鑄造裝置和鑄造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于生產或者說制造氣缸蓋的鑄造裝置和鑄造方法。
【背景技術】
[0002]在氣缸蓋的重力鑄造中，通常使用大體積的且較重的砂制蓋芯，在該砂制蓋芯中集成有供給系統。另外，供給系統用于補償冷卻期間鑄件的收縮并且用于避免在凝固鑄件內部中的縮孔。供給系統在制造四缸發動機的氣缸蓋時具有約14kg的熔體體積，在六缸氣缸蓋時具有約20kg的熔體體積。因此需要大量的熔體體積，用來確保在要制造的構件完成時熔體在供給器中尚能流動。由此可始終確保通過供給系統補償收縮。供給系統通常被砂制蓋芯包圍并且因此也是熱絕緣的。
[0003]已知解決方案的缺點在于，兩個構件、即供給系統和砂制蓋芯具有大的在過程中必須被處理的重量。這導致大量的流通材料和長的周期時間。
【發明內容】
[0004]在此背景下，本發明的任務在于提供一種裝置，借助該裝置可在重力鑄造中制造構件，而無需使用迄今為止大且重的供給系統，該供給系統限制了制造的周期時間。本發明的任務還在于提供一種用于制造這種構件、尤其是氣缸蓋的方法。
[0005]根據本發明的任務通過權利要求1和5的相應的特征組合被解決。
[0006]在此提供一種用于制造構件、尤其是氣缸蓋的鑄造裝置，該鑄造裝置包括能從要制造的構件上取下并且能重復使用的鋼制上芯，該鋼制上芯具有可動的能壓入要制造的構件中的擠壓元件。在根據現有技術的方法中所使用的集成有供給系統的砂制蓋芯完全被鋼制上芯所取代。現有技術意義中的供給系統變成廢棄的。鋼制上芯代替迄今所使用的砂制蓋芯被放置到要制造的構件上并以互補形狀(以反形狀Negativ)仿形該構件的表面輪廓。為了進行密閉供給(Dichtspeisung)，將擠壓元件壓入尚未凝固的要制造的構件(恪體)中，從而擠壓元件的體積擠出熔體。該被擠出的熔體體積代替否則通過供給器補充的熔體。因此，密閉供給借助原始由要制造的構件本身提供的熔體材料進行。在此可規定，在上側的凸緣表面上設置熔體材料的以最小程度提高的加工余量。
[0007]在一種根據本發明有利的實施方式中規定，擠壓元件設置在鋼制上芯的與要制造的構件的在要制造的構件的最終狀態下形成空隙的位置相關的位置上。因此，擠壓元件向要制造的構件中的壓入同時也是要制造的構件中的空隙的制造步驟。在制造氣缸蓋時有利地規定，擠壓元件的位置對應于氣缸蓋的火花塞孔的位置。在這種情況下，擠壓元件的數量取決于氣缸蓋的氣缸數。
[0008]對于制造這種孔有利的是，擠壓元件構造為可動的鋼銷，所述鋼銷能壓入氣缸蓋的熔體中并且在那里形成圓柱形空隙。
[0009]另外，在一種實施方式中規定，擠壓元件裝備有冷卻裝置和/或加熱裝置。冷卻裝置構造成用于例如經由位于內部的通道引導作為冷卻劑的空氣、水或油從擠壓元件旁經過，以便冷卻該擠壓元件。在一種可能的實施方式中，作為加熱裝置，電熱芯集成到擠壓元件中。因此，擠壓元件可被冷卻和/或加熱，并且選擇性和單獨地在擠壓元件的區域中協調對熔體的作用。同樣，本發明的一部分是一種用于以鑄造法制造氣缸蓋的方法，其中，使用能從要制造的構件上取下并且能重復使用的鋼制上芯代替砂制蓋芯，所述鋼制上芯包括擠壓元件，將該擠壓元件壓入熔體中以便進行密閉供給，所述熔體在凝固狀態下形成氣缸蓋。根據本發明在本方法中規定，在熔體被冷卻到其已經形成外殼之后，才將擠壓元件壓入氣缸蓋中。因此有利的是，壁殼存在于砂芯上并且熔體不被壓入氣缸蓋的砂芯中。
[0010]根據本發明的裝置以及根據本發明的方法的優點尤其在于，迄今為止必需的集成有供給系統的砂制蓋芯完全被唯一一個鋼制上芯取代。根據本發明的鋼制上芯能集成到鑄造設備中、能重復使用并且能從要制造的構件上取下。通過要制造的構件本身提供的供給體積僅還相應于以前在供給器中提供的原始體積的10 - 15%。基于減小的熔體體積，發生更快的凝固和更短的周期時間。在利用被擠壓元件擠出的空間(例如作為火花塞孔)的情況下，可避免后續的切削過程。
【附圖說明】
[0011]本發明的其它有利的進一步擴展方案在從屬權利要求中表征或在下面借助本發明的優選實施例說明依據附圖更詳細地進行闡述。圖中:
[0012]圖1示出根據現有技術的具有供給系統的氣缸蓋；
[0013]圖2示出根據本發明的用于鑄造氣缸蓋的裝置的剖視圖；
[0014]圖3示出圖2的裝置的透視圖；以及
[0015]圖4示出圖2的氣缸蓋的透視圖。
【具體實施方式】
[0016]附圖是示例性的示意圖。在所有附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。
[0017]在圖1中以透視圖示出一個氣缸蓋21，在該氣缸蓋上設有供給系統20。在此對于四缸發動機，供給系統包含熔體，所述熔體補償凝固的構件的收縮并確保密閉供給。供給系統20被未示出的砂制蓋芯包圍，該砂制蓋芯形成用于氣缸蓋21的上封閉面并且容納供給系統20。砂制蓋芯和供給系統20具有相當大的體積和重量。
[0018]在圖2中以側向剖視圖示出根據本發明的鑄造裝置10，省略了對于本發明而言不重要的構件。鑄造裝置10包括一個能從氣缸蓋2上取下并且能重復使用的鋼制上芯1，多個構造為鋼銷的擠壓元件3延伸穿過該鋼制上芯。擠壓元件3是可動的并且可通過控制裝置7在預定時間并且以預定壓力被壓入氣缸蓋中。在此，“在預定時間”表示氣缸蓋的熔體還不應凝固，以致進入的擠壓元件3導致擠壓熔體。通過擠壓產生的熔體多余量基本上分布在整個氣缸蓋2上并且用作密閉供給。因此，圖1中的供給系統20是廢棄的。
[0019]在圖3中以透視圖示出圖2的鑄造裝置10。鋼制上芯1可從其下面的朝向氣缸蓋2的一側看到。這樣選擇擠壓元件3的位置，使得這些擠壓元件與氣缸蓋2的在完成狀態下分別形成火花塞孔的位置相關聯。另外，鋼制上芯1在其朝向氣缸蓋2的表面上具有多個突出部4，所述突出部在氣缸蓋2的完成狀態下形成空腔。因此可選擇鋼制上芯1的表面幾何結構，以形成要制造的構件的、當前為氣缸蓋2的互補形狀(反形狀)。
[0020]圖4示出氣缸蓋2的透視圖，其具有與擠壓元件3相關聯的位置5，這些位置在氣缸蓋2中形成火花塞孔。未顯示用于形成在氣缸蓋2之內的其余空腔的砂芯。為了制造氣缸蓋2，如通常那樣澆注所示的基本形狀。但為了確保密閉供給，不再使用圖1中的供給系統20，而是將集成到鋼制上芯1中的擠壓元件3壓入氣缸蓋2的部分凝固的熔體中。鑄造裝置10借助鋼制上芯1密封地封閉要制造的構件，以致內部壓力通過壓入擠壓元件3而提高，由此補償在熔體中收縮的材料。一旦熔體充分凝固，擠壓元件3可在在相應區域中不發生變形的情況下重新被拉回鋼制上芯1中，就可取下鋼制上芯并取出構件、當前為氣缸蓋2。
[0021]根據本發明不排除在要制造的構件上、尤其是在與位置5不處于直接流動連接的區域中仍使用附加的供給系統9。也就是說，在擠出的熔體材料不能到達的區域中完全可設置附加的供給系統9。但這在其體積和重量方面與根據圖1的供給系統相比是最小的。
[0022]本發明在其實施方式方面不限于上述優選實施方式。而是也可想到多種變型方案，其利用所顯示的解決方案，也利用原理上完全不同類型的實施方式。例如，擠壓元件不必形成火花塞孔，而是可釋放在要制造的構件中所希望的其它空隙。
【主權項】
1.用于制造構件、尤其是氣缸蓋(2)的鑄造裝置，包括能從要制造的構件上取下并且能重復使用的鋼制上芯(1)，該鋼制上芯具有可動的能壓入要制造的構件中的擠壓元件⑶。2.根據權利要求1所述的鑄造裝置，其特征在于，所述擠壓元件(3)設置在鋼制上芯的與要制造的構件的在最終狀態下形成空隙的位置相關的位置上。3.根據上述權利要求至少之一所述的用于制造氣缸蓋的鑄造裝置，其特征在于，所述擠壓元件(3)的位置對應于氣缸蓋(2)的火花塞孔的位置。4.根據上述權利要求至少之一所述的鑄造裝置，其特征在于，所述擠壓元件(3)構造為可動的鋼銷。5.根據上述權利要求至少之一所述的鑄造裝置，其特征在于，朝向要制造的構件的表面具有至少一個突出部(4)。6.根據上述權利要求至少之一的鑄造裝置，其特征在于，所述擠壓元件(3)具有冷卻裝置和/或加熱裝置。7.用于以鑄造法制造氣缸蓋的方法，其中，使用能從要制造的構件上取下并且能重復使用的鋼制上芯(1)代替砂制蓋芯，所述鋼制上芯包括擠壓元件(3)，將該擠壓元件壓入熔體中以便進行密閉供給，所述熔體在凝固狀態下形成氣缸蓋。8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，在熔體冷卻到其已經形成外殼之后，將所述擠壓元件(3)壓入氣缸蓋(2)中。9.根據前述權利要求7至8至少之一所述的方法，其特征在于，將所述擠壓元件(3)構造為鋼銷并且在形成火花塞孔的位置上壓入要制造的氣缸蓋中。10.根據前述權利要求7至9至少之一所述的方法，其特征在于，冷卻和/或加熱所述擠壓元件(3)。
【專利摘要】本發明涉及一種用于制造構件、尤其是氣缸蓋的鑄造裝置，其包括能從要制造的構件上取下并且能重復使用的鋼制上芯，該鋼制上芯具有可動的能壓入要制造的構件中的擠壓元件，以便進行密閉供給。本發明還涉及一種用于以鑄造法制造氣缸蓋的方法，其中，使用鋼制上芯代替砂制蓋芯，并且將擠壓元件壓入熔體中以便進行密閉供給，所述熔體在凝固狀態下形成氣缸蓋。
【IPC分類】B22D17/20, B22C9/06, B22C9/02
【公開號】CN105246617
【申請號】CN201480030963
【發明人】A·芬特, H·朗, R·舍希特爾, M·施蒂爾, T·祖默
【申請人】寶馬股份公司
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2014年7月8日
【公告號】DE102013214534A1, EP3024607A1, US20160038995, WO2015010886A1