CN107626890A - 制造金属铸件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造铝合金气缸盖的方法，其包括提供模具组件，该模具组件包括浇注系统、盖板模具以及模腔。液体铝合金以低压力泵送到模具组件的浇注系统中，并填充模腔。接着，将盖板模具从模具组件移除并且将气缸盖的盖板和燃烧室淬火。

Description

制造金属铸件的方法
技术领域
本发明涉及一种金属铸造工艺并且更具体地涉及低压力半永久铸型铝合金铸造工艺。
背景技术
此章节的陈述仅旨在提供与本发明相关的背景信息，而且也可以构成或并不构成现有技术。
当前使用许多不同的铸造工艺，这些工艺生产高性能铝合金气缸盖。低压力永久和半永久铸型铸造工艺将砂芯用于内部通道和特征件。然而，这些工艺趋于生产具有低机械特性的铸件。虽然使用称为Nemak的注册商标的工艺制造的铸件具有改进的机械特性，但该工艺由于长周期时间和低产出而趋于具有高的相关联成本。
因此，一些当前的铝铸造工艺生产具有较低机械特性的低廉铸件。其它工艺以增大的成本生产具有高机械特性的铸件。因此，本领域需要一种改进的铸造工艺，其以较低更具竞争性的成本生产高质量、高性能的铝铸件。
发明内容
本发明提供一种制造铝合金气缸盖的方法。该方法包括提供模具组件，该模具组件包括浇注系统、盖板模具以及模腔。接着，该方法将液体铝合金泵送到模具组件的浇注系统中并且填充模腔。将盖板模具从模具组件移除。接着，对气缸盖的由盖板模具形成的盖板和燃烧室表面进行淬火或者使其极为快速地冷却。
在本发明的一个方面中，提供一种包括浇注系统、盖板模具以及模腔的模具组件进一步包括提供包括上铸模和下铸模的模具组件。浇注系统包括在上铸模中，盖板模具包括在下铸模中，并且模具组件倒置。
在本发明的另一个方面中，提供一种包括浇注系统、盖板模具以及模腔的模具组件进一步包括提供主要由沙子和树脂制成并且包括由金属制成的盖板模具的模具组件。
在本发明的又一方面中，将液体铝合金泵送到模具组件的浇注系统中并且填充模腔进一步包括将液体铝合金泵送到上铸模的浇注系统中并且完全地填充模腔。
在本发明的又一方面中，将盖板模具从模具组件移除进一步包括转动模具组件并且将盖板模具从模具组件移除。
在本发明的又一方面中，将气缸盖的盖板和燃烧室表面淬火进一步包括利用空气、水或空气和水的混合物来喷涂气缸盖的盖板和燃烧室表面。
在本发明的又一方面中，该方法进一步包括在模具组件中的铸件经固化之后将填充的模具组件传递至烘箱来进行清洁和热处理。
在本发明的又一方面中，将液体铝合金泵送到模具组件的浇注系统中并且填充模腔进一步包括使用电磁铝泵将液体铝合金泵送到浇注系统中。
当结合附图时，从对用于执行本发明的最佳模式的以下详细描述中，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。
附图说明
这里描述的视图仅仅出于说明的目的并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明原理的气缸盖铸件的仰视图；
图2是根据本发明原理的气缸盖铸件的立体图；
图3是根据本发明原理的模具组件的局部组装视图；
图4是根据本发明原理的模具组件的立体剖视图；
图5是根据本发明原理的一对永久铸型插件的立体图；
图6A是在根据本发明原理的铸造方法的起始时的模具组件的端视图；
图6B是在根据本发明原理的铸造方法的起始时的模具组件的侧视图；
图7A是在根据本发明原理的铸造方法的过程中的模具组件的端视图；
图7B是在根据本发明原理的铸造方法的过程中的模具组件的侧视图；
图8A是在根据本发明原理的铸造方法的过程中的模具组件的端视图；
图8B是在根据本发明原理的铸造方法的过程中的模具组件的侧视图；
图9是在根据本发明原理的铸造方法的步骤期间的模具组件的立体仰视图，以及
图10是示出根据本发明原理的方法的流程图。
具体实施方式
参照视图，其中，类似的附图标记指代类似的部件，在图1和2中，示出根据本发明示例的使用半永久铸型铸造方法生产的铝合金气缸盖10并且现将对此进行描述。通常，气缸盖10尤其是包括如下特征件，例如盖板12、燃烧室14、进气和排气端口16、凸轮轴轴承18、火花塞孔20、水套开口22以及油通道24。更具体地说，气缸盖10的至少部分地在铸造工艺期间形成的重要特征件包括盖板12和燃烧室14。盖板12和燃烧室14的产品规格通常比气缸盖10的其它区域需要更高的产量和拉伸强度。例如，铝合金的较快速冷却速率产生更细微的微结构；大致20μm树状臂间距(DAS)。气缸盖10的以较慢速率冷却的其它区域会产生约60μm的DAS。
现转向图3，说明用在铸造方法中以根据本发明的方法生产气缸盖10的模具组件30并且现将对此进行描述。该特定的模具组件30在模腔8中产生两个气缸盖10铸件，该模腔通过多个砂芯32和砂模34形成。砂芯32形成气缸盖10的铸件的外部特征件的一部分以及所有内部特征件，并且例如包括两个端部型芯36、两个侧部型芯38、两个中心型芯40、两个顶盖型芯42、两个排气端口型芯44、两个进气端口型芯46、两个水套型芯48以及两个排油型芯50。砂模34包括上部铸模或上铸模62和下部铸模或下铸模64。在模具组件30的组装期间，所有砂芯32以指定的顺序插入到下铸模64中。一旦砂芯32就位，上铸模62就放置在经组装砂芯32的顶部上，由此将砂芯32固定就位。一些砂芯32可能需要粘合剂、螺钉以及其它保持机构来将砂芯32保持就位。然而，此类实践在本发明的范围内。
尤其需要关注的是，上铸模62和下铸模64所包括的特征件。上铸模62连同接收砂芯32的上部分一起包括浇注系统66，用以接收液体金属并且将其馈给模具组件30。虽然在图3中可观察到浇注系统66的一部分，在图4和7B中更完整地示出浇注系统66。上铸模62的浇注系统66包括入口68、浇口70以及多个立管72。更确切地说，入口68接收来自诸如电磁泵的金属源的液体金属；并且将液体金属传递至浇口70。浇口70通过浇口70的直径和形状来控制液体金属的流动速率和湍流。浇口70与多个立管72连通并且将液体金属馈给至这些立管，这些立管再馈给模具组件30的模腔8。
下铸模64是砂模34并且包括一对盖板模具74，该对盖板模具形成气缸盖10的盖板12和燃烧室14。单独地，在图5中示出盖板模具74。盖板模具74较佳地由工具钢制成并且在砂芯32组装到模具组件30中之前放置在下铸模64中。由于盖板模具74由与砂芯32或者砂模34不同的材料制成，因而盖板模具74在铸造金属的固化期间用作冷却物或散热片并且与通过砂芯32和砂模34的砂子所提供的相比提供较高的冷却速率。
现转向图6A和6B至9，说明用于制造铸造铝合金气缸盖10的方法的步骤并且现将对此进行描述。在检查和组装模具组件30之后，模具组件30插入到机器中、通过液压夹持机构固定并且倒置，以使得模具组件30的上铸模62且由此浇注系统66如图6A和6B中所示颠倒。液体铝的低压力源提供给浇注系统66的入口68。液体铝首先在到达模腔8之前填充浇口70和立管72，然后首先填充气缸盖10的顶部分。在液体铝完全地填充模腔8时，机器使得经填充模具组件30围绕转动轴线j转动，以使得入口68仍接收低压力液体铝，并且模具组件30定位成使得上铸模62位于下铸模64之上。在该工艺的该时点处，液体铝的低压力源停止泵送。模具组件30如图7A和7B所示处于直立位置中，且进入模具组件30的最后液体铝且由此最热的液体铝处于浇注系统66的立管72中。所要固化的第一液体铝位于盖板12和燃烧室14中。
该方法的下一步骤在图8A和8B中说明，例如盖板模具74从下铸模64移除，以产生对于盖板12和燃烧室14的经固化表面的访问口76。盖板模具74经冷却、清洁并且重新插入到新的模具组件30中。如图9中所示，模具组件30定位在淬火系统78之上。淬火系统78通过下铸模64的访问口76引入加压水喷雾80，从而以比由盖板模具74所提供的甚至更高的冷却速率来进一步冷却盖板12和燃烧室14。加压水喷雾80持续规定的时间。淬火系统78还可包括强制空气或水雾冷却系统，而不会偏离本发明的范围。然后，将模具组件30装载到托盘或搁架上并装载到烘箱中用于除砂和第一热处理。
现参照图10，现将描述示出用于制造铝合金气缸盖10的方法100的流程图。方法100以第一步骤102开始，在该第一步骤中，提供倒置的模具组件30。模具组件30包括模腔8、具有浇注系统66的上铸模62以及具有一对盖板模具74的下铸模64。模具组件30倒置，以使得上铸模62位于下铸模64下方。第二步骤104使用低压力液体铝源来填充浇注系统66和模腔8。第三步骤106转动或倒置模具组件30，以使得上铸模62位于下铸模64之上。第四步骤108将盖板模具74从下铸模64中移除。第五步骤110将冷却水喷涂到气缸盖10的盖板12和燃烧室14上。第六步骤112将模具组件30放置在烘箱中用于除砂和热处理。
虽然已详细地描述了用于执行本发明的最佳模式，但本发明相关领域的那些技术人员会认识到在所附权利要求范围内的用于实践本发明的各种替代设计和示例。

Claims (8)

1.一种制造铝合金气缸盖的方法，所述方法包括：
提供模具组件，所述模具组件包括浇注系统、盖板模具以及模腔；
将液体铝合金泵送到所述模具组件的所述浇注系统中并且填充所述模腔；
将所述盖板模具从所述模具组件移除；
将所述气缸盖的由所述盖板模具形成的盖板和燃烧室表面淬火。
2.根据权利要求1所述的制造铝合金气缸盖的方法，其中，提供包括浇注系统、盖板模具以及模腔的模具组件进一步包括提供包括上铸模和下铸模的模具组件，并且其中，所述浇注系统包括在所述上铸模中，所述盖板模具包括在所述下铸模中，并且所述模具组件倒置。
3.根据权利要求1所述的制造铝合金气缸盖的方法，其中，提供包括浇注系统、盖板模具以及模腔的模具组件进一步包括提供主要由砂芯制成并且包括由金属制成的盖板模具的模具组件。
4.根据权利要求2所述的制造铝合金气缸盖的方法，其中，将液体铝合金泵送到所述模具组件的所述浇注系统中并且填充所述模腔进一步包括将液体铝合金泵送到所述上铸模的所述浇注系统中并且完全地填充所述模腔。
5.根据权利要求1所述的制造铝合金气缸盖的方法，其中，将所述盖板模具从所述模具组件移除进一步包括转动所述模具组件并且将所述盖板模具从所述模具组件移除。
6.根据权利要求5所述的制造铝合金气缸盖的方法，其中，将所述气缸盖的盖板和燃烧室表面淬火进一步包括利用空气、水或空气和水的混合物来喷涂所述气缸盖的所述盖板和所述燃烧室表面。
7.根据权利要求1所述的制造铝合金气缸盖的方法，进一步包括将填充的模具组件传递至烘箱用于除砂和热处理。
8.根据权利要求1所述的制造铝合金气缸盖的方法，其中，将液体铝合金泵送到所述模具组件的所述浇注系统中并且填充所述模腔进一步包括使用电磁铝泵将液体铝合金泵送到所述浇注系统中。
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