[發明專利]砂型鑄造裝置及形成方法以及使用鑄造裝置的汽車部件

有效

• 申請號: 201810325116.0
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108723293B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: J·楊;Q·王;D·J·威爾遜;J·D·克雷莫內西
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B22C9/02
• 分類號: B22C9/02;B22C9/10;B22C1/04;B22C3/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李晨;鄧雪萌

本發明提供一種砂型鑄造裝置、一種砂型鑄造裝置的形成方法以及一種汽車部件。砂型鑄造裝置包括砂型鑄造基座，所述砂型鑄造基座包括包含基砂混合物的砂模和/或砂芯，其中基砂混合物包括砂材和黏結劑材料。砂型鑄造裝置還包括設置在砂型鑄造基座上的外層。外層包含硅、鎂、鈣、鋯、錳、碳、鋁和鐵。汽車部件具有在其中限定孔的部分。汽車部件由鑄鐵形成并且具有從內部基體到表面的球墨狀結構，其中所述表面上的球墨狀結構由具有外層的砂芯形成，所述外層與鑄鐵汽車部件反應以形成球墨狀結構化表面。

技術領域

本發明涉及砂型鑄造。更具體地，本發明涉及一種用于球墨鑄鐵部件的砂型鑄造。

背景技術

目前制造汽車發動機部件(例如曲軸)的制造工藝包括砂型鑄造。通常，砂模和砂芯是用沙子和黏結劑制成的。砂模用于創建鑄件的外表面，砂芯用于創建鑄件的內表面。砂模和砂芯使用氣體固化，可能包括或不包括加熱(熱芯盒或冷芯盒)以促進固化。將熔融金屬倒入模具中并固化以形成鑄件。

由砂模和/或砂芯制成的球墨鑄鐵鑄件易受表皮表面的影響，該表面包括伴隨著鐵素體基體并且粗糙度增加的退化石墨。這種退化的表皮狀況會降低鑄件的強度和疲勞特性并導致失效。退化的表皮至少部分地來自于來自砂模和/或砂芯的材料與熔融金屬的相互作用，特別是鑄鐵材料(通常來自砂模和/或砂芯內的硫)中的局部鎂消耗、來自砂黏結劑樹脂的水分、脫碳以及金屬滲入模具中。

目前的砂模/砂芯和涂層對于消除退化表皮的缺陷已經不起作用。

發明內容

本發明提供了一種新的外層，其將被應用于砂模的一部分，該砂模可以是用于模制球墨鑄鐵部件中的型腔(例如孔或中空特征)的砂芯。新的外層被配置為與熔融金屬本身相互作用，以向熔融金屬中添加諸如鎂之類的元素并抵消來自砂模或砂芯的有害影響，例如由于硫引起的局部鎂消耗。因此，砂模/砂芯的外層的一個或多個元素與來自砂模/砂芯的另一元素，例如硫，和/或來自金屬部件的表層的一個或多個元素相互作用。這可能會鑄就良好的球墨鑄鐵部件，該部件具有光滑的表面而沒有退化的表皮。

在可以與本文公開的其它形式組合或分離的一種形式中，提供了一種砂型鑄造裝置，例如模具包，其包括砂型鑄造基座，該基座可以包括砂模和/或砂芯。砂型鑄造基座包括基砂混合物。基砂混合物包括砂材和黏結劑材料。在砂型鑄造基座上設置外層，在一些示例中，砂型鑄造基座可以是砂芯。外層包括硅、鎂、鈣、鋯、錳、碳、鋁和鐵。另外，外層可以包括砂混合物。

在可以與本文公開的其它形式組合或分離的另一種形式中，提供了一種汽車部件，其具有限定孔的部分，例如其中的中空特征。汽車部件由鑄鐵形成，并具有從內部到表面的球墨狀結構。球墨狀結構化表面由具有外層的砂型鑄造基座(砂模和/或砂芯)形成，該外層與鑄鐵熔融金屬反應而形成汽車部件的球墨狀結構化表面。

在可與本文公開的其它形式組合或分離的又一形式中，提供了一種形成砂型鑄造裝置的方法。該方法包括由包括砂材和黏結劑材料的基砂混合物形成的包括砂模和/或砂芯的砂型鑄造基座，并在砂型鑄造基座上形成外層。外層包括硅、鎂、鈣、鋯、錳、碳、鋁和鐵。另外，外層可以包括基砂混合物。