CN114192746B - 用于制造铸件的高吸热型芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造铸件的高吸热型芯。用于制造铸造部件的高吸热铸件型芯包括型芯主体。型芯主体的至少一部分由金属粉末限定。金属粉末被配置成在部件的冷却及其凝固期间从铸造部件吸收热能。型芯主体可以附加地由与金属粉末成分接触的砂子成分限定。也想到了通过使用高吸热铸件型芯制造铸造部件的系统和方法。

Description

用于制造铸件的高吸热型芯

技术领域

本公开涉及用于制造铸造部件的高吸热型芯。

背景技术

铸造是一种制造工艺，其中液体材料通常被浇注到包含期望形状的中空型腔的模具中，且然后被允许凝固。凝固的零件也被称为铸件，其从模具被弹出或破裂出来以完成工艺。铸造通常被用于制造以其它方式难以或无法经济地制造的复杂形状。砂型铸造（又被称为砂型模具铸造）是以使用砂子作为模具材料为特征的金属铸造工艺。术语“砂型铸件”也可以指通过砂型铸造工艺生产的物体。

某些笨重的设备，如机床床身、船舶推进器、内燃发动机部件（诸如缸盖、发动机缸体和排气歧管）等，可能更容易铸造成所需的大小，而不是通过联结几个小件来制造。通常通过在模型（称为模样（pattern））周围压实砂子、通过直接在砂子上雕刻或通过3D打印来产生模具型腔和浇口系统。模具包括流道和冒口，其通过充当贮存器来馈给铸件凝固时的收缩，从而使得熔融金属能够填充模具型腔。在铸造工艺期间，金属首先被加热直到其变成液体，且然后在经过一定的熔体处理（诸如脱气、添加晶粒细化剂和调整合金元素含量）之后被浇注到模具中。在从液体金属吸热之后，模具逐渐升温。因此，熔融金属被持续冷却，直到其凝固。在凝固零件（铸件）被取出模具且随后落砂之后，去除铸件（诸如流道和冒口）中的过量材料。

型芯通常被用于具有内部型腔和凹角（即内角大于180度）的砂型铸造部件。例如，型芯被用于限定发动机缸体、缸盖和排气歧管中的多个通路。型芯通常是由诸如砂子、粘土、煤和树脂的材料构成的一次性物品。型芯材料通常具有：足够的强度以便在生料状态下被搬运，且尤其是在压缩状态下被搬运，以便承受铸件的力，例如材料重量；足够的渗透性以允许气体逸出；良好的耐火性以承受铸造温度。因为型芯在从凝固铸件移除之后通常被毁坏，所以型芯材料通常被选择成允许型芯在落砂期间被破坏。型芯材料通常被回收。

发明内容

用于制造铸造部件的高吸热铸件型芯包括型芯主体。型芯主体的至少一部分由金属粉末限定。金属粉末被配置成在部件的冷却及其凝固期间从铸造部件吸收热能。

型芯主体可以附加地由与金属粉末成分（fraction）接触的砂子成分限定。

型芯主体可以包括砂子主体部段和混合材料主体部段。在这样的实施例中，混合材料主体部段可以包括与芯砂成分混合的金属粉末成分。

金属粉末成分可以被磁化从而维持金属粉末成分的结构和空间完整性。

砂子成分可以限定被配置成保留金属粉末成分的通道。

通道可以保留与芯砂成分混合的金属粉末成分。

金属粉末成分可以包括铝、铜、青铜、铁和钢中的至少一种的颗粒。

型芯主体可以由外部表面限定。此外，型芯主体可以包括在外部表面上的涂层，该涂层在被定位成接触铸造部件且被配置成最小化型芯主体对铸造部件的内部特征件的粘附。

涂层可以包括陶瓷、氮化物、硅和钛中的一种。

涂层可以具有50纳米至5微米的范围内的厚度。

也公开了使用这样的高吸热铸件型芯制造铸造部件的系统和方法。

本发明还提供了以下方案：

方案1. 一种用于制造铸造部件的高吸热铸件型芯，所述型芯包括：

型芯主体，所述型芯主体的至少一部分由金属粉末限定，其中，所述金属粉末被配置成在所述部件的冷却及其凝固期间从所述铸造部件吸收热能。

方案2. 根据方案1所述的铸件型芯，其中，所述型芯主体附加地由与所述金属粉末成分接触的砂子成分限定。

方案3. 根据方案2所述的铸件型芯，其中，所述型芯主体包括砂子主体部段和混合材料主体部段，并且其中，所述混合材料主体部段包括与芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

方案4. 根据方案2所述的铸件型芯，其中，所述金属粉末成分被磁化从而维持所述金属粉末成分的结构和尺寸完整性。

方案5. 根据方案2所述的铸件型芯，其中，所述砂子成分限定通道，并且其中，所述通道保留所述金属粉末成分。

方案6. 根据方案5所述的铸件型芯，其中，所述通道保留与所述芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

方案7. 根据方案2所述的铸件型芯，其中，所述金属粉末成分包括铝、铜、青铜、铁和钢中的至少一种的颗粒。

方案8. 根据方案1所述的铸件型芯，其中，所述型芯主体由外部表面限定，并且其中，所述型芯主体包括在所述外部表面上的涂层，该涂层被定位成接触所述铸造部件且被配置成最小化所述型芯主体对所述铸造部件的所述内部特征件的粘附。

方案9. 根据方案8所述的铸件型芯，其中，所述涂层包括陶瓷、氮化物、硅和钛中的一种。

方案10. 根据方案8所述的铸件型芯，其中，所述涂层具有在50纳米至5微米的范围内的厚度。

方案11. 一种用于制造铸造部件的系统，所述系统包括：

模具，所述模具具有限定内型腔的第一半部和第二半部，所述内型腔被配置为形成铸造部件的外部形状；

高吸热铸件型芯，所述高吸热铸件型芯被布置在所述模具的所述内型腔内并且被配置成限定所述铸造部件的内部特征件，所述铸件型芯包括：

型芯主体，其至少一部分由金属粉末限定；

其中：

所述金属粉末被配置成在所述部件的冷却及其凝固期间从所述铸造部件吸收热能；并且

所述铸件型芯被配置成在其凝固之后从所述铸造部件落砂期间被移除；以及

机构，所述机构用于将熔融材料引入到所述型腔中以形成所述铸造部件，以致所述熔融材料流动到所述型腔中和混合型芯周围以形成所述铸造部件的所述外部形状和所述内部特征件。

方案12. 根据方案11所述的系统，其中，所述型芯主体附加地由与所述金属粉末成分接触的砂子成分限定。

方案13. 根据方案12所述的系统，其中，所述型芯主体包括砂子主体部段和混合材料主体部段，并且其中，所述混合材料主体部段包括与所述芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

方案14. 根据方案12所述的系统，其中，所述金属粉末成分被磁化从而维持所述金属粉末成分的结构和尺寸完整性。

方案15. 根据方案12所述的系统，其中，所述砂子成分限定通道，并且其中，所述通道保留所述金属粉末成分。

方案16. 根据方案15所述的系统，其中，所述通道保留与芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

方案17. 根据方案12所述的系统，其中，所述金属粉末成分包括铝、铜、青铜、铁和钢中的至少一种的颗粒。

方案18. 根据方案11所述的系统，其中，所述型芯主体由外部表面限定，并且其中，所述型芯主体包括在所述外部表面上的涂层，该涂层被定位成接触所述铸造部件且被配置成最小化所述型芯主体对所述铸造部件的所述内部特征件的粘附。

方案19. 根据方案18所述的系统，其中，所述涂层包括陶瓷、氮化物、硅和钛中的一种。

方案20. 根据方案18所述的系统，其中，所述涂层具有在50纳米至5微米的范围内的厚度。

当根据结合附图和所附权利要求获得时，从用于执行所述公开内容的实施例和最佳模式的以下详细描述将容易地明白本公开的以上特征和优点及其它特征和优点。

附图说明

图1是根据本公开的铸造部件的实施例的示意性局部视图，其具有通常借助于铸件型芯形成的内部特征件。

图2是根据本公开的由金属粉末限定的高吸热铸件型芯的实施例的示意性顶部立体图，其被用于制造图1中所示的铸造部件的内部特征件。

图3是根据本公开的高吸热铸件型芯的另一实施例的示意性顶部立体图，其被用于制造图1中所示的铸造部件的内部特征件，具体型芯实施例由砂子成分和金属粉末成分的组合来限定。

图4是根据本公开的高吸热铸件型芯的另一实施例的示意性顶部立体图，其被用于制造图1中所示的铸造部件的内部特征件，具体型芯实施例具有砂子主体部段和单独的混合材料主体部段，混合材料主体部段均具有砂子成分和金属粉末成分二者。

图5是根据本公开的高吸热铸件型芯的另一实施例的示意性顶部立体图，其被用于制造图1中所示的铸造部件的内部特征件，具体型芯实施例具有砂子主体部段和单独的金属粉末部段。

图6是根据本公开的高吸热铸件型芯的另一实施例的示意性顶部立体局部剖视图，其被用于制造图1中所示的铸造部件的内部特征件，具体型芯实施例具有砂子成分，其限定用于固持金属粉末成分的通道。

图7是根据本公开的具有涂层的高吸热铸件型芯的实施例的示意性横截面主视图。

图8是根据本公开的制备用于生产铸造部件的图2-7中所示的高吸热铸件型芯的方法的流程图。

图9是根据本公开的用于制造图1中所示的铸造部件的系统的示意图，该系统包括图2-7中所示的高吸热铸件型芯。

具体实施方式

诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等等的术语在本公开中被用于描述附图并且不代表对由所附权利要求限定的本公开的范围的限制。

参考图1，描绘了铸造部件10。铸造部件10具体地是“砂型铸件”，也被称为砂型模具铸件。大体而言，砂型铸件是通过使用砂子作为模具材料产生的金属铸件。铸造部件10可以是具有集成排气歧管的缸盖（图1中所示），其诸如用于内燃汽油发动机或者柴油发动机（未示出）。铸造部件10的单独的实施例可以被配置成机器、工业设备等的另一零件。

如图1的每个中所示，铸造部件10包括内部特征件12，诸如内部型腔、凹角（大于180度的内角）或者在铸造工艺期间通过使用型芯形成的通路。在铸造部件10的具体缸盖实施例中，内部特征件12被具体描绘为会合到排气收集器中的集成排气歧管的排气通路或流道。大体而言，型芯是由具体选择成允许在其在模具中凝固后将主题型芯从铸造部件10移除的材料构成的一次性物品。在铸造工艺期间，熔融金属通常以一定速率凝固，该速率取决于模具的设计和型芯的导热性。

大体而言，凝固速率越快，则铸造材料微观结构越精细且铸件的机械性能越高。通常，砂芯具有低的导热性并且影响在完成的铸件中的粗糙的材料微观结构和低的材料性能。例如，当铸造部件（如缸盖）经受发动机耐久性测试或道路使用时，由于特定区域承受较高的热应力和机械应力，在使用砂芯的情况下的在排气歧管壁14周围的铸造部件10的凝固期间的低冷却速率会导致裂纹16（如图1中所示）。如下文具体描述的，可以想到各种配置的高吸热铸件型芯以便增加液体金属的局部凝固速率并增强铸造部件10的局部材料性能。

通常通过将芯砂引入到被具体配置的芯箱（例如半芯箱、堆芯箱、分芯箱和成组芯箱）中来生产砂芯。可向芯砂添加特定的粘合剂，以增强型芯强度。干的砂芯通常在堆芯箱中生产，其中砂子被装入箱中并且被刮平至与箱的顶部齐平。通常由木头或金属配置的板被放置在箱上方，并且之后在板就位的情况下箱被翻转，以致形成的型芯部段可以从芯箱掉出。形成的型芯部段之后被烘烤或以其它方式硬化。对于复杂形状型芯，多个型芯部段可以被热胶粘在一起或使用其它附接方法被联结。

简单形状单件式砂芯也可以在分芯箱中被生产。典型的分芯箱由两个半部制成并且具有至少一个孔以用于引入用型芯的砂子。可以通使用专门配置的型芯生产挤出机来产生具有恒定横截面的型芯。之后得到的挤出件被切割成恰当的长度并被硬化。具有更复杂形状的单件式型芯可以以类似于注塑成型和压铸的方式被制造。在提取和组装（如有必要）型芯部段后，可锉平或打磨得到的型芯的表面上的粗糙点。最后，型芯被轻轻涂覆有石墨、二氧化硅或云母，以赋予型芯更平滑的表面精整度以及更好的耐热性。

在图2-5中的各种配置中示出的高吸热铸件型芯20被配置成解决铸造部件10的与热应力有关的裂纹16，诸如在壁14附近。铸件型芯20被具体配置成用于制造铸造部件10，并且更具体地用于形成内部特征件12。高吸热铸件型芯20具有型芯主体22，其由外部形状22A限定并且被配置成限定铸造部件10的内部特征件12。型芯主体22包括由金属粉末限定的其至少一部分。具体地，在一种实施例中，如图2中所述，型芯主体22可以由金属粉末限定并完全由金属粉末形成。其中整个型芯主体22被配置成在其冷却和凝固期间从铸造部件10吸收热能。

在另一实施例中，如图3中所示，型芯主体22可以包括砂子成分24和金属粉末成分26。在型芯主体22的这种组合结构中，砂子成分24接触金属粉末成分26，并且这两个成分一起限定外部形状22A。在图3的具体实施例中，金属粉末成分26分散通过砂子成分24，并且被具体配置成在铸造部件10的形成和凝固期间从熔融金属吸收热能。砂子成分24和金属粉末成分26中的每个可以形成型芯主体22的大或小部分，相对彼此具有具体布置，如铸造部件10的结构要求所必需的，即其机械性能所必须的。可以基于使用计算机辅助工程（CAE）在部件10的铸造期间获取的实验数据来优化型芯主体22中的芯砂成分24和金属粉末成分26的优化组合以及主题成分的适当几何结构。

型芯主体22可以由以特定比例与砂子成分24混合的金属粉末成分26来限定以便控制熔融金属在其凝固期间的冷却速率。型芯主体22可以在芯箱中形成，其中砂子成分24和金属粉末成分26以所需比例预混合，该比例可以跨型芯主体局部变化。如图4中所示，型芯主体22可以包括由生料砂子的主体限定且没有金属粉末成分与其混合的砂子主体部段22-1以及单独的混合材料主体部段22-2。根据本公开，混合的材料主体部段22-2可以具体包括与芯砂成分24混合的金属粉末成分26。

在单独的实施例中，如图5中所示，金属粉末成分26可以局部集中在金属粉末主体部段22-3中。特别地但不排它地，其中金属粉末成分26局部集中，诸如图5中所示，金属粉末成分可以被磁化从而维持金属粉末成分的结构和尺寸完整性。替代性地，局部性集中的金属粉末成分26可以与粘合剂混合以便维持其在砂子成分24中的结构和尺寸完整性。诸如酚醛聚氨酯树脂、类催化剂胺气的粘合剂被引入芯箱中并且使用过热空气来对其进行吹扫。这样的粘合剂可以通常是足够坚固的以便将金属粉末保持在一起来铸造部件10，同时也允许包括金属粉末成分26的型芯主体22在落砂期间断裂并被移除。

大体而言，金属粉末材料应该具有比实际铸件所用材料更高的熔化温度。对于由铝制造的铸造部件，例如，用于金属粉末成分26的材料可以选自铜、青铜、铸铁、工具（不锈）钢、镍基合金或镀锌钢。可以主要使用这样的金属冷却元件材料，因为铜、青铜、铸铁或工具钢的导热性（和耐久性）高于铝。由于其高导热性和耐久性，可以主要使用这样的金属粉末材料。然而，对于铝铸件，当与陶瓷涂层一起使用时，铝粉末（其熔点是大约660摄氏度）也可以被用作用于金属粉末成分的材料。

涂层金属粉末成分型芯的另一选择是喷涂的醇基石墨涂层。这样的喷涂的涂层可以包括石墨片/颗粒（60~70%）、有机膨润土（2~3%）、有机粘合剂（1~2%）、无机粘合剂（1.5~2.5%）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB，0.2~0.5%）、添加剂（2~5%）以及剩余的基于无水乙醇与其它醇溶剂的混合物。金属粉末的材料可以是铜、青铜、铸铁、工具（不锈）钢、镀锌钢或镍基合金，以最小化在铸造工艺期间暴露于熔融金属时粉末烧结的可能性，且从而易于铸件型芯20落砂。另外，非氧化材料（诸如各种氧化物、氮化物、碳化物）和硼化物（诸如聚晶金刚石陶瓷、氮化铝、氧化铍、氮化硅和碳化硅）可以指定用于砂子成分24，以最小化从熔融金属到铸件型芯20的热传递的减少。

如图6中所示，型芯主体22可以限定通道28，其被配置成保持或者保留金属粉末成分26，其可以与砂子混合或者作为金属粉末的基本均质主体。替代性地，通道28可以保持与芯砂成分24混合的金属粉末成分26。例如，通道28可以由砂子主体部段22-1的砂子具体限定。通道28可以被限定在砂子成分24内部以将金属粉末成分26保留在其中。具有这样的内部通道28的型芯主体22可以经由3D打印工艺与被打印在其中的金属粉末成分26一起产生。

图2中所示的型芯主体22可以由外部表面30限定（如图7中以横截面图7-7所示）。在铸造部件10的模具填充和凝固期间型芯主体22的外部表面30（包括金属粉末成分26的暴露表面）可以与熔融材料直接接触。为了解决这样的可能性，型芯主体22可以包括被施加到其外部表面30的涂层32（图7中所示）。涂层32专门用于最小化在金属粉末成分和内部特征件12之间的直接接触区域中金属粉末成分26与铸造部件10的可能粘附。

涂层32将附加地被选择成对从铸造部件10到金属粉末成分26的热能传递具有最小影响，即没有约束。涂层32可以作为可喷涂模具涂料（mold wash）被施加。模具涂料的具体成分可以是：~30%水、~10%可溶矿物油、~10%煤油、~40%二氧化硅粉和~10%陶瓷粉末。为了限制涂层32对热传递的影响，涂料的成分可以包括陶瓷、氮化物、硅或者钛，例如，根据非限制性列表，包括陶瓷铝化物、氮化物-铝化物（nitride-aluminide）、铝化钛、氮化硅、碳化硅、类金刚石涂层、氮化硼和氧化铈。为了进一步限制其对热传递的影响，根据薄涂层中所用的二氧化硅粉和陶瓷粉末的大小，涂层32可以具有在50纳米（nm）至5微米（μm）范围内的厚度。

通过从熔融金属吸收热能，型芯主体22的（诸如在金属粉末成分26中的）金属粉末试图产生铸件材料的精细微观结构并且改进铸造部件10在操作下的机械性能。这样的改进的机械性能将进而最小化铸造部件10在热和机械加载期间开裂的可能性。例如，在制造铝铸件时，金属粉末成分26试图增强铸件的局部冷却，并且因而减小铸造铝材料的枝晶臂间距（DAS），这将提高铸造部件10在内部特征件12周围区域中的强度。

金属粉末成分26可以被策略性地布置在型芯砂的冷却速率否则将导致熔融金属的凝固速率降低以及在热和机械加载期间铸造部件10的材料性能降低和开裂增加的位置处。在铸造部件10中的这样的具体位置可以通过诸如CAE的方法被识别。这样的方法可以使用各种分析算法从而在模拟操作条件的虚拟测试参数下分析部件结构，以识别高应力区域。基于这样的分析，可以使用与砂子成分24的松散砂子和粘合剂混合的金属粉末成分26经由3D打印工艺来将型芯主体22装箱（pack）或打印型芯主体22。

通过形成整个型芯主体22或者通过限定型芯主体22的具体部分，金属粉末被配置成在熔融金属凝固之后在将铸件型芯20从铸造部件10落砂期间被容易地移除。整个由金属粉末构成的型芯主体22或者由金属粉末成分26与芯砂成分24一起限定的型芯主体的容易破裂试图有助于从形成的铸造部件10高效率地移除铸件型芯20而不会损坏或以其它方式破坏铸造部件的凝固结构。之后可以回收高吸热铸件型芯20的材料。

制备高吸热铸件型芯20以用于产生铸造部件10的方法100被示于图8中并且在下文参考图2-7中所示的混合型芯的结构被描述。方法100开始于框102，其中产生型芯主体22的实施例，该型芯主体22具有由金属粉末限定的其至少一部分。如上所述，高吸热铸件型芯20可以包括砂子成分24和金属粉末成分26中的每个，其可以被组合以便通过一种上文公开的方法来形成型芯主体22。不管是限定整个型芯主体22还是形成金属粉末成分26，金属粉末均可以与粘合剂混合以维持其几何整体性。替代性地，如上所述，金属粉末可以被磁化以实现同样的目的。

具体地，在框102中，方法可以包括将芯砂成分24和金属粉末成分26引入到芯箱中并且压实这两种成分的材料直到芯箱被填满，例如砂子和金属粉末与芯箱的顶部齐平。替代性地，方法可以包括使用3D打印工艺来生产在上文关于图2-7公开的型芯主体22。在框102之后，方法可以前进到框104。在框104中，方法包括将涂层32施加到高吸热铸件型芯20的外部表面30，并且具体地施加到金属粉末成分26的暴露部分。在框102或框104之后，方法将继续移动到框106。在框106中，方法包括将形成的高吸热铸件型芯20布置在芯箱中。从框106，方法继续移动到框108。在框108中，方法包括从芯箱取出形成的铸件型芯20。在框108之后，方法可以继续前进到框110。

在框110中，方法可以包括硬化形成的铸件型芯20，诸如通过在炉子中在200至250摄氏度范围内的温度下烘烤。替代性地，如果针对砂子成分24使用自硬化粘结砂（通常两种或两种以上粘合剂成分与砂子混合），则砂子将在室温下固化和自硬化。在框110之后，方法可以前进到框112。在框112中，方法包括平滑（例如锉平或打磨）混合型芯的外表面。另外，在框112中，方法可以包括使用适当化合物（诸如石墨、二氧化硅或云母）来涂覆铸件型芯20的外表面，以赋予混合型芯更平滑的表面精整度以及更好的耐热性。方法可以在框108-112中的一个之后结束于框114，其中包装或存储高吸热铸件型芯20以准备将其放置在模具中以用于随后生产铸造部件10。

用于制造铸造部件10的系统200被示于图9中并且参考图8中所示方法100和图2-7中所示高吸热铸件型芯20的结构进行描述。如所示，为了示例性目的，铸造部件10可以是限定铸造集成排气歧管的铝缸盖。系统200具体地包括具有第一或顶半部202-1和第二或底半部202-2的模具202以及浇口系统（未示出）。模具202的第一半部202-1和第二半部202-2一起限定内型腔204。内型腔204被配置形成成铸造部件10的外部形状。可以通过围绕图案压实生料砂子或化学粘结砂，通过直接在砂子中雕刻，或者通过3D打印，来产生内型腔204和浇口系统。

系统200也包括这高吸热铸件型芯20，其具有型芯主体22，其至少一部分由金属粉末限定，诸如具有金属粉末成分26，如上文参考图2-7所述。铸件型芯20被布置在内型腔204内并且被配置成限定铸造部件10的内部特征件12，诸如集成排气歧管的排气通路。系统200进一步使用机构206来将熔融金属208（诸如铝）引入到型腔204中，从而形成铸造部件10。机构206可以包括流量阀210以及流道和冒口（未示出）构成的系统，其中阀操作地连接到模具202以用于供应熔融金属208。流量阀210的操作可以经由电子控制器（未示出）被调节。电子控制器可以被编程为以预定材料流率将特定量的熔融金属208分配到模具202中以确保恰当地填充型腔204。替代性地，机构206可以使用具有向下注入口（sprue）和内浇口（未示出）的布置的浇注盆来重力馈给和填充型腔204。

当经由机构206引入时，熔融金属208流到型腔204中并围绕高吸热铸件型芯20以形成铸造部件10的外部形状和内部特征件12。高吸热铸件型芯20且具体地金属粉末成分26控制在内部特征件12周围的熔融金属208的凝固以增强内部特征件周围的区域中的被制造铸造部件10的机械性能。允许熔融金属208冷却和凝固，之后，从模具202移除铸造部件10。如上所述，在型芯落砂工艺期间从凝固的铸造部件10移除铸件型芯20，其中芯砂成分24和金属粉末成分26的破裂有助于从完成的铸件取出型芯主体22。

具体描述和附图或图支持并描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然用于执行所要求保护的本公开的最佳模式中的一些和其它实施例已经被具体描述，不过存在各种替代性设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本公开。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。而是，在实施例的示例中的一个中描述的每个特征可以与来自其它实施例的一个或多个其它期望特征组合，从而导致未以文字或通过参考附图描述的其它实施例。因此，这样的其它实施例落入所附权利要求的范围的框架内。

Claims (18)

1.一种用于制造铸造部件的高吸热铸件型芯，所述型芯包括：

型芯主体，所述型芯主体的至少一部分由金属粉末成分限定，其中，所述金属粉末成分被配置成在所述部件的冷却及其凝固期间从所述铸造部件吸收热能，

其中，所述金属粉末成分被磁化从而维持所述金属粉末成分的结构和尺寸完整性，

其中，所述金属粉末成分被策略性地布置在型芯砂的冷却速率否则将导致熔融金属的凝固速率降低以及在热和机械加载期间铸造部件的材料性能降低和开裂增加的位置处，所述位置通过计算机辅助工程的方法被识别。

2.根据权利要求1所述的铸件型芯，其中，所述型芯主体附加地由与所述金属粉末成分接触的砂子成分限定。

3.根据权利要求2所述的铸件型芯，其中，所述型芯主体包括砂子主体部段和混合材料主体部段，并且其中，所述混合材料主体部段包括与芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

4.根据权利要求2所述的铸件型芯，其中，所述砂子成分限定通道，并且其中，所述通道保留所述金属粉末成分。

5.根据权利要求4所述的铸件型芯，其中，所述通道保留与所述芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

6.根据权利要求2所述的铸件型芯，其中，所述金属粉末成分包括铝、铜、青铜、铁和钢中的至少一种的颗粒。

7.根据权利要求1所述的铸件型芯，其中，所述型芯主体由外部表面限定，并且其中，所述型芯主体包括在所述外部表面上的涂层，该涂层被定位成接触所述铸造部件且被配置成最小化所述型芯主体对所述铸造部件的内部特征件的粘附。

8.根据权利要求7所述的铸件型芯，其中，所述涂层包括陶瓷、氮化物、硅和钛中的一种。

9.根据权利要求7所述的铸件型芯，其中，所述涂层具有在50纳米至5微米的范围内的厚度。

10.一种用于制造铸造部件的系统，所述系统包括：

模具，所述模具具有限定内型腔的第一半部和第二半部，所述内型腔被配置为形成铸造部件的外部形状；

高吸热铸件型芯，所述高吸热铸件型芯被布置在所述模具的所述内型腔内并且被配置成限定所述铸造部件的内部特征件，所述铸件型芯包括：

型芯主体，其至少一部分由金属粉末成分限定；

其中：

所述金属粉末成分被配置成在所述部件的冷却及其凝固期间从所述铸造部件吸收热能；并且

所述铸件型芯被配置成在其凝固之后从所述铸造部件落砂期间被移除；以及

机构，所述机构用于将熔融材料引入到所述型腔中以形成所述铸造部件，以致所述熔融材料流动到所述型腔中和混合型芯周围以形成所述铸造部件的所述外部形状和所述内部特征件，其中，所述金属粉末成分被磁化从而维持所述金属粉末成分的结构和尺寸完整性，

其中，所述金属粉末成分被策略性地布置在型芯砂的冷却速率否则将导致熔融金属的凝固速率降低以及在热和机械加载期间铸造部件的材料性能降低和开裂增加的位置处，所述位置通过计算机辅助工程的方法被识别。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述型芯主体附加地由与所述金属粉末成分接触的砂子成分限定。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述型芯主体包括砂子主体部段和混合材料主体部段，并且其中，所述混合材料主体部段包括与所述芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述砂子成分限定通道，并且其中，所述通道保留所述金属粉末成分。

14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述通道保留与芯砂成分混合的所述金属粉末成分。

15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述金属粉末成分包括铝、铜、青铜、铁和钢中的至少一种的颗粒。

16.根据权利要求10所述的系统，其中，所述型芯主体由外部表面限定，并且其中，所述型芯主体包括在所述外部表面上的涂层，该涂层被定位成接触所述铸造部件且被配置成最小化所述型芯主体对所述铸造部件的所述内部特征件的粘附。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述涂层包括陶瓷、氮化物、硅和钛中的一种。

18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述涂层具有在50纳米至5微米的范围内的厚度。