坯件和两个砂芯件；

图4为坯件以及用于形成根据本发明的涡轮增压器的增压器壳体的水套砂芯（Wassermantelkern）和油室砂芯（Ölraumkern）的分解图；

图5示出砂箱的下砂箱侧，其中示出根据图3的坯件和水套砂芯和油室砂芯处于组装的状态下；和

图6示出砂箱的相应的上砂箱侧。

在所有附图中，相同的或功能相同的部件和装置―只要未做另外说明―标有相同的附图标记。

在图1中首先示出用于由浇铸材料制造坯件的砂箱10。该砂箱10在此非常简化地示出。为明了起见，这里省去示出用于供给液态浇铸材料的给料器。此外未示出拨模斜度（Formschräge）。

砂箱10中的坯件或坯件的压痕部（Abdruck）12在纵向上被分隔。这意味着，砂箱10的上砂箱14和下砂箱16分别具有柱体半部的压痕部12，其中，两个箱14、16在组装状态下形成坯件的完整的柱形压痕部12。

为了形成坯件的空腔，这里在下砂箱16中装入由型砂构成的相应的柱形的砂芯件18，如图1中所示。在浇铸之后，在铸件冷却后例如通过振动在机械上又将砂芯件18毁掉，以便将其再从制好的铸件中去除。

但例如也有些砂芯件以适当方式选取型砂的粘合剂，使得其尽可能利用在浇铸时产生的热量毁掉，由此使得砂芯件以后自动脱落，而不必像此前所述的那样利用机械方式毁掉。

在图2中现在示出了按照本发明将坯件或其模制件（模型体）及其砂芯件18布置在砂箱10中的一个实施例。与现有技术相反，坯件或其模制件在此未被纵向分隔，而是替代地在下砂箱16中形成坯件或其模制件（模型体），如在图2中用模制件的压痕部12示出。在这里，模具可以替代于被纵向分隔，而被水平地分隔或者在垂直于坯件的纵轴线22的平面上被分隔。在此可以在下砂箱16中形成坯件的模制件，坯件的模制件也可以在上砂箱14中形成，如在图2中用虚线示出。

此外，为了形成浇铸件的空腔，采用两个相应的砂芯件18。通过一个或多个例如设置在上砂箱14中的给料器24来引入液态的浇铸材料。

图2中的视图在此极其简化，且纯粹是示意性的。尤其砂芯件18的形状和坯件或其模制件（模型体）的压痕部12非常简化地示出，且仅仅是示范性的。这里例如并未示出拨模斜度。相应的情况例如也适用于用来引入液态浇铸材料的给料器24的形状、布置方式和数量。此外，对坯件的在图2中示出的壁区段26、28进行如下假定：它们相互连接，但这在图2中未示出。图2中的简化图仅用来介绍用于布置模制件和相应的砂芯件18的一个范例。本发明并不局限于该范例。

按照如图2中所示的范例，第一砂芯件18形成以后的浇铸件的第一空腔。此外，第二砂芯件18形成以后的浇铸件的第二空腔。在这里，按照当前的范例，以后的浇铸件的外壁30在下砂箱16中由模制件（模型体）的压痕部12构成。

现在根据本发明的另一范例在图3中示出用于把坯件或其模制件（模型体）及其砂芯件18布置在砂箱10中的一个实施例。在此，首先在砂箱10中形成坯件或模制件（模型体）的压痕部12，然后又把坯件或模制件取出。之后，可以有选择地例如把一个或多个砂芯件18设置在或定位在模制件的压痕部12中。在当前情况下，第一砂芯件18经过适当构造，使得它能装入到坯件或其模制件的压痕部12中，以便形成以后的铸件的外壁30。

而第一砂芯件18形成以后的铸件的外壁30，第二砂芯件18又形成以后的铸件的空腔及其内壁。第二砂芯件18在此相应地例如装入到第一砂芯件18中。如同图2中的实施例一样，图3中的实施例也示意性地且非常简化地示出。

此外，在图4中示出了本发明的另一实施例的分解视图。在此作为砂芯件18，图4中示出了用于形成涡轮增压器的增压器壳体的砂芯件38、40。由此设置了坯件或其模制件20（模型体）（图4），其在当前范例中（图4）由放油口36和接水孔（来自后续的水套砂芯件38）构成。

此外，作为砂芯件18，设置有水套砂芯件38以及油室砂芯件40，用于在增压器壳体周围形成水套，以便能在以后附加地冷却处于工作中的增压器壳体。此外，油室砂芯件40被设置用于在以后给增压器壳体的支撑件输送润滑剂。

与比如在图1中示出的现有技术相反，坯件或其模制件20（模型体）并未在纵向上或者沿着其纵轴线分隔。替代地，根据本发明的新设计方案基于一种紧凑的模具结构。在这种情况下，水套砂芯件38和油室砂芯件40例如分别形成壳体的外型体的部分轮廓。在此，待制造的增压器壳体的模制件20、水套砂芯件38和油室砂芯件40的相应的分隔面并非像现有技术中那样在纵向上或者沿着如图1的范例中所示的纵轴线42伸展，而是所述分隔面例如基本上垂直于待制造的壳体的纵轴线42伸展。油室砂芯件40的分隔面44在此示范性地用阴影线在图4中示出。原则上也可以规定，至少一个分隔面相对于纵轴线42倾斜一个大于或小于90°的角度，这要视功能和使用目的而定。

利用例如在图4中示出的紧凑的模具结构，可以实现使得壳体的内型体相对于外型体精确地定位。用于机械加工的初始着手点（未示出）也可以置于外型体的由油室砂芯件40和水套砂芯件38构成的面上。

由于模具结构和砂芯结构，例如可以借助油室砂芯件40和水套砂芯件38以及模具半部（这里为下砂箱16）在几何形状上完整地产生水冷的增压器壳体。换句话说，待制造的铸件的模具完全在下砂箱中形成，其具有必需的砂芯件，相仿地比如在图3的范例中示出。但原则上也可以使得待制造的铸件的模具在上砂箱和下砂箱14、16中形成，包括所需的砂芯件在内，比如在图2的范例中用虚线示出。

如图5的立体图所示，首先在砂箱中形成坯件或其模制件（模型体），以便形成并接下来再取出相应的压痕部12。在坯件或其模制件（模型体）的压痕部12中，例如可以有选择地使用或放置一个或多个砂芯件18。

两个砂芯件18，即水套砂芯件38和油室砂芯件40，在此例如彼此嵌套（也参见图6），且相对于下砂箱模具定位，或者在此相对于下砂箱模具中的模制件（模型体）的压痕部12定位。为明了起见，这里省去了下砂箱模具。

在如图5所示的当前情况下，油室砂芯件40安置在水套砂芯件38中，且相对于下砂箱模具（未示出）定位，或者相对于下砂箱模具中的模制件20或坯件的压痕部12定位。这能实现把相对于基准面的实体误差限制到例如过程可靠的+/-0.5mm。利用所述布置方式的这种较高的精确度，在安装空间给定的情况下，由于在两个砂芯件18、38、40之间或者在内轮廓与外轮廓之间的壁厚误差范围小，能实现水通道中的增大的横截面。该较大的横截面引起改善散热，此外，由于改善了可接近性，能实现过程可靠地去除在例如应用于汽车的小型涡轮增压器壳体的水通道和油室中的浇铸残余。

在图6中从砂箱的上砂箱侧的方向示出了立体图。为明了起见，这里也省去了上砂箱和下砂箱。由图6中的极其简化且示意性的视图可见，砂芯件18彼此嵌套，也就是说，油室砂芯件40布置或安置在水套砂芯件38中。

尽管上面已借助优选的实施例介绍了本发明，但其并不局限于此，而是可以采用多种多样的方式予以改型。在这里，前述实施方式特别是其各个特征可相互组合。

根据用于制造增压器壳体的实施例，例如也可以按照这种方式制造涡轮机壳体或压缩机壳体。涡轮机壳体在此例如也可以构造有用于冷却的水套。在此原则上也可以给待制造的铸件的部件沿纵向设置例如在图1中示出的分隔面。

比如在图2-5的实施例中所示的砂芯件18、38、40例如可以由带有适当粘合剂的型砂制成，如此前参照图1中的现有技术所述。但也可以采用用于制造砂芯件18、38、40的其它材料或材料组合。

此外，砂芯件的数量、其形状和布置方式等，以及模制件的数量、其形状和布置方式等，可以根据待制造的铸件任意地改变。相应的情况也适用于对进油口和/或放油口以及接水孔的设置。它们可以任意地设计和根据需要来设置或省去。例如可以设置一种涡轮增压器壳体，其带有或者也可以不带有一个或多个冷却套。

作为用于增压器壳体的浇铸材料，例如可以规定铸钢和铸铁合金及其变型，比如D5、Simo、1.4848、1.4849等。但这仅仅是可以用来制造壳体的材料的范例。本发明并不局限于这些材料。

Claims (13)

1.一种用于制造铸件的方法，其中，用于形成铸件的至少一个模制件（20）分别具有分隔面，该分隔面相对于铸件的纵轴线（42）以预定的角度布置，其中，至少设置有第一砂芯件和第二砂芯件，并且所述模制件并未沿着其纵轴线分隔，其中第一和第二砂芯件相互嵌套，且相对于砂箱（10）的一个模具半部定位，并且其中第一砂芯件形成铸件的外表面的至少一部分。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，铸件是涡轮增压器的壳体，或者是涡轮增压器壳体的一部分。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，第一砂芯件是水套砂芯件。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，模制件（20）具有分隔面，该分隔面相对于铸件的纵轴线（42）以90°的角度布置，其中，模制件（20）在砂箱（10）的一个模具半部中形成。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个砂芯件具有分隔面（44），该分隔面相对于铸件的纵轴线（42）以预定的角度布置。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，该分隔面（44）相对于铸件的纵轴线（42）以90°的角度布置。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第二砂芯件是油砂芯件。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个砂芯件形成铸件的外型体或外表面的至少一部分。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，模制件（20）或多个砂芯件的结构可完全地在砂箱（10）的一个模具半部中形成。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，相应的砂芯件可由型砂和适当的粘合剂制成。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，铸件由铸钢合金或铸铁合金制成。

12.一种铸件，其采用根据权利要求1-11中任一项的方法制得。

13.如权利要求12所述的铸件，其特征在于，铸件是涡轮增压器的增压器壳体或叶轮壳体，或者是增压器壳体或叶轮壳体的一部分。