带有用于流体流的铸造到位的管的金属合金铸件制造技术

本发明专利技术涉及带有用于流体流的铸造到位的管的金属合金铸件。由镁或铝合金制成的主发动机铸件，例如发动机本体或气缸盖，具有嵌入在其中的铸造到位金属管或型式。所述管或型式允许液体循环，同时将铸造合金与循环液体基本上物理隔离，从而限制或消除它们之间的腐蚀性反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及带有用于流体循环通道的铸造到位的金属管的金属合金铸件。更具体 地，本专利技术涉及具有用于冷却剂流或其它流体流的铸入管的金属合金铸件，其中，管的金属 或金属合金成分允许形成铸件，将铸件隔离不受流体的腐蚀，且能为铸件提供加固。作为示 例，用于往复式内燃机的镁合金发动机本体可以使用铜管、不锈钢管等作为型芯铸造而成， 以提供围绕发动机铸件的每个燃烧气缸的通道用于含水冷却剂的流动，从而保护镁合金不 受含水冷却剂的腐蚀。
技术介绍
持续需要减少在许多制造物品中采用的金属铸件的重量。在铸件用于机动车辆中 时该需要尤其明显。相对轻质的金属合金可用于这种应用。但是在铸造产品需要与用于冷 却、润滑或其它目的的流体接触时，必须针对这种流体对较轻合金材料的化学效应进行考^^ ο例如，镁合金(甚至某些铝合金)是用于汽油燃料内燃机的发动机气缸本体的候 选材料。但是这种合金可能受到含水冷却剂和润滑剂的腐蚀。替代这些流体是不实际的， 因为它们是广泛地可用的和数年开发和有效使用的产品。此外，当然决不是说替代流体将 对周围的合金有任何更少的侵蚀性。当前需要提供轻质镁合金铸件、铝合金铸件以及其它铸造合金与旨在用于由这种 金属成分制成的物品中的流体相结合使用。需要提供使用金属合金来制造需要与流体接触 的铸造物品，所述流体与金属成分在化学上是不相容的。
技术实现思路
有机会设计需要用于液体流的通道的铸造物品，其中，液体成分和铸造合金成分 的优选组合导致对由液体接触的铸件表面的化学侵蚀。本专利技术采用铸入管(cast-in tube) 来将期望铸造金属与对于铸造物品的功能而言在其它方面优选的侵蚀性液体隔离。金属合金铸造物品形成有用于流体连通的铸入管，所述铸入管在所述物品内和/ 或穿过所述物品。所述管的成分被确定用于完好物品的铸件，所述物品可经历加热和冷却， 在管表面和铸造金属之间具有合适的界面接触。管形状和成分还被选择成适合流体通过和 保护铸造金属不受流体的化学侵蚀。在本专利技术的许多实施例中，管将由金属或金属合金形 成。本专利技术的一个实施例通过用于往复式车辆内燃机的镁合金气缸本体的铸件示出。 相同合金用于铸造发动机的气缸盖和/或曲轴箱部件。使用镁合金显著地减少发动机部件 的重量，但是镁基材料易于受到循环通过气缸本体的含水冷却剂和其它流体材料的腐蚀。有效的水_乙二醇冷却剂制剂已经设计用于在外部热交换器和气缸本体之间循 环。冷却剂被泵送通过围绕铸造本体的每个气缸形成的冷却剂槽道，以从每个气缸中的燃 烧过程的作用和往复活塞去除未利用热量。发动机的活塞和其它运动部件还可以用基于碳氢化合物的液体成分润滑。该润滑油也可以被泵送通过在铸造发动机本体中的槽道，且循 环碳氢化合物液体可能获得来自于发动机的燃烧过程的水。根据该实施例，用于循环可能与选定镁合金(或其它选定合金)反应的发动机流 体的管道由管形成，所述管用作铸造型芯，且熔融镁合金围绕这种管状管道铸造。当液体是 冷却剂时，所述管将可能由具有合适导热率的金属制成。管成分必须具有允许熔融金属围 绕管结构和形状铸造的固相线温度和机械属性，像铸模腔中的铸造型芯那样设置。该方案 用于使铸造金属形成与管的暴露表面的合适结合或界面，以用于液体的预期功能。管材料 被选择成与其引导通过铸件的液体是相容的，从而在与液体功能协作的同时，抵抗与液体 的不希望化学作用。例如，在镁合金气缸本体的实施例中，铸入管可以由铜、铜基合金、不锈 钢或其它含铁合金形成。管的形状及其壁厚(或厚度)针对具体物品和功能进行确定。例如，在管用于在铸 造气缸本体中围绕气缸孔径传送冷却剂时，具有合适内径的管可像螺旋那样预先缠绕，用 于围绕每个气缸嵌入铸件中。管的截面形状可以是圆形、方形，或以其它方式定形用于其冷 却(和可能的加固)功能。每个铸造气缸的管可被连接用于发动机设计的优选冷却剂流。 对于气缸本体实施例，可以设计其它管形状。例如，管可以是环状圆筒的形状，定尺寸为与 发动机气缸孔径同轴，内部圆筒壁围绕铸件的气缸壁紧密地隔开，较大直径的外部管状圆 筒壁从内部管状壁隔开，用于沿气缸的公共轴线向上或向下的期望冷却剂流。因而，本专利技术的目的在于允许在制成制造物品时使用可铸造金属合金材料与液体 材料相结合，其中，金属合金和液体否则在其界面处将经受不希望的化学反应。通过使用合 适的铸造到位的屏障管来将液体从铸件表面分开，可以利用否则不相容的液体和铸造合金 的组合的益处。本专利技术公开了下述技术方案。1. 一种用于内燃机的气缸本体铸件或气缸盖铸件，所述铸件由铸造镁合金或铝合 金形成，所述铸件包括旨在用于液体成分流的液体流通道，所述液体成分对铸造合金在化 学上是破坏性的，所述液体流通道由金属成分的铸造到位的金属管形成，所述金属管将铸 造合金与液体隔离，同时允许液体在气缸本体或气缸盖中起到其预期功能。2.根据方案1所述的铸件，其中，所述铸造镁合金是抗蠕变合金。3.根据方案1所述的铸件，其中，所述铸造铝合金包含按重量计高达5%的铜。4.根据方案1所述的铸件，其中，金属管的金属成分选自包括以下材料的组铝或 铝合金、铜或铜合金以及铁或铁合金，包括不锈钢。5.根据方案1所述的铸件，其中，所述液体成分包括乙二醇和水。6.根据方案1所述的铸件，其中，所述液体成分包括润滑油。7. 一种使由铸造合金制成的铸造发动机部件对基于水的冷却剂具有提高的抗腐 蚀性的方法，包括以下步骤选定材料，所述材料(i)对基于水的冷却剂是抗腐蚀的，(ii)不与铸造合金破坏 性地反应，(iii)具有的熔点高于铸造合金的浇注温度；从选定材料制造连续的防漏冷却剂循环系统；处理所述冷却剂循环系统的表面以使之为与铸造合金反应做好准备；将制成的冷却剂循环系统置于旨在用于铸造发动机部件的模中；将铸造合金在选定浇注温度下浇注到模中；以及允许铸造合金固化且包括所述至少一个预制的流体循环系统，其中，所述流体循 环系统铸造到所述发动机部件中。8.根据方案7所述的方法，其中，所述铸造合金是镁合金。9.根据方案7所述的方法，其中，所述铸造材料是铝合金。10.根据方案7所述的方法，其中，所述发动机部件是气缸盖。11.根据方案7所述的方法，其中，所述发动机部件是发动机本体。12.根据方案7所制成的冷却剂循环系统，其中，所制成的冷却剂循环系统包括具 有构造成防漏的结构形状的永久性附连的组件。13.根据方案7所制成的冷却剂循环系统，其中，所制成的冷却剂循环系统包括构 造成防漏的至少一个管。14.根据方案7所述的材料，其中，所述材料选择自包括铝、铜、钢及其合金的组， 包括不锈钢。15.根据方案7所述的方法，其中，所述表面处理包括清洁、蚀刻和熔剂处理。16. 一种用于内燃机的铸造镁或铝发动机本体，其中，循环流体中的至少一种容纳 在至少一个预制的流体循环系统中，所述流体循环系统包括多个具有大致圆柱体型式的组 装螺旋状盘管，每个盘管都环绕气缸。17.根据方案16所述的铸造镁或铝发动机本体，其中，所述多个具有大致圆柱体 型式的组装螺旋状盘管包括相同的匝数。18.根据方案16所述的铸造镁或铝发动机本体，其中，所述多个组装管状盘管包 括至少一个螺旋状盘管具有比其余盘管中的至少一个更少或更多的匝数。19.根据方案16所述的铸造镁或铝发动机本体，其中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的气缸本体铸件或气缸盖铸件，所述铸件由铸造镁合金或铝合金形成，所述铸件包括旨在用于液体成分流的液体流通道，所述液体成分对铸造合金在化学上是破坏性的，所述液体流通道由金属成分的铸造到位的金属管形成，所述金属管将铸造合金与液体隔离，同时允许液体在气缸本体或气缸盖中起到其预期功能。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：G宋，BR小鲍威尔，EP贝克，AK萨奇德夫，TA佩里，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US