用于内燃机的气缸盖的生产方法技术

一种用于内燃机的气缸盖(1)的生产方法。该生产方法包括以下步骤：将气缸盖(1)分为主体部(2)和操作部(3)，主体部(2)具有构成每个气缸的顶部的火焰板，操作部(3)具有阀控制装置的壳体；首先在模具(5)中通过铸造工艺来制造气缸盖(1)的单独的主体部(2)；然后通过从气缸盖(1)的先前制造的主体部(2)开始进行逐层叠加的增材制造来制造气缸盖(1)的操作部(3)。叠加的增材制造来制造气缸盖(1)的操作部(3)。叠加的增材制造来制造气缸盖(1)的操作部(3)。

【技术实现步骤摘要】
用于内燃机的气缸盖的生产方法
[0001]相关领域的交叉引用
[0002]本申请要求2020年6月17日提交的意大利专利申请第102020000014458号的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术涉及一种用于内燃机的气缸盖的生产方法。

技术介绍

[0004]内燃机通常包括发动机缸体，其中具有多个气缸，每个气缸都设置有相应的燃烧室和相应的活塞，活塞机械地连接至曲轴，从而向曲轴传递燃烧所产生的力。发动机缸体设置有至少一个气缸盖，其构成了气缸的顶部(即，气缸的上部闭合件)并且被设计为容纳进气阀和排气阀以及对应的控制装置(即，回位弹簧和凸轮轴)。
[0005]气缸盖目前由钢制成(在没有必要减重的情况下)或由轻质铝合金制成(在要求更小的重量的高性能发动机的情况下)。
[0006]可使用不同的技术来制造轻质铝合金制成的半成品气缸盖：传统的方案(例如，如专利申请WO2005084851A1、DE102009021471A1、US2008017346A1和DE102014204859A1中所述)是熔炼工艺，例如使用重力系统的铸造工艺或低温下的铸造工艺(可以是压铸或砂型铸造)，但是目前还推荐增材制造作为一种可行的方案，因为去允许制造商获得特别复杂和轻量化的内部几何结构(即，具有特别薄的壁厚度)。
[0007]然而，事实证明使用增材制造来制造轻质铝合金制成的半成品气缸盖是不令人满意的，原因在于气缸盖的较大尺寸导致的较长制造时间(因此导致较高的制造成本)，并且特别是在于气缸盖的较小的机械抗性会在火焰板附近的区域中发生破裂。
[0008]专利申请WO2014165734A1描述了一种内燃机活塞的生产方法，该活塞包括两个零件，它们通过连接件彼此接合并且一个通过铸造或锻造来制造而另一个通过增材制造工艺来制造。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种用于内燃机的气缸盖的生产方法，其允许制造商制造轻量化的且同时具有足够抗性(尤其是在火焰板的区域中)的气缸盖。
[0010]根据本专利技术，提供了一种用于内燃机的气缸盖的生产方法，该生产方法包括以下步骤：
[0011]将气缸盖分为具有构成每个气缸的顶部的火焰板的主体部以及具有阀控制装置的壳体的操作部；
[0012]首先在模具中通过铸造工艺来制造气缸盖的单独的主体部；
[0013]然后通过从气缸盖的先前制造的主体部开始进行逐层叠加的增材制造来制造气缸盖的操作部。
[0014]所附的权利要求描述了本专利技术的优选实施方式并且形成了本说明书的组成部分。
附图说明
[0015]现在将参照示出了本专利技术的非限制性实施方式的附图来描述本专利技术，其中：
[0016]图1是根据本专利技术的内燃机的气缸盖的示意性立体图；
[0017]图2是图1的气缸盖的示意性立体分解图；并且
[0018]图3是用于制造图1的气缸盖的生产单元的示意图。
具体实施方式
[0019]在图1中，附图标记1整体表示内燃机的气缸盖。
[0020]气缸盖1构成了内燃机的气缸的顶部(即，气缸的上部闭合件)并因此具有构成每个气缸的顶部的火焰板；此外，气缸盖1被设计为容纳进气阀和排气阀以及对应的控制装置(即，回位弹簧和凸轮轴)，因此在气缸盖1中具有进气阀和排气阀的壳体以及阀控制装置的壳体。
[0021]根据图2，在初始步骤中(即，在设计阶段期间)，气缸盖1被分为具有构成每个气缸的顶部的火焰板的主体部2以及具有阀控制装置的壳体的操作部3。在气缸盖1中，这两个部分2和3彼此以永久且不可分离的方式彼此连接，即，这两个部分2和3在不对气缸盖1进行破坏和切割的情况下不能分离。
[0022]在气缸盖1的主体部2中具有燃烧室的区域，在该区域中，在机械加工之后，最终的表面将会面对燃烧发生之处的区域；因此，所要求的材料在局部上表现出的机械和应力抗性应非常高。
[0023]在气缸盖1的操作部3中具有凸轮轴的区域，该区域中的部件设计通常包括空腔以及具有特定形状的回路，这对于润滑和冷却回路来说是必要的；因此，在气缸盖1的操作部3中，必要的特征基本上是轻量化和几何复杂性。
[0024]在图3中，附图标记4整体表示被设计为生产气缸盖1的生产厂。
[0025]生产厂1包括设置有铸造台(即，压铸机)的铸造站S1，该铸造台包括模具5，该模具可以被打开并且负向地重现出气缸盖1的单独的主体部2的形状。在铸造站S1中，气缸盖单独的主体部2通过铸造工艺来制造，例如模具5中的重力或低压铸造；即，供应设备向模具5中供应预定量的熔融金属，其通过在模具5中硬化而形成气缸盖1的主体部2。随后，在熔融金属硬化之后，模具5被打开从而将半成品状态的气缸盖1的主体部2移除。在从模具5中取出半成品状态的气缸盖1的主体部2之后，去除多余的部分(即，铸造工艺的剩余物，例如冒口和毛刺)。
[0026]生产厂1包括设置有工业炉9的处理站S2，其中气缸盖1的主体部2经受热淬火和时效处理(在下文所述的开始通过增材制造来制造气缸盖1的操作部3之前)。
[0027]生产厂1包括加工和安装站S3，其中半成品状态的气缸盖1的主体部2通过机床6进行机械加工(该机械加工在处理站S2中的热处理之后进行)；特别地，首先，主体部2的下表面7(如图2所示)通过机械式去毛刺机加工进行整平，从而允许下表面7获得预定的表面粗糙度，随后主体部2的上表面8(如图2所示，其与下表面7平行且相对)通过机械式去毛刺机加工进行整平，从而允许上表面8获得预定的表面粗糙度。
[0028]在开始下文所述的通过增材制造来制造气缸盖1的操作部3之前，主体部2的下表面7通过机械式去毛刺机加工(例如，通过铣削)进行整平，从而允许下表面7获得相对较小的预定的表面粗糙度。
[0029]根据一个优选实施方式，在主体部2的机械加工期间，加工和安装站S3允许在主体部2中获得几何参照物(例如，穿过主体部2的下表面7的孔或螺纹孔)。
[0030]在主体部2的下表面7的加工(包括形成几何参照物)完成后，气缸盖1的主体部2就耦合至经调节的支撑板10，该支撑板构成用于后续的增材制造的位置参照物；即，气缸盖1的主体部2在支撑板10上被放置和约束在预定的位置中。显然，主体部2的下表面7与支撑板10直接接触，因此主体部2的下表面7优选应该是平整的(归因于先前进行的机械加工)，从而使主体部2与支撑板10之间的耦合更稳定。根据一个可行的实施方式，支撑板10具有撞击体，它们竖直地从支撑板10突出并且被设计为与气缸盖1的主体部2中可用的对应的空腔(与先前形成的几何参照物一致或不一致)进行接合(即，所述空腔尤其是可以被制造为用于耦合至支撑板10或者可以自然地存在于主体部2中)；以这种方式，确保了主体部2与支撑板10之间的更好的且更稳定的耦合。
[0031]主体部2中获得的(特别是穿过主体部2的下表面7的)几何参照物对主体部2与支撑板10的耦合进行了帮助和改进(使其更精确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于内燃机的气缸盖(1)的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：将所述气缸盖(1)分为主体部(2)和操作部(3)，主体部(2)具有构成每个气缸的顶部的火焰板，操作部(3)具有阀控制装置的壳体；首先在模具(5)中通过铸造工艺来制造所述气缸盖(1)的单独的所述主体部(2)；然后通过从所述气缸盖(1)的先前制造的所述主体部(2)开始进行逐层叠加的增材制造来制造所述气缸盖(1)的所述操作部(3)。2.根据权利要求1所述的生产方法，其中：所述气缸盖(1)的所述操作部(3)通过逐层叠加金属粉末(13)的称为PBF的增材制造工艺来制造；在开始通过增材制造来制造所述气缸盖(1)的所述操作部(3)之前，提供了通过使用增材制造中使用的相同的所述金属粉末(13)来填充所述主体部(2)的上表面(8)中打开的所有孔或空腔的另外的步骤。3.根据权利要求2所述的生产方法，其在通过增材制造来制造所述气缸盖(1)的所述操作部(3)之后包括移除留在所述气缸盖(1)的所述主体部(2)中的所述金属粉末(13)以及后续的打印工艺期间沉积的所述金属粉末(13)的另外的步骤。4.根据权利要求2所述的生产方法，其在开始通过增材制造来制造所述气缸盖(1)的所述操作部(3)之前包括将所述主体部(2)插入到杯形容器(12)中的另外的步骤，所述杯形容器在顶部打开并且横向地容纳用于填充所述主体部(2)的所述上表面(8)中打开的所有孔或空腔的所述金属粉末(13)。5.根据权利要求4所述的生产方法，其在开始通过增材制造来制造所述气缸盖(1)的所述操作部(3)之前包括将所述主体部(2)放置在并且结合到支撑板(10)上的另外的步骤，所述支撑板是用于增材制造的位置参照物并且在底部界定所述容器(12)。6.根据权利要求4所述的生产方法，其中，所述容器(12)包括至少一个填充元件，其朝向所述容器(12)的内部突出并且负向地重现出所述气缸盖(1)的所述主体部(2)的外部形状，从而减少填充所述容器(12)所需的所述金属粉末(13)的量。7.根据权利要求6所述的生产方法，其中，所述填充元件可相对于所述容器(12)移动，从而靠近或远离被放置在所述容器(12)内的所述气缸盖(1)的所述主体部(2)。8.根据权利要求1所述的生产方法，其在开始通过增材制造来制造所述气缸盖(1)的所述操作部(3)之前包括通过机械式去毛刺机加工来整平所述主体部(2)的上表面(8)的另外的步骤，从而允许所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：达妮埃莱，
申请(专利权)人：法拉利公司，
类型：发明
国别省市：