镶铸工艺方法

本发明涉及镶铸工艺方法，特别涉及镶铸工艺方法中的改进，包 括向铸模内的铸件成型腔中放置镶铸嵌入构件和进行铸造的步骤。

在先有技术的镶铸工艺方法中，采用通过从型腔一侧向型腔内 注入熔化金属以加热镶铸嵌入构件的办法。

为使镶铸嵌入构件在铸造过程中坚固地附着在铸体上，需要快 速而充分地加热镶铸嵌入构件并保持镶铸嵌入构件在预定时间内处 于高温状态。

然则，先有技术的工艺方法遇到这样一个问题，即由于仅从一 侧加热镶铸嵌入构件，因此难以将嵌入构件加热到满足上述要求，致 使镶铸嵌入构件与铸体的附着强度低。

本发明的目的是提供上述类型的镶铸工艺方法，其中由于采用 特殊方法，镶铸嵌入构件与铸体的附着强度可以提高。

为达到上述目的，依据本发明，提供一种镶铸工艺方法，包括 向铸模内的铸件成型腔中放置镶铸嵌入构件和进行铸造的步骤，在 铸造过程中，部分熔化金属引向镶铸嵌入构件的非附着表面，因而 从镶铸嵌入构件的附着面和非附着面两边加热该镶铸嵌入构件。

如果采用这种方法，可以从附着面和非附着面两边迅速而充分 地加热镶铸嵌入构件，并能在预定时间内保持镶铸嵌入构件处于高 温状态。这样，就能提高镶铸嵌入构件与铸体的附着强度。

从下述优选实施例结合附图的说明中将会更加清楚本发明的上 述和其它目的、特点、和优点。

图1是凸轮轴的前视图；

图2是沿图1中2—2线截取的断面图；

图3是例示壳型铸模的第一实施例的纵向断面图；

图4是图3所示基本部分的放大图；

图5是沿图4中5—5线截取的断面图；

图6是沿图4中6—6线截取的断面图；

图7是具有阻挡层的烧结体的透视图；

图8a，8b，8c和8d是用于说明阻档层形成方法的图；

图9是凸轮轴毛坯的基本部分的前视图；

图10是沿图9中10—10线截取的断面图；

图11是类似于图5的壳型铸模的第二个实施例的横断面图；

图12是壳型铸模的第三个实施例的纵向断面的前视图。

参看图1和图2，内燃机的凸轮轴1包括凸轮轴体6，凸轮轴体 6包括多个轴颈2、多个轴段3和多个凸轮4的基圆部分5；凸轮轴 1还包括多个月牙形烧结体8，每个烧结体8用作镶铸嵌入构件，嵌 入构件附着在每个凸轮4的基圆部分5上以形成鼻状部分7。

凸轮轴体6例如由具有良好加工性能和高韧性的合金铸铁制 成。烧结体8例如由具有高硬度和优良抗磨性的颗粒弥散合金铸铁 制成。

凸轮轴1通过用示于图3至图7的壳型铸模作为铸模和多个烧 结体8的镶铸步骤、切削步骤和机加工步骤制成。

参看图3，壳型铸模9包括第一和第二对开式阴模101和102。形 成凸轮轴毛坯(铸件)的型腔13是通过匹配对开阴模101和102的 拼合面11和12形成的。浇注口14与型腔13的上端相通。

如图4至图6中所示，构成鼻状部分7的月牙形烧结体部分8 被放入型腔13中的每个凸轮成型区15中的鼻状部分对应区16中。 同时参看图7，面对基圆部分成型区17的凹下的拱形内周边表面18 和连到内周边表面18上的相对的两个端面19，构成了附着表面20。 凸出的拱形外周边表面21和月牙形的相对的两个端面22，构成了 非附着表面23。在非附着面23上形成阻挡层24，以阻止熔化金属 附着在非附着面23上。阻挡层24的形成将在后面说明。

在壳型铸模9内围绕阻挡层24的外周边表面形成一个加热室 25，面对阻挡层24的顶部和相对的两个侧部。在壳型铸模9内提供 一个沟通槽26，与型腔13和加热室25相通。沟通槽26从正好位于 基圆部分成型区17下面的轴成型区27，经过基圆部分成型区17和 鼻状部分对应区16向加热室25延伸，并通入这些区域17和16并 通入加热室25的底表面。在沟通槽26的底表面上形成一个断面成 角形的小突出部28，与底表面的纵向相交。小突出部28这样设置， 使脊线对着烧结体8的凹下的拱形内周边表面18的下边缘，即阻挡 层7的内周边边缘。

在烧结体8上的阻挡层24是以下述方式形成的。

如图8a所示，多个烧结体8使它们的附着面20向下地堆积在 可升高的构件31上，最上部的烧结体8被吸引在传送部件32的电 磁体33上。

如图8b所示，烧结体8被传送部件32传送到加热炉34中然后 放在下模35的上表面上。在这种情况下，烧结体8的附着表面20与 下模35的上表面紧密接触。

如图8c所示，上模37放在下模35上覆盖烧结体8。在这种情 况下，在上模37的内周边表面和两个相对的内端面与烧结体8的凸 出的拱形外周边表面21和两个相对的端面22之间形成缝隙g。

如图8d所示，涂树脂的砂子36作为用于形成阻挡层24的材料 被吹入并注满缝隙g中。然后，涂树脂的砂子36在300℃下灼烧1分 钟以形成阻挡层24。

有阻挡层24的烧结体8在第一和第二阴模101和102被打开的 状态下放在鼻状部分对应区16内。因此，与机加工形成的基圆部分 5的体积比起来，基圆部分成型区17的容积依据阻挡层24的厚度 而增大。

在依上述方式将烧结体8放入鼻状部分对应区16之后，将含有 合金铸铁成分的熔化金属经浇注口14注入型腔13内。熔化金属从 型腔13的下部注满型腔13。

在铸造过程中，部分熔化金属经每个沟通槽26导入每个加热室 25，注满加热室25同时与阻挡层24接触。这就使得烧结体8从基 圆部分成型区17一侧和加热室25一侧受热，因而从附着表面和非 附着表面的两侧受热，从而使烧结体8可被迅速而充分地加热并在 预定时间内保持高温状态。

在每个基圆部分5和每个烧结体8之间的附着强度可通过上述 办法提高。

在这种情况下，在每个烧结体8中，阻挡层24存在于相对于加 热室25和沟通槽26的非附着面23上，因此，阻挡层24避免了熔 化金属附着在非附着表面23上。

以后，壳型铸模9被打开，形成一个图9和10所示的凸轮轴毛 坯38。相应于每个加热室25和每个沟通槽26的多余部分39依附在 凸轮轴毛坯38上。在多余部分39的沟通槽对应区40上由于小突出 部28而形成切口41。于是，如果用锤子或类似物敲击每个多余部分 39的加热室对应区42，则多余部分39在切口41处断裂，并与烧结 体8在对应于阻挡层24处分离。

凸轮轴毛坯38经切削除去阻挡层24，除去对应于浇注口14等 的多余部分，然后再进行预定的机加工。

在这种情况下，可减少凸轮轴毛坯38后处理所需要的步骤和时 间，因此可提高凸轮轴1的大批量生产效率，因为阻挡层24可靠地 避免了熔化金属附着在非附着面23上。

表1表示用于制造凸轮轴体6的合金铸铁和用于制造每个烧结 体8的颗粒弥散合金铸铁的成分和硬度HRC。

                                        表1

                              化学成分(重量％)     硬度    C    Si    Mn    Cr    Mo   Ni    P   V  TiN    Fe     hRC 合金铸铁 颗粒弥散合 金铸铁(烧 结体)  3.2  3.0   1.0   0.5   0.6   0.3   0.2   12.0   0.3   2.0    -   3.0     -   0.6    -   2.2    -   1.0   余量   余量     21-29     53-65 在有表1中成分的凸轮轴毛坯38中，假设基圆部分对应区44的重 量W1和烧结体8的重量W2之间建立关系式W2＝0.2W1，那么，烧 结体8的附着率R和加热室对应区42的重量W3对基圆部分对应 区44的重量W1的比率W3/W1之间的关系就能确定，从而得到表2 中显示的结果。

有合金铸铁组分的熔化金属的浇注温度设定为1440℃，阻挡层 24的厚度设定约2mm。其次，按方程式R＝(b/a)×100(％)确 定了附着率R，其中a表示烧结体8的附着表面20的面积，b表示 附着到基圆部分对应区44上的附着表面20的面积。

             表2

    比率W3/W1     附着率R(％)     0.5     1.0     1.5     2.0     2.5     40     60     85     100     100

从表2明显看出，如果比率W3/W1设定在W3/W1≥2.0范围， 则烧结体8可以完全附着在基圆部分对应区44上。

图11表示壳型铸模9的一个例子，在此模中形成两个沟通槽 26与每个加热室25相通。在这种情况下，每个沟通槽26的断面面 积可设定为上述壳型铸模9的例子中的一半，因此多余部分39的沟 通槽对应区40的断裂可以更加方便。

图12表示壳型铸模9的一个例子，在此模中提供两个浇铸道 43，使得浇铸道的下端与凸轮轴毛坯成型腔13的下端相通，型腔13 设置在两个浇铸道之间，这样每个浇铸道43与相应的加热室25相 通。在这种情况下，有一个优点，即多余部分39的沟通槽对应区40 的45部分不会留在图9和图10所示例子中的凸轮轴毛坯38的每 个基圆部分对应区44上。

在上述实施例中，在烧结体8的附着表面20上可形成例如锡附 着层之类的附着促进层，因此熔化金属的温度可以降低，使能将低 温熔化金属附着在烧结体8上。也能将低温熔化金属导入加热室25 中，以便从非附着表面23一侧加热烧结体8。在这种情况下，低温 熔化金属不附着在烧结体8的非附着表面23上，因此不需要阻挡层 24。其次，采用将铸件作为镶铸嵌入构件的办法也可以避免熔化金 属附着在非附着表面23上，使得非附着表面23作为氧化皮留下，或 通过提供更长的沟通槽26的办法以使熔化金属的温度降低，然后导 入加热室25中。甚至在这些情况下，当然不需要阻挡层24。

在向壳型铸模中放置烧结体8时，在某些情况下可采用供查阅 的日本专利申请书No 195167/95中公开的卡具式样。本发明不限于 凸轮轴用的镶铸嵌入工艺。