铸造装置和铸造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于生产或者说制造气缸盖的铸造装置和铸造方法。
【背景技术】
[0002]在气缸盖的重力铸造中，通常使用大体积的且较重的砂制盖芯，在该砂制盖芯中集成有供给系统。另外，供给系统用于补偿冷却期间铸件的收缩并且用于避免在凝固铸件内部中的缩孔。供给系统在制造四缸发动机的气缸盖时具有约14kg的熔体体积，在六缸气缸盖时具有约20kg的熔体体积。因此需要大量的熔体体积，用来确保在要制造的构件完成时熔体在供给器中尚能流动。由此可始终确保通过供给系统补偿收缩。供给系统通常被砂制盖芯包围并且因此也是热绝缘的。
[0003]已知解决方案的缺点在于，两个构件、即供给系统和砂制盖芯具有大的在过程中必须被处理的重量。这导致大量的流通材料和长的周期时间。
【发明内容】
[0004]在此背景下，本发明的任务在于提供一种装置，借助该装置可在重力铸造中制造构件，而无需使用迄今为止大且重的供给系统，该供给系统限制了制造的周期时间。本发明的任务还在于提供一种用于制造这种构件、尤其是气缸盖的方法。
[0005]根据本发明的任务通过权利要求1和5的相应的特征组合被解决。
[0006]在此提供一种用于制造构件、尤其是气缸盖的铸造装置，该铸造装置包括能从要制造的构件上取下并且能重复使用的钢制上芯，该钢制上芯具有可动的能压入要制造的构件中的挤压元件。在根据现有技术的方法中所使用的集成有供给系统的砂制盖芯完全被钢制上芯所取代。现有技术意义中的供给系统变成废弃的。钢制上芯代替迄今所使用的砂制盖芯被放置到要制造的构件上并以互补形状(以反形状Negativ)仿形该构件的表面轮廓。为了进行密闭供给(Dichtspeisung)，将挤压元件压入尚未凝固的要制造的构件(恪体)中，从而挤压元件的体积挤出熔体。该被挤出的熔体体积代替否则通过供给器补充的熔体。因此，密闭供给借助原始由要制造的构件本身提供的熔体材料进行。在此可规定，在上侧的凸缘表面上设置熔体材料的以最小程度提高的加工余量。
[0007]在一种根据本发明有利的实施方式中规定，挤压元件设置在钢制上芯的与要制造的构件的在要制造的构件的最终状态下形成空隙的位置相关的位置上。因此，挤压元件向要制造的构件中的压入同时也是要制造的构件中的空隙的制造步骤。在制造气缸盖时有利地规定，挤压元件的位置对应于气缸盖的火花塞孔的位置。在这种情况下，挤压元件的数量取决于气缸盖的气缸数。
[0008]对于制造这种孔有利的是，挤压元件构造为可动的钢销，所述钢销能压入气缸盖的熔体中并且在那里形成圆柱形空隙。
[0009]另外，在一种实施方式中规定，挤压元件装备有冷却装置和/或加热装置。冷却装置构造成用于例如经由位于内部的通道引导作为冷却剂的空气、水或油从挤压元件旁经过，以便冷却该挤压元件。在一种可能的实施方式中，作为加热装置，电热芯集成到挤压元件中。因此，挤压元件可被冷却和/或加热，并且选择性和单独地在挤压元件的区域中协调对熔体的作用。同样，本发明的一部分是一种用于以铸造法制造气缸盖的方法，其中，使用能从要制造的构件上取下并且能重复使用的钢制上芯代替砂制盖芯，所述钢制上芯包括挤压元件，将该挤压元件压入熔体中以便进行密闭供给，所述熔体在凝固状态下形成气缸盖。根据本发明在本方法中规定，在熔体被冷却到其已经形成外壳之后，才将挤压元件压入气缸盖中。因此有利的是，壁壳存在于砂芯上并且熔体不被压入气缸盖的砂芯中。
[0010]根据本发明的装置以及根据本发明的方法的优点尤其在于，迄今为止必需的集成有供给系统的砂制盖芯完全被唯一一个钢制上芯取代。根据本发明的钢制上芯能集成到铸造设备中、能重复使用并且能从要制造的构件上取下。通过要制造的构件本身提供的供给体积仅还相应于以前在供给器中提供的原始体积的10 - 15%。基于减小的熔体体积，发生更快的凝固和更短的周期时间。在利用被挤压元件挤出的空间(例如作为火花塞孔)的情况下，可避免后续的切削过程。
【附图说明】
[0011]本发明的其它有利的进一步扩展方案在从属权利要求中表征或在下面借助本发明的优选实施例说明依据附图更详细地进行阐述。图中:
[0012]图1示出根据现有技术的具有供给系统的气缸盖；
[0013]图2示出根据本发明的用于铸造气缸盖的装置的剖视图；
[0014]图3示出图2的装置的透视图；以及
[0015]图4示出图2的气缸盖的透视图。
【具体实施方式】
[0016]附图是示例性的示意图。在所有附图中，相同的附图标记表示相同的部件。
[0017]在图1中以透视图示出一个气缸盖21，在该气缸盖上设有供给系统20。在此对于四缸发动机，供给系统包含熔体，所述熔体补偿凝固的构件的收缩并确保密闭供给。供给系统20被未示出的砂制盖芯包围，该砂制盖芯形成用于气缸盖21的上封闭面并且容纳供给系统20。砂制盖芯和供给系统20具有相当大的体积和重量。
[0018]在图2中以侧向剖视图示出根据本发明的铸造装置10，省略了对于本发明而言不重要的构件。铸造装置10包括一个能从气缸盖2上取下并且能重复使用的钢制上芯1，多个构造为钢销的挤压元件3延伸穿过该钢制上芯。挤压元件3是可动的并且可通过控制装置7在预定时间并且以预定压力被压入气缸盖中。在此，“在预定时间”表示气缸盖的熔体还不应凝固，以致进入的挤压元件3导致挤压熔体。通过挤压产生的熔体多余量基本上分布在整个气缸盖2上并且用作密闭供给。因此，图1中的供给系统20是废弃的。
[0019]在图3中以透视图示出图2的铸造装置10。钢制上芯1可从其下面的朝向气缸盖2的一侧看到。这样选择挤压元件3的位置，使得这些挤压元件与气缸盖2的在完成状态下分别形成火花塞孔的位置相关联。另外，钢制上芯1在其朝向气缸盖2的表面上具有多个突出部4，所述突出部在气缸盖2的完成状态下形成空腔。因此可选择钢制上芯1的表面几何结构，以形成要制造的构件的、当前为气缸盖2的互补形状(反形状)。
[0020]图4示出气缸盖2的透视图，其具有与挤压元件3相关联的位置5，这些位置在气缸盖2中形成火花塞孔。未显示用于形成在气缸盖2之内的其余空腔的砂芯。为了制造气缸盖2，如通常那样浇注所示的基本形状。但为了确保密闭供给，不再使用图1中的供给系统20，而是将集成到钢制上芯1中的挤压元件3压入气缸盖2的部分凝固的熔体中。铸造装置10借助钢制上芯1密封地封闭要制造的构件，以致内部压力通过压入挤压元件3而提高，由此补偿在熔体中收缩的材料。一旦熔体充分凝固，挤压元件3可在在相应区域中不发生变形的情况下重新被拉回钢制上芯1中，就可取下钢制上芯并取出构件、当前为气缸盖2。
[0021]根据本发明不排除在要制造的构件上、尤其是在与位置5不处于直接流动连接的区域中仍使用附加的供给系统9。也就是说，在挤出的熔体材料不能到达的区域中完全可设置附加的供给系统9。但这在其体积和重量方面与根据图1的供给系统相比是最小的。
[0022]本发明在其实施方式方面不限于上述优选实施方式。而是也可想到多种变型方案，其利用所显示的解决方案，也利用原理上完全不同类型的实施方式。例如，挤压元件不必形成火花塞孔，而是可释放在要制造的构件中所希望的其它空隙。
【主权项】
1.用于制造构件、尤其是气缸盖(2)的铸造装置，包括能从要制造的构件上取下并且能重复使用的钢制上芯(1)，该钢制上芯具有可动的能压入要制造的构件中的挤压元件⑶。2.根据权利要求1所述的铸造装置，其特征在于，所述挤压元件(3)设置在钢制上芯的与要制造的构件的在最终状态下形成空隙的位置相关的位置上。3.根据上述权利要求至少之一所述的用于制造气缸盖的铸造装置，其特征在于，所述挤压元件(3)的位置对应于气缸盖(2)的火花塞孔的位置。4.根据上述权利要求至少之一所述的铸造装置，其特征在于，所述挤压元件(3)构造为可动的钢销。5.根据上述权利要求至少之一所述的铸造装置，其特征在于，朝向要制造的构件的表面具有至少一个突出部(4)。6.根据上述权利要求至少之一的铸造装置，其特征在于，所述挤压元件(3)具有冷却装置和/或加热装置。7.用于以铸造法制造气缸盖的方法，其中，使用能从要制造的构件上取下并且能重复使用的钢制上芯(1)代替砂制盖芯，所述钢制上芯包括挤压元件(3)，将该挤压元件压入熔体中以便进行密闭供给，所述熔体在凝固状态下形成气缸盖。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在熔体冷却到其已经形成外壳之后，将所述挤压元件(3)压入气缸盖(2)中。9.根据前述权利要求7至8至少之一所述的方法，其特征在于，将所述挤压元件(3)构造为钢销并且在形成火花塞孔的位置上压入要制造的气缸盖中。10.根据前述权利要求7至9至少之一所述的方法，其特征在于，冷却和/或加热所述挤压元件(3)。
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造构件、尤其是气缸盖的铸造装置，其包括能从要制造的构件上取下并且能重复使用的钢制上芯，该钢制上芯具有可动的能压入要制造的构件中的挤压元件，以便进行密闭供给。本发明还涉及一种用于以铸造法制造气缸盖的方法，其中，使用钢制上芯代替砂制盖芯，并且将挤压元件压入熔体中以便进行密闭供给，所述熔体在凝固状态下形成气缸盖。
【IPC分类】B22D17/20, B22C9/06, B22C9/02
【公开号】CN105246617
【申请号】CN201480030963
【发明人】A·芬特, H·朗, R·舍希特尔, M·施蒂尔, T·祖默
【申请人】宝马股份公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2014年7月8日
【公告号】DE102013214534A1, EP3024607A1, US20160038995, WO2015010886A1