[发明专利]用于生产汽车和航空领域中使用的部件的砂壳铸造方法

说明书

本发明涉及铸造技术领域，特别是铝、镁、铜或其它类似材料的合金。

更特别地，本发明涉及一种砂壳铸造方法，用于生产汽车和航空领域中使用的部件。

砂壳铸造方法是本领域技术人员公知的。

它包括使用预涂覆有热固性树脂的砂，其与加热到约200℃的温度的模型板接触，在几毫米的层上硬化，构成壳。每个壳对应于半模，随后将其聚合，然后胶合。

在各种砂壳铸造方法中，可以提到(打磨，热箱，冷箱，暖箱，无机箱等)。

该铸造方法具有若干优点，其中可提到的是生产非常复杂的几何形状的可能性，以及将不同功能集成到所考虑的部件上的可能性，例如机动车辆的气缸盖上的排气歧管。应注意的其他优点，例如所获得的部件的重量减轻。此外，这种方法需要低投资，并且能够减少加工操作的数量。

相反，考虑到非常低的凝固速率，通过该砂壳铸造方法获得的部件具有在某些应用领域中并不总是令人满意的机械特性。

因此，当这些部件不需要良好的机械特性时，壳体铸造方法将特别地适合于制造复杂的几何形状的部件。

然而，显而易见的是，不仅部件的几何形状变得越来越复杂，而且这些部件的机械特性必须达到高水平，以满足规范要求。

从现有技术和这种情况来看，因此重要的是能够改进砂壳铸造方法，以能够获得具有良好机械特性的具有非常复杂几何形状的部件。

为了克服这个问题，根据本发明，已经设计出了砂壳铸造方法，根据该方法，在第一实施例中：

-将金属或合金浇注到壳中以生产部件，

-该壳被强制和快速地冷却，

-实现该部件的除芯的操作。

这种方法在汽车和航空领域具有特别有利地应用，用于生产非常复杂的部件，需要非常良好的机械特性。砂壳以已知的方式根据适合于要获得的部件的性质(热箱，冷箱，暖箱，3D打印等)的方法制造。根据要获得的部件的特性，壳的厚度也适合于以达到金属静电压力和界面热阻之间的最佳折衷。

如所指出的，在浇注金属或合金之后，例如通过淬火，将包含该金属或该合金的仍处于液态或凝固相中的砂壳冷却。以已知的方式，该淬火可以通过水、油、空气或任何其它允许这种冷却的手段。快速和强制的冷却意味着在合金仍然是液体时壳体被淬火。作为非限制性的示例，淬火温度低于100℃。

浇注和冷却的这两种操作具有双重优点，该优点，一方面，通过在淬火期间建立热梯度来使得能够凝固前沿的取向，并且另一方面，增加凝固速率，并且因此增加所得的部件的机械特性。

然后，该部件简单的需要经受常规的除芯操作，该除芯可以是化学的、热的或机械的。

在根据本发明的方法的另一实施例中，将金属或合金浇注到壳中以生产不再是最后部件，而是预成形坯。显然，壳的轮廓因此是适合的。然后，如之前所指出的，壳以强制和迅速的方式被冷却，并且实现预成形坯的除芯的操作。

在根据本发明的铸造方法的实施例中，如基于品牌COBAPRESS已知的方法，使预成形坯经受组合的冲压和和锻造操作。该COBAPRESS方法基于例如专利EP 0119365的教导。

根据本发明的特性，该砂壳铸造方法使得能够获得比根据现有技术的砂壳铸造方法获得的机械特性好得多的机械特性，如用相同类型的金属或合金进行的以下测试结果所示。

根据现有技术的壳型铸造方法：

SDAS：60-70μm

Rp0.2＝200-220MPa

Rm＝240-260MPa

A％＝1-2％

根据本发明的壳型铸造方法：

SDAS：30-35μm

Rp0.2＝220-260MPa

Rm＝290-310MPa

A％＝6-8％

公式，其中，SDAS对应于枝晶间的间隙，Rp对应于弹性极限，Rm对应于机械阻力，以及A％对应于伸长率。

从根据本发明的方法的特性可以看出，该方法将浇注到砂壳中，使得可以获得具有复杂几何形状的部件的优点，与重量下降，加工操作减少，同时需要较少投资，并且具有良好特性相结合，如上述对比测试所示。还应注意的是，COBAPRESS方法的应用使得能够大量减少孔隙率和皮肤效应。