形成包含由金属基复合材料形成的套管构件的部件的方法 |
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| 申请号 | CN201380067030.8 | 申请日 | 2013-12-19 | 公开(公告)号 | CN105008068A | 公开(公告)日 | 2015-10-28 |
| 申请人 | 捷豹路虎有限公司; | 发明人 | 迈克·舍戈尔德; 大卫·詹姆森; 内尔·史蒂文斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的实施方式提供一种形成部件的方法，该方法包括：提供由金属基 复合材料 形成的 套管 构件；以及对部件的 铸造 部分进行铸造，其中，铸造部分的至少一部分设置在套管构件内。本发明的实施方式的优点在于，可以制造与不包括套管构件的铸造部件相比具有增大的 刚度 的部件。与由诸如 钢 之类的材料形成的具有可比较的强度和刚度的部件相比，该部件可以形成为具有更大的刚度和减轻的重量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种形成部件的方法，包括： |
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| 说明书全文 | 形成包含由金属基复合材料形成的套管构件的部件的方法技术领域背景技术[0002] 已知的是，通过将熔融的铝铸入到模具中来提供铸铝部件。为了减轻部件的重量，可以使用铝以及其它相对轻的金属比如铝合金、镁或者镁合金而不使用较重的金属比如钢。这有助于诸如机动车辆之类的多部件产品的制造者对产品的重量进行控制。然而，铝的杨氏模量(大约70GPa)相对较低。相比于由诸如钢(具有约为207GPa的杨氏模量)之类的刚度较大的材料制成的部件所需的材料，如果要求由铝形成轻而刚硬的部件则通常需要使用更多的材料。额外的材料通常分布成便于增大部件的截面惯性矩。因而，部件的几何形状被调整成增大部件的刚度，例如弯曲和/或扭转刚度或刚性。在一些应用中，部件所需要装配进的可用空间可能是有限的，为了符合部件所需的刚度规格，需要使用诸如钢的刚度较大的材料。然而，钢的使用导致部件的重量增大，并且在一些应用中钢的使用是极不理想的。 发明内容[0005] 在本发明所要求保护的一个方面中，提供形成部件的方法，该方法包括： [0006] 提供由金属基复合材料形成的套管构件；以及 [0007] 对部件的铸造部分进行铸造，其中，铸造部分的至少一部分被铸造在套管构件内。 [0008] 应当理解的是，所提到的将铸造部分设置在套管构件内意味着将铸造部分设置在套管构件的孔内。 [0009] 本发明的实施方式的优点在于，与不包括套管构件的铸造部件相比，可以制造具有增大的刚度的部件。与由诸如钢之类的材料形成的具有可比较的强度和刚度的部件相比，部件可以形成为具有更大的刚度和减轻的重量。 [0010] 在一些实施方式中，套管构件可以放置在模具中以进行铸造而在位于模具中时不需要支承。 [0011] 本发明的一些实施方式的优点在于，相对于不具有套管构件的部件，可以增大弯曲和/或扭转刚度或刚性。一些实施方式允许将与已知部件相比具有可比较的刚度的部件制造得更紧凑和/或更轻。 [0012] 该部件在形状上可以是大致长形。该部件在使用中会经受一个或更多个弯曲应力。 [0013] 该方法可以包括将部件的铸造部分铸造成使得套管构件限定该部件的外表面的至少一部分。 [0014] 该方法可以包括形成部件，其中，套管构件限定管道，熔融金属可以流动穿过该管道以填充套管构件，该方法包括用熔融金属至少部分地填充套管构件。 [0015] 有利地，该方法可以包括用熔融金属充分地填充套管构件。 [0016] 该方法可以包括提供大致盲套管构件，该盲套管构件具有供熔融金属流入该套管构件中的单个开口。 [0017] 该方法可以包括提供如下套管构件：该套管构件中形成有供熔融金属流动穿过该套管构件的多个开口。 [0018] 有利地，该方法可以包括使熔融金属流动穿过套管构件以填充套管构件以及允许熔融金属冷却，其中，该部件的铸造部分的相应部分穿过由套管构件限定的相应开口从套管构件中伸出。 [0019] 提供由金属基复合材料形成的套管构件的步骤可以包括提供由铝基复合(AMC)材料形成的套管构件。 [0020] 有利地，铸造部分可以由包含铝的熔融材料形成。 [0021] 熔融材料可以是选自铝和铝合金中的一者。 [0022] 该方法可以包括将部件形成为汽车部件或航空航天部件。 [0024] 该部件可以是悬架系统的任意适合的部件，比如悬架臂、联动装置或者任意其它适合的部件。 [0026] 有利地，该方法可以包括将套管构件放置在模具中以及将熔融金属引入到所述模具中。 [0027] 在本发明所要求保护的另一方面中，提供一种部件，该部件包括套管构件，该套管构件包括金属基复合材料，该部件包括铸造部分，其中，铸造部件的至少一部分设置在套管构件内。 [0028] 有利地，该铸造部分形成为与套管构件接触，可选地，套管构件的基本上整个内表面与套管构件接触。 [0029] 有利地，套管构件的金属基复合材料可以包括铝基复合材料。 [0030] 金属基复合材料可以包括氧化铝以及至少一种提供了供氧化铝嵌入其中的基体的金属，可选地，该至少一种金属包括铝，可选地，该至少一种金属基本上由铝构成。 [0031] 该部件的铸造部分可以包括选自铝和铝合金中的一者。 [0032] 该部件可以是车辆悬架部件。 [0033] 在本发明所要求保护的另一方面中，提供了包括根据前述方面所述的部件的车辆悬架系统。 [0034] 在本发明所要求保护的又一方面中，提供了包括根据前述方面所述的部件的机动车辆、飞行器或者船舶。 [0035] 在本发明所要求保护的另一方面中，提供了一种部件，该部件包括套管构件，该套管构件包括金属基复合材料，该部件包括铸造部分，其中，该铸造部分的至少一部分设置在该套管构件内。 [0036] 在本申请的范围内，特别期望的是，可以独立地或者以任意组合的形式采用在前述段落中、在权利要求中和/或在以下描述内容和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例和替代方案，以及特别是它们的独特特征。参照一个实施方式描述的特征适用于所有的实施方式，除非这些特征是不相容的。 [0037] 为了避免产生疑惑，应当理解的是，针对本发明的一个方面描述的特征可以单独地或者以与一个或更多个其它特征适当结合的方式包含在本发明的任意其它方面内。 [0038] 在本申请的范围内，特别期望的是，可以独立地或者以任何任意组合的形式采用在前述段落中、在权利要求中和/或在以下描述内容和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例和替代方案，以及特别是它们的独特特征。参照一个实施方式描述的特征适用于所有的实施方式，除非这些特征是不相容的。 附图说明[0039] 现在将参照附图、仅通过示例来描述本发明的一个或更多个实施方式，在附图中： [0040] 图1示出了机动车辆悬架系统的由铸造铝合金形成的已知部件； [0041] 图2示出了根据本发明的实施方式的机动车辆悬架系统的部件；以及[0042] 图3示出了经过图2的部件的A-A平面的横截面。 具体实施方式[0043] 本发明的实施方式旨在提供通过铸造操作形成的改进的部件。 [0044] 图1示出了机动车辆悬架系统的通过将铝合金铸入到模具中而形成的已知部件100。该部件形成悬架系统的悬架臂并且大致呈钩形形状。部件100具有在其第一端处形成的第一安装部分110和在其与第一端相反的第二端处形成的第二安装部分130。应当理解的是，如果需要增大部件100的强度和/或刚度，常规方法将是增大该部件在其一个或更多个位置处的厚度，或者是由诸如钢之类的不同的材料来形成该部件。这些选项中的每一个选项可能都不是所期望的。例如，可能没有足够的可用包装空间来允许该部件由相同材料制成但具有较厚厚度。类似地，由于所产生的部件的增大的重量以及在使用中存在的与腐蚀相关联的问题，可能不期望采用诸如钢之类的不同材料。 [0045] 图2示出了根据本发明的实施方式的部件200，部件200具有与图1的已知部件相似的尺寸但具有大幅提高的刚度。图2的部件的与图1的部件相同的特征用相同的附图标记加上100来示出。 [0046] 部件200包括由铝基复合材料(AMC)形成的套管构件220。在该实施方式中，AMC包括被弯曲至形成套管形状的氧化铝纤维。该纤维被铝金属浸渍过，从而形成由氧化铝纤维和铝组成的复合材料。在一些实施方式中，可以通过如下方式来形成套管构件220：将纤维缠绕在模子(former)周围以便限定套管的形状，随后取出模子并用铝金属浸渍该纤维。 [0047] 在一些设置中，套管构件220也可以称作是包覆铸件或包覆铸造构件，因为在部件被铸成时套管构件220会形成该部件的外表面。 [0048] 通过将套管构件220放置在模具中并且将熔融的铝注入到该模具中以填充该模具来形成部件200。熔融的铝可以设置成使套管构件220所包含的金属至少部分地熔融，以便使得在部件的铸造部分205与套管构件220之间能够形成牢固的结合。其它设置方式也是有用的。 [0049] 图3示出了经过图2中示出的部件200的A-A平面的横截面。如上所述，部件200包括套管构件220和铸造部分205。在一些实施方式中，套管构件220与铸造部分205之间的接合面225变得没有图3中示出的接合面那么清晰。这会在如下情况下出现：在铸造之前将套管构件220放置在模具中，进而将熔融金属引入到模具中以填充套管构件220，从而使套管220的内表面220i至少部分地熔融。这是有利的，因为至少部分熔融的部分与铸造部分205融合而形成能够有效地抵抗第一安装部分201与第二安装部分230之间的弯曲应力的部件200。 [0050] 在一些实施方式中，在进行铸造之前套管构件220可以不包括金属。因此，可以在用熔融的铝填充形成该部件的模具时用铝浸渍构成套管构件220的氧化铝纤维。 [0051] 本发明的实施方式的优点在于，由于套管构件的使用，使得具有可以与已知铸铝部件相比较的尺寸和重量的部件可以形成为具有大幅提高的刚度。 [0052] 套管构件可以是盲套管构件，例如是具有单个开口的连指手套型构件或分指手套型构件形式的套管构件，其中，部件的铸造部分的一部分从所述单个开口中伸出。 [0053] 替代性地，套管构件可以具有多个开口，如在图2的实施方式的套管构件220中，套管构件具有形成在其中的两个开口。套管构件可以在其相反的两端处敞开，比如像在图2的实施方式中那样。其它设置方式也是有用的。 [0054] 本发明的实施方式的优点在于，通过设置由金属基复合材料形成的套管构件，可以以便利的方式将给定的部件形成为具有大幅提高的强度和/或刚度。在一些实施方式中，套管构件可以插入到形成该部件的模具中，并且部件的铸造部分以常规的方式在模具中铸造而成。本发明的一些实施方式允许部件形成为具有增大的刚度而对制造设备的损害相对较小。在一些实施方式中，该类型的模具，即，用于形成不具有套管构件的部件的模具可以在很少修改或者不修改的情况下用于形成具有套管构件的类型的部件。在一些实施方式中，套管构件可以形成为使得其可以容易地插入到模具中并且以常规的方式将熔融金属灌入或注入到模具中。 [0055] 本发明的实施方式能够使用与先前用于形成相似部件的材料相似的材料以相对便利的方式提供具有提高的强度和/或刚度特性的部件，并且使该部件能够具有可比较的或大致相同的尺寸。在一些实施方式中的部件与不具有套管构件的可比较部件的尺寸相比可以形成为具有更小的尺寸，并且享有增强的或相似的强度和/或刚度特性。其它设置方式也是有用的。 [0056] 在该说明书的全部的描述内容和权利要求中，用词“包括(comprise)”和“包含(contain)”以及这些用词的变型例如“包括有(comprising)”和“含有(comprises)”意味着“包括但不限于”，并且无意于(并且不)排除其它部分、添加物、部件、整体或步骤。 [0057] 在该说明书的全部的描述内容和权利要求中，单数形式包含复数形式，除非上下文另有要求。特别地，该说明书在使用不定冠词的情况下应当被理解为预期了复数和单数，除非上下文另有要求。 [0058] 结合本发明的特定方面、实施方式或者示例所描述的特征、整体、特性、混合物、化学基或基团应当被理解成适用于本文中描述的任意其它的方面、实施方式或者示例，除非与其不相容。 |
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