[发明专利]砂型铸造装置及形成方法以及使用铸造装置的汽车部件

说明书

本发明提供一种砂型铸造装置、一种砂型铸造装置的形成方法以及一种汽车部件。砂型铸造装置包括砂型铸造基座，所述砂型铸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结剂材料。砂型铸造装置还包括设置在砂型铸造基座上的外层。外层包含硅、镁、钙、锆、锰、碳、铝和铁。汽车部件具有在其中限定孔的部分。汽车部件由铸铁形成并且具有从内部基体到表面的球墨状结构，其中所述表面上的球墨状结构由具有外层的砂芯形成，所述外层与铸铁汽车部件反应以形成球墨状结构化表面。

技术领域

本发明涉及砂型铸造。更具体地，本发明涉及一种用于球墨铸铁部件的砂型铸造。

背景技术

目前制造汽车发动机部件(例如曲轴)的制造工艺包括砂型铸造。通常，砂模和砂芯是用沙子和黏结剂制成的。砂模用于创建铸件的外表面，砂芯用于创建铸件的内表面。砂模和砂芯使用气体固化，可能包括或不包括加热(热芯盒或冷芯盒)以促进固化。将熔融金属倒入模具中并固化以形成铸件。

由砂模和/或砂芯制成的球墨铸铁铸件易受表皮表面的影响，该表面包括伴随着铁素体基体并且粗糙度增加的退化石墨。这种退化的表皮状况会降低铸件的强度和疲劳特性并导致失效。退化的表皮至少部分地来自于来自砂模和/或砂芯的材料与熔融金属的相互作用，特别是铸铁材料(通常来自砂模和/或砂芯内的硫)中的局部镁消耗、来自砂黏结剂树脂的水分、脱碳以及金属渗入模具中。

目前的砂模/砂芯和涂层对于消除退化表皮的缺陷已经不起作用。

发明内容

本发明提供了一种新的外层，其将被应用于砂模的一部分，该砂模可以是用于模制球墨铸铁部件中的型腔(例如孔或中空特征)的砂芯。新的外层被配置为与熔融金属本身相互作用，以向熔融金属中添加诸如镁之类的元素并抵消来自砂模或砂芯的有害影响，例如由于硫引起的局部镁消耗。因此，砂模/砂芯的外层的一个或多个元素与来自砂模/砂芯的另一元素，例如硫，和/或来自金属部件的表层的一个或多个元素相互作用。这可能会铸就良好的球墨铸铁部件，该部件具有光滑的表面而没有退化的表皮。

在可以与本文公开的其它形式组合或分离的一种形式中，提供了一种砂型铸造装置，例如模具包，其包括砂型铸造基座，该基座可以包括砂模和/或砂芯。砂型铸造基座包括基砂混合物。基砂混合物包括砂材和黏结剂材料。在砂型铸造基座上设置外层，在一些示例中，砂型铸造基座可以是砂芯。外层包括硅、镁、钙、锆、锰、碳、铝和铁。另外，外层可以包括砂混合物。

在可以与本文公开的其它形式组合或分离的另一种形式中，提供了一种汽车部件，其具有限定孔的部分，例如其中的中空特征。汽车部件由铸铁形成，并具有从内部到表面的球墨状结构。球墨状结构化表面由具有外层的砂型铸造基座(砂模和/或砂芯)形成，该外层与铸铁熔融金属反应而形成汽车部件的球墨状结构化表面。

在可与本文公开的其它形式组合或分离的又一形式中，提供了一种形成砂型铸造装置的方法。该方法包括由包括砂材和黏结剂材料的基砂混合物形成的包括砂模和/或砂芯的砂型铸造基座，并在砂型铸造基座上形成外层。外层包括硅、镁、钙、锆、锰、碳、铝和铁。另外，外层可以包括基砂混合物。