铸造轮辋的制作方法

文档序号:3822258阅读:571来源:国知局
专利名称:铸造轮辋的制作方法
技术领域
本发明涉及一种具有轻金属本体的铸造轮辋,该本体至少部分地包围至少一个成形件,该成形件形成铸入芯,其平均比重小于铸造用轻金属的比重。
为了一方面减少铸造轮辋的自重,另一方继续保证轮辋的高强度,进行了相当长时间的试验,以便在轮辋中设置自重尽可能小的中空芯或消失芯。
同样也有建议用砂芯在金属模具中制造具有中空轮辐的轮辋(参看例如DE 41 38 558 A)。在此,在铸造完成之后将砂芯从轮辋中清除。
此外,由US 3 253 862 A也已知一种铸造轮辋。在其制造中将铝浇铸在由金属毛制造的消失芯周围。
在WO 99/39923 A中也描述了一种铸造轮辋,其中为了减少轮辋的自重,使用比重小于铸造用轻金属的铸入芯,并为此尤其使是用铝泡沫制造的芯子部分。在这种轮辋的制造中出现了问题,芯子不能预热到铸造温度就在周围浇铸轻金属时被加热,由此使存在于铝泡沫中的气体膨胀,从而可能使轻金属轮辋体内进入降低强度的气体。如果象所希望的那样,把芯子预热到液态的轻金属的温度,从而要避免在铸造过程中注入的空气的膨胀是不可能的,因为这样铝泡沫芯子将失去其形状稳定性。
开头所述类型的铸造轮辋的特征为,其成形件由多孔硅酸盐材料的挤压件组成。
借助于用多孔硅酸盐材料制成的成形件在铸造轮辋上设置耐高温的铸入芯,从而使该芯子在铸造过程中至少基本上能预热到铸造温度,并在预热时保持其形状稳定;在预热之后用铸造用轻金属浇铸在其周围时,因此不再产生气体膨胀。另外,由于硅酸盐材料结构的原因,熔化的轻金属不会渗入多孔材料的孔隙中。
为了能够可靠地保证在成形件周围浇注时封闭在其中的空气不膨胀,该空气膨胀将导致空气侵入轻金属体中的强度降低,并因此导致加工时的高废品率,如果硅酸盐材料能够耐受比铸造用轻合金的熔点高的温度是有利的。这样成形件可以没问题地预热到相对于周围浇铸的适当温度,同时它还保留有操作必需的形状稳定性;而在浇铸时成形件不再受到进一步的加热,当然也不会产生加热造成的封闭在多孔成形件中的气体的膨胀。
因为在制造铸造轮辋时主要使用铝,铝基本上是在700℃浇铸,如果硅酸盐材料至少能耐受1000℃的温度是有利的。因此成形件能在保持其制造铸造轮辋必需的形状的条件下被预热到超过轻金属浇铸的温度。因此使封闭在多孔的硅酸盐材料中的空气在浇注时不再继续膨胀,从而使轻金属体内不产生气孔。
如果硅酸盐材料由Al-,Mg-和/或Fe-硅酸盐组成,对于制造低成本的,制造技术简易的形成铸入芯子的成形件是有利的。特别是如果这种硅酸盐材料是由硅酸盐粘结的铝-铁-镁硅酸盐所组成的,用一种材料制造成形件,就能满足诸如耐温性,不产生轻金属的渗入及成本效率等所有的要求。
如果矿物/陶瓷材料的比重小于0.7g/cm3,尤其是基本上为0.4g/cm3,对于达到比用由金属泡沫制造的铸入芯子制造的铸造轮辋更低的轮辋自重是有利的。
优选使用以蛭石为基础的材料,来自云母矿组中的Al-Fe-Mg-硅酸盐,将它们迅速加热以去掉其中的结晶水,同时晶体结构中单个的片层相互辗压,使原来紧密的平面的晶体,延伸为长的蠕虫状颗粒。然后将这样得到的粒状材料与水玻璃类的粘结剂混合,压制成挤压件并干燥,然后可作为在其周围浇铸轻金属、制造铸造轮辋的成形件使用。
设置此种多孔硅酸盐成形件还具有以下优点,由于硅酸盐材料的结构本身不发生渗入,而不要在金属-多孔成形件上先形成一个对铸件稳定的封闭的外皮以阻止渗入。这就导致了在用轻金属体和轻的铸入芯子制造轮辋时的工艺过程的重大简化。
轮辋体2一般是用轻金属铸造的;例如当前所讨论的轮辋就是铸造的铝或镁轮辋。基本上象通常的轻金属轮辋一样,在当前的轮辋1中,轻金属铸成箱形的封闭空心形状,从而能获得高的强度值。在此,为了使制造尽可能地简单,在轮辋1的轮辋箱形中或一般的封闭形状中的中空空间用重量轻的成形件填充,该成形件用多孔硅酸盐材料预先压制成成形件,然后在铸造轮辋1时置入铸模中(未示出)。
借助于该成形件,制造工艺相对于用由金属或金属泡沫制成的成形件极大地简化,因为该成形件有耐温性,其所耐温度超过了象铝及铝镁合金等常用的轻金属的铸造温度。因此,该成形件可以在铸造之前在保持其形状的条件下预先加热到超过铸造温度的温度。这具有很大的优点,因为在成形件中小密度的封闭的空气在铸造时不发生膨胀,该气体膨胀可能在包围成形件的轻金属体内引起气孔。
在本实施例中是一整体的成形件8,即用多孔硅酸盐材料制成的挤压件,它在角形区在8’处圆形地封闭,而在肋形区4,即在轮辐9的区域构成为一块沿径向向内伸的轮辐成形件8”。
如图所示,特别是图3与图2相比,明显的是,成形件8,即圆形地封闭的外部的部件8’,在其位于轮幅9之间的区域内的横断面小于在轮辐9外部的直接沿径向的区域内的横断面。在此,轮辋1在圆周部分所属的角形区5也具有较小的横截面,该横截面通过过渡区10或11与轮幅9的区域内的较大厚度的断面相连接。
根据轮辋的形状-所示出的带有轮辐9的轮辋视为只是许多例子中的一种—成形件8当然也可以有其他的形状,特别是也有可能的是,轮辐的成形件8”可以与轮胎形成形件8’分开制作。还可以设想,在肋形区4中,在轮辐9内部,多个成形件互相分开设置,使轻金属在浇铸后形成多室的空心形状。通过在重量轻的挤压成形件8或8’、8”周围浇铸轻金属形成封闭的箱形形状总是有意义的,如图4中标记12所示的,由此可获得高的强度值,以及一个相对于金属-成形件大为简化的制作方法。
这样可以简单地-无需为在铸造时可能出现的膨胀气体采取专门措施-用成形件8或8’、8”制造壁非常薄的,强度不受影响的箱形体12。此外,多孔的挤压成形件8及8’、8”与用于轮辋1的轻金属及金属泡沫的成形件相比具有非常轻的平均比重,从而产生附加的重量优势。
在试验中用硅酸盐粘结的铝-铁-镁硅酸盐,如蛭石,对于制造成形件8及8’、8”显得特别有利。然而用可比较的类似的,其他的多孔硅酸盐材料在浇铸轻金属时制造工艺也相应得到简化。
因此就可以在有关的区域,特别如轮辐9区域和角形区5,以经济的方式来制造断面,它可以通过设置小比重的多孔芯子,在极为简单的制造工艺中,用最少量的轻金属(从而最小的重量),达到最高的强度。硅酸盐材料依其气体含量,比重可以例如从0.4到0.5kg/dm3,其中在实际试验中用比重大约为0.45kg/dm3的硅酸盐可获得好的结果。为了简易和低成本制造成形件8、8’、8”,它们借助于一种压制工艺方法简单地制造;材料既不必烧结也不必焙烧。
在生产时可以为轮辋1设定相对简单的成型工艺,其中特别是在有关区域内不需要弯曲(Abwinkelung)等,就象过去的设定那样,以提高型材区域的强度;相应地,用于轮辋1的铸造模具也可相对简单地进行设计。
在浇铸轻金属,例如浇铸铝之前,将事先制造好的,经过预热的成形件8及8’、8”放入铸模中,并且在那里用定位销13、14将其固定在正确位置。考虑到应耐高温,定位销13、14由陶瓷材料制成。
然后,将轻金属注入铸模,在铸模中可浇铸在成形件8、8’、8”的周围。在图2中示意地标出的两个定位销13、14,将留在轮辋1的轻金属中,可能超出轮辋1外侧的突出部分在脱模之后可以容易地磨掉。
多孔成形件8、8’、8”当然应当这样选择,使其要浇铸时在轻金属内不会熔化。上述硅酸盐材料,即尤其是Al-Mg-Fe硅酸盐,在这方面是特别适合的,由于它们的陶瓷结构使有害的轻金属渗入不会发生。相反,多孔的金属材料在制造时通常会首先形成与轮辋体2的轻金属相比熔点更高的氧化皮,阻止了轻金属向金属体内的渗入。如果不是这样,必须在多孔金属材料中,在铸造过程中向其加一过压,以阻止轻金属的渗入。
本轮辋1特别适合于轿车和卡车轮子,也适合于摩托车轮子,但也同样适合于飞机制造用的轮子。
权利要求
1.铸造轮辋(1),它具有至少部分地包围至少一个成形件(8、8’、8”)的轻金属本体(2),该成形件形成铸入芯,并且其平均比重小于铸件所采用的轻金属的比重,其特征在于,所述成形件(8、8’、8”)由用多孔的硅酸盐材料制成的挤压件组成。
2.根据要求1所述的铸造轮辋,其特征在于,所述挤压件的硅酸盐材料的耐温性所能耐受的温度高于铸件所采用的轻金属的熔点。
3.根据要求2所述的铸造轮辋,其特征在于,所述挤压件的硅酸盐材料具有至少达到1000℃的耐温性.
4.根据要求1至3任一项所述的铸造轮辋,其特征在于,所述硅酸盐材料由Al-,Mg-,或Fe-硅酸盐组成。
5.根据要求4所述的铸造轮辋,其特征在于,所述硅酸盐材料由用硅酸盐粘结的铝-铁-镁硅酸盐组成。
6.根据要求1至5任一项所述的铸造轮辋,其特征在于,所述硅酸盐材料的密度小于0.7g/cm3,优选基本上为0.4g/cm3。
全文摘要
铸造轮辋(1)具有轻金属本体(2),该本体至少部分地包围至少一个成形件(8、8’、8”),该成形件形成铸入芯,并且其平均比重小于铸件所采用的轻金属的比重,其中成形件(8、8’、8”)由用多孔硅酸盐材料制成的挤压件组成。
文档编号B60B3/06GK1444526SQ01813283
公开日2003年9月24日 申请日期2001年9月17日 优先权日2000年10月6日
发明者约翰·朗加特讷, 赫尔穆特·胡伯 申请人:奥地利阿鲁-古斯有限公司
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