CN111266547A

CN111266547A - 具有流道的铸件的形成方法以及通过该方法形成的铸件

Info

Publication number: CN111266547A
Application number: CN201911158719.7A
Authority: CN
Inventors: 李知容; 李喆雄; 赵永来; 柳辰昊
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2020-06-12
Anticipated expiration: 2039-11-22
Also published as: CN111266547B; EP3663016B1; EP3663016A1; US11305337B2; KR20200067485A; JP2020089916A; US20200171563A1

Abstract

本发明公开一种具有流道的铸件的形成方法，该方法可以包括：形成用填充物填充管状管体而获得的芯体；将芯体插入具有与待形成的铸件的形状对应的型腔的模具中；通过将熔汤注入型腔中执行铸造过程；以及将填充物从芯体去除，其中通过高压铸造过程执行铸造过程。

Description

具有流道的铸件的形成方法以及通过该方法形成的铸件

技术领域

本公开涉及一种铸件的形成方法，特别涉及一种具有流道的铸件的形成方法以及通过该方法形成的铸件。

背景技术

近来，随着电动车辆、混合动力车辆等的发展更加积极，诸如驱动电动机、逆变器或转换器的各种功率转换部件已经替代了诸如发动机或变速器的内燃发动机的常规部件。

与常规部件相比，这样的功率转换部件在充电以及将所充电的电力转换为待使用的功率的过程中可能产生相对更多的热量。

因此，与产生大量热量的其他部件相似，这样的功率转换部件必然需要用于冷却的流道。

如图1所示，通常为了在通过铸造过程生产的部件中形成流道，通过铸造过程形成具有流道的两个部件并且通过螺栓3等彼此联接，并且在两个部件之间插入垫圈2以确保两个部件之间的界面的气密性。以这种方式，制造具有流道4的铸件1。

在这样的常规方法中，形成铸件的过程是复杂的，因为应当分别制造两个部件，然后通过机械联接方案将两个部件彼此联接。此外，如果铸件1的内部有缺陷或垫圈2损坏，则可能引起泄漏，从而水可能渗透到功率半导体中。在这种情况下，相关系统可能发生故障，并且可能导致车辆起火。因此，需要开发一种用于增强功率转换部件的流道的坚固性的技术。

背景技术部分中包括的信息仅用于增强对本公开的一般背景的理解，并且不可以视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的暗示。

发明内容

本公开的实施例涉及一种具有流道的铸件的形成方法以及通过该方法形成的铸件，可以降低生产成本并增强内部流道的坚固性。

通过以下描述可以理解本公开的其他目的和优点，并且参照本公开的实施例，本公开的其他目的和优点将变得显而易见。同样，对于本公开所属领域的技术人员而言显而易见的是，本公开的目的和优点可以通过所要求保护的方案及其组合来实现。

根据本公开的示例性实施例，一种具有流道的铸件的形成方法可以包括：通过用填充物填充管状管体形成芯体；将芯体插入具有与待形成的铸件的形状对应的型腔的模具中；通过将熔汤注入型腔中执行铸造过程；以及从芯体去除填充物，其中通过高压铸造过程来执行铸造过程。

形成芯体可以包括：用填充物填充管状管体；以及抽取并挤压填充有填充物的管状管体；以及将管状管体弯曲成与在铸件中待形成的流道的形状对应的形状。

熔汤和管状管体可以由相同的材料形成。

管状管体可以由铝材料形成。

填充物可以是从盐、砂、铁粉和树脂覆膜砂中选择的任何一种或多种。

管状管体的厚度可以为1.25mm以上且小于4mm。

根据本公开的实施例，提供了一种通过插入铸造过程与弯曲成流道形状的管状管体整体形成的铸件，其中该管状管体由与铸件的材料相同的材料形成。

熔汤和管状管体可以由铝材料形成。

管状管体的厚度可以为1.25mm以上且小于4mm。

在根据本公开的具有流道的铸件的形成方法中，与将铸件形成为两件的具有流道的部件的常规制造方法不同，使用包括填充有填充物的管状管体的芯体将铸件整体形成为一个件(piece)。因此，具有经济上的优势。

此外，与通过常规方法制造的部件相比，不仅功率转换部件而且任何具有流道的部件都可以具有增强的坚固性。因此，可以防止诸如车辆起火的危险。

附图说明

图1示出具有流道的铸件的常规形成方法。

图2示出根据本公开的示例性实施例的具有流道的铸件的形成方法。

图3示出通过根据本公开的一个示例性实施例的方法形成的铸件的截面形状以及根据比较例的铸件的截面形状。

图4示出导热率与圆柱形管体的厚度之间的关系。

具体实施例

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员充分理解本公开的操作优点和目的。

如果在说明书中对公知功能或配置的详细描述将不必要地模糊本公开的主旨，则将简短或省略该详细描述。

图2示出根据本公开的一个示例性实施例的具有流道的铸件的形成方法。在下文中，将参照图2描述根据本公开的示例性实施例的具有流道的铸件的形成方法以及通过该方法形成的铸件。

根据本公开的示例性实施例，一种具有流道的铸件的形成方法可以包括：通过使用具有填充有填充物12的管状管体11的芯体，即所谓的“智能芯体”的铸造过程将铸件和流道整体地形成为一个件(piece)，从而可以确保流道的坚固性并且具有经济上的优势。

为了实现上述目的，在根据本公开的示例性实施例的方法中，准备待形成为流道的圆柱形管体。

尽管在附图中示出了铝管，但是本公开不限于此。

然而，在使用铝材料形成铸件的情况下，可以使用铝管。根据本公开的示例性实施例，以总重量为基准，铸件可以包括作为基材或主要成分的铝(Al)、5.0wt％以下的铜(Cu)、18.0wt％以下的硅(Si)、8.6wt％以下的镁(Mg)、3.0wt％以下的锌(Zn)、1.8wt％以下的铁(Fe)、0.6wt％以下的锰(Mn)、0.5wt％以下的镍(Ni)、0.3wt％以下的锡(Sn)。

此后，使用进料器向管状管体11填充至少80％的填充物12。

由于在最后阶段去除填充物12，所以可以使用诸如盐颗粒或砂的细颗粒作为填充物12。例如，可以使用盐、砂、铁粉等，或者可以使用树脂覆膜砂。

用填充物12填充管状管体11的原因是为了使智能芯体能够承受在压铸过程中产生的压力。

随后，通过抽取和挤压，填充有填充物12的管状管体11的截面面积减小并且长度增加，使得内部填充物可以压缩至至少约95％。

此外，在管状管体11的两端填充有树脂等，以防止内部填充物泄漏。

在管状管体11的两端填充有树脂的情况下，在随后的填充物去除过程中，将管状管体11的填充有树脂的部分切割，然后去除填充物12。

随后，通过将管状管体11弯曲成与流道的实际形状对应的形状来完成管状管体11填充有填充物12的智能芯体。

尽管在附图中示出了弯曲管状管体11的步骤，但是本公开不限于此。

在本公开中，将通过上述过程制造的智能芯体插入以目标产品的形状形成的模具中，并通过压铸进行加工，从而实现期望的铸件。

在根据本公开的示例性实施例的智能芯体中，由于被构造成形成流道的管状管体11被填充物12紧凑地填充，因此即使在高压铸造产生的高压下注入熔汤，也可以进行铸造过程而不使智能芯体变形。

此外，根据待形成的目标铸件的材料选择管状管体11的材料。

特别地，在将铝用作熔汤的情况下，管状管体11也用铝制造。因此，当在插入过程之后执行铸造过程时，管状管体11可以与铸件整体接合。在这种情况下，通过铝提高导热率，从而可以增强冷却性能。接合界面可以在30μm内形成，并且更优选地，可以在没有界面的情况下将管状管体11与铸件接合。

换句话说，尽管管状管体11和熔汤是相同的材料，并且特别是由铝材料形成，但是这意味着用于形成管状管体11和熔汤的合金的基材(base material)是彼此相同的，而合金的详细成分可能彼此不同。

如果当通过高压铸造过程形成铸件以生产铝部件时，由钢形成的管状管体用于智能芯体，则在铝表面和钢表面之间形成范围从300μm至500μm的界面，尽管没有发生不期望的压缩现象，但是可能降低导热率。

此外，如图3所示，与根据本公开的示例性实施例的智能芯体不同，在没有填充物的铝材料的管状管体20的情况下，如图所示，在高压铸造过程中可能管状管体20被压缩。因此，不可能形成正常的铸件。

如果通过插入铝管状管体的低压铸造过程或重力铸造过程形成铸件，则由于相对长的铸造过程，铝管状管体可能因受热而变形。

在完成上述浇铸过程之后，通过空气等将填充物从智能芯体中去除。因此，完成了所期望的铸件30。在此，可以根据填充物的种类来改变去除填充物的方法。

换句话说，在使用诸如盐的结晶颗粒作为填充物12的情况下，优选地采用向管状管体11施加200巴(bar)以上的水射流的物理去除方案。

在使用诸如砂的非结晶颗粒作为填充物12的情况下，可以通过将200巴以上的水射流或2巴以上的空气注入到管状管体11中来去除填充物12。

此外，在全部或部分地使用树脂覆膜砂作为填充物12的情况下，可以通过400℃以上的热处理燃烧树脂覆膜砂中包含的树脂，然后注入200巴以上的水射流或2巴以上的空气来去除填充物12。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，流道以对应于智能芯体的形状形成在铸件30中。可以通过单个铸造过程将铸件30形成为一个件。

因此，可以确保铸件中形成的流道的坚固性，并且可以降低生产成本。

此外，由于本公开的智能芯体的管状管体11在高压铸造过程中插入，因此管状管体的厚度(t)需要限制为至少1.25mm。

在管状管体11的厚度为1.25mm以下的情况下，在铸造过程中管状管体11可能在600℃以上的熔融铝中熔融。

在典型的压铸过程中，生产产品所花费的平均时间为45秒至100秒。该时间的80％用于冷却产品。

换句话说，在660℃至680℃的熔汤与管体接触之后冷却至200℃至250℃所需的时间为约35秒至约80秒。在此，管体需要承受熔汤的高温热量。如果管体的厚度小于1.25mm，则管体可能被熔汤部分熔化，从而失去其功能。

因此，优选地，根据本公开的示例性实施例的在高压铸造过程中使用的智能芯体的管体的厚度为至少1.25mm。

另外，参照图4，由于如果管体的厚度为4mm以上则导热率下降到50W/(m·K)以下，因此，就导热率而言优选的是管体的厚度小于4mm。

尽管已经针对特定实施例描述了本公开，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离所附的权利要求书所限定的本发明的思想和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

Claims

1.一种具有流道的铸件的形成方法，包括：

形成用填充物填充管状管体而获得的芯体；

将所述芯体插入具有与待形成的所述铸件的形状对应的型腔的模具中；

通过将熔汤注入所述型腔中执行铸造过程；以及

将所述填充物从所述芯体去除，

其中通过高压铸造过程执行所述铸造过程。

2.根据权利要求1所述的方法，其中形成芯体包括：

用所述填充物填充所述管状管体；以及

抽取并挤压填充有所述填充物的所述管状管体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中形成芯体包括：

将所述管状管体弯曲成与在所述铸件中待形成的所述流道的形状对应的形状。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述熔汤和所述管状管体由相同的材料组成。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述管状管体包括铝材料。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述填充物包括从盐、砂、铁粉或树脂覆膜砂中选择的任何一种或多种。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述管状管体的厚度为1.25mm以上且小于4mm。

8.一种与具有流道的管状管体整体形成的铸件，其中所述铸件和所述管状管体包括铝材料。

9.根据权利要求8所述的铸件，其中所述管状管体是弯曲的。

10.根据权利要求8所述的铸件，其中以所述铸件的总重量为基准，所述铸件包括：

作为基材的铝(Al)；

5.0wt％以下的铜(Cu)；

18.0wt％以下的硅(Si)；

8.6wt％以下的镁(Mg)；

3.0wt％以下的锌(Zn)；

1.8wt％以下的铁(Fe)；

0.6wt％以下的锰(Mn)；

0.5wt％以下的镍(Ni)；以及

0.3wt％以下的锡(Sn)。

11.根据权利要求8所述的铸件，其中所述管状管体的厚度为1.25mm以上且小于4mm。

12.根据权利要求8所述的铸件，其中所述管状管体和所述铸件之间的接合界面在30μm内。