Verfahren zur Herstellung von aus einem aus Eisen oder einer Eisenlegierung bestehenden Kör per und einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung zusammengesetzten Gegenständen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von aus Eisen und Eisenlegierungen und Leichtmetallen oder Leichtmetallegierungen zu sammengesetzten Gegenständen, z. B. Aluminium schmiede- oder -gussstücken mit Stahl- oder Gusseisen- einlage. .
Es wurde schon vorgeschlagen, Kolben aus Alu minium mit ringförmigen, gerieften Gusseiseneinlagen herzustellen, die bei Betrieb des Kolbens die Kolben ringe aufnehmen. Grosse Schwierigkeiten bestanden bisher darin, eine befriedigende und genügend dauer hafte Verbindung zwischen dem Aluminium und dem Eisen herzustellen.
Man hat versucht, durch mechanisches Aufrau hen, durch Rändeln oder Einriefen der Eiseneinlagen eine solche Bindung zu gewährleisten, jedoch keine befriedigenden Resultate erzielt. Es wurde vorgeschla gen, die Eiseneinlage zuerst. durch Eintauchen in ein heisses Aluminiumbad zu überziehen. In diesem Zu sammenhang hat man auch verschiedene vorläufige überzöge für das Eisen aus Metallen vorgeschlagen, die von dem flüssigen Aluminium rascher benetzt werden.
Ein Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines einfach durchzuführenden und wirtschaftlichen Ver fahrens zur Herstellung einer guten Bindung zwischen einem Körper aus Eisen oder Eisenlegierungen und darauf gegossenen Leichtmetallen oder Leichtmetall legierungen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, die aus einem aus Eisen oder einer Eisenlegierung bestehenden Körper und einem Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung zusam mengesetzt sind, bei welchem Verfahren man den genannten Körper mit einem Metall elektroplattiert, das vom Leichtmetall besser benetzt wird als das Eisen bzw. die Eisenlegierung, und dann in eine Giess form einsetzt, in welche das Leichtmetall bzw, die Leichtmetallegierung gegossen wird, ist dadurch ge kennzeichnet, dass man den elektroplattierten Körper auf eine Temperatur bringt, die einerseits unterhalb des Schmelzpunktes des Leichtmetalles bzw.
der Leichtmetallegierung liegt, anderseits jedoch genügt, um das Plattiermetall zu verflüssigen, und dass man beim Eingiessen des Leichtmetalles oder der Leicht metallegierung in die Giessform so vorgeht, dass das flüssige Metall einige Zeit über die Oberfläche des Körpers strömt.
Neben diesen Massnahmen kann dem Körper wäh rend des Gusses eine mechanische Schwingung von z. B. 1000 bis mehreren tausend Perioden und einer Amplitude von 0,20 bis 0,25 mm erteilt werden, wie dies in der USA-Patentschrift Nr. 2 797 460 be schrieben ist.
Als Leichtmetalle kommen vor allem Magne sium, Aluminium, Legierungen aus Magnesium und Aluminium und Aluminiumlegierungen, die haupt sächlich aus Aluminium bestehen, jedoch noch andere Metalle, wie Silicium, Kupfer, Nickel, Eisen, Vana- dium enthalten können. Der genannte Körper (im folgenden kurz Eisenkörper genannt) kann z. B. aus Eisen, Fluss-Stahl und Gusseisen, mit oder ohne die häufig in solchen Materialien vorkommenden Legierungsbestandteilen bestehen.
Als Metalle, die vom Leichtmetall oder der Leichtmetallegierung leichter benetzt werden, als der Eisenkörper, kommen z. B. Zink, Zinn und Cadmium in Frage. Bezüglich der Beschaffenheit der Metallbindung wird auf die beiliegenden Fig. 1 bis 7 verwiesen, die mikrophotographische Aufnahmen von Strukturen darstellen, bei denen Aluminium mit Eisen verbun den ist.
Bekanntlich benetzen Aluminium und andere Leichtmetalle im Heiss-Tauchverfahren die Oberfläche von Eisen nicht genügend, wenn diese mit einer Oxydschicht bedeckt ist. In einem solchen Verfahren ist es notwendig, die Berührung zwischen dem ge schmolzenen Metall und dem Eisen so lange aufrecht zu erhalten, bis eine Auflösung oder Reduktion des Oxydes erfolgt ist. Dann erst findet die Benetzung und die Bildung einer Grenzflächenlegierung statt.
Man hat vorgeschlagen, diese Bedingung dadurch zu erleichtern, dass man das Eisen zuerst mit einem Me tall überzieht, dessen Schmelzpunkt niedriger ist als der des Leichtmetalles und das von dem Leichtmetall leichter benetzt wird als Eisen. Solche Metalle sind im allgemeinen Zinn, Zink und Cadmium. Wird eines dieser Metalle vor dem Heiss-Tauchverfahren auf Eisendraht; auf Bandeisen oder andere Eisengegen stände plattiert oder in anderer Weise abgeschieden, so wird dadurch eine raschere Benetzung bei einer kürzeren Eintauchzeit. erreicht.
Das Ergebnis. des Tauchens ist jedoch die Bildung eines Leichtmetall überzuges auf dem Eisenkörper, sowie eine scharf abgesetzte Grenzflächenlegierungsschicht. Bei einem Zinnüberzug auf Eisen, der dann in Aluminium heissgetaucht wird, besteht die Grenzflächenlegie- rungsschicht wahrscheinlich aus einer Legierung aus Zinn, Eisen und Aluminium. Die Legierungsschicht ist auf der dem Leichtmetall zugekehrten Seite etwas rauh, erscheint aber auf der an das Eisen grenzenden Seite im allgemeinen verhältnismässig glatt und scharf abgesetzt.
Bei dem vorstehend genannten Verfahren wird ein eiserner Körper zunächst in das geschmolzene Leichtmetall heissgetaucht; dann wird er in eine Form eingesetzt, und zusätzliches Leichtmetall wird darauf gegossen. Durch das Zugiessen von zusätzlichem Leichtmetall in geschmolzenem Zustand auf den durch Heisstauchen zuvor hergestellten überzug wird die Grenzflächenlegierungsschicht nicht verringert, son dern im Gegenteil - falls überhaupt eine Wirkung erzielt wird - eher verstärkt.
Im allgemeinen werden bei Giessverfahren dann bessere Ergebnisse erzielt, wenn das Leichtmetall auf einen zuvor durch Heiss tauchen hergestellten überzug gegossen wird. Man hat jedoch gefunden, dass die Grenzflächen-Legie- rungsschicht mechanisch schwächer ist. Zum Bei spiel zeigt sich bei Aluminiumkolben mit Gusseisen- einlagen ein Bruch der Bindung entweder sofort nach der Herstellung oder nach einer sehr kurzen Be triebszeit. In ungewöhnlichen Fällen kann sich der Eisenkörper gänzlich von dem umgebenden Leicht metallguss loslösen.
Meistens bricht die Bindung anfangs nur teilweise, wobei die Bruchstellen aber dazu neigen, sich während des Gebrauches des Gegen standes zu vergrössern. Beim erfindungsgmässen Verfahren wird, wie ge sagt, auf dem eisernen Körper durch Elektroplat- tierung ein Metallüberzug, z. B. aus Zinn, Zink oder Cadmium angebracht, durch den die Netzbarkeit ge fördert wird; das Heisstauchen fällt jedoch weg. Es erfolgt rasche Benetzung, wenn das geschmolzene Leichtmetall auf den Eisenkörper gegossen wird; jedoch scheint sich der charakteristische Legierungs überzug des Heiss-Tauchverfahrens nicht zu bilden.
In manchen Fällen ist kein Legierungsüberzug sicht bar, wenn der zusammengesetzte Gegenstand aufge schnitten, geätzt und unter dem Mikroskop betrach tet wird. In anderen Fällen scheint die Dicke der Grenzflächen-Legierungsschicht nicht nur verringert zu sein, sondern diese Schicht scheint auch eine andere Form oder Struktur aufzuweisen. Die Be schaffenheit der Bindung ist wesentlich verbessert.
Der günstigste Grad der Vorwärmung des in der Form befindlichen Eisenkörpers hängt natürlich unter anderem von seinen Ausmassen und dem Verhältnis der Menge des zu giessenden Leichtmetalles zur Grösse des Eisenkörpers ab; der Körper wird jeden falls auf eine unter dem Schmelzpunkt des geschmol zenen überzugsmetalles liegende Temperatur erhitzt. Dies scheint einmal dazu zu führen, dass sich neben der Grenzflächen-Legierungsschicht oder an deren Stelle eine Zone bildet, in der legierende Bestand teile des geschmolzenen Leichtmetalles in sehr fein verteiltem Zustand niedergeschlagen werden.
Ohne eine bindende Theorie aufstellen zu wollen, wird an genommen, dass dieser Effekt auf der Abkühlung des an den Einsatz oder Körper grenzenden, geschmol zenen Leichtmetalles beruht, und dass die Bildung einer Zone aus feinem Niederschlag die Beschaffen heit der Bindung wesentlich verbessert. Damit soll darauf hingewiesen werden, dass, während man mit einem hochlegierten Leichtmetall (z. B. Aluminium, das grosse Mengen an Silicium und@loder anderen Metallen enthält) bei der Herstellung einer zufrieden stellenden Bindung an Eisen im allgemeinen auf grössere Schwierigkeiten stösst, sich offenbar eine wesentlich bessere Bindung bildet, wenn die vor stehend genannte Zone feinen Niederschlags vorhan den ist.
Das Leichtmetall oder die Leichtmetall- legierung wird, wie gesagt, so zugegossen, dass es um die Oberfläche des Eisens strömt. Wiederum ohne Anspruch auf Gültigkeit der Theorie wird an genommen, dass durch diese Spülung die Oxyd schichten losgelöst werden, die praktisch immer auf den Oberflächen von geschmolzenem Aluminium und Magnesium und deren Legierungen existieren, auch wenn über den plattierten Oberflächen des Eisen körpers eine nicht oxydierende Atmosphäre aufrecht erhalten wird.
Man nimmt an, dass durch die Spül wirkung die Oberflächen des Eisenkörpers von ein geschlossenen Gasen befreit und alle auf der Ober fläche des geschmolzenen Leichtmetalles befindlichen Oxyde entfernt werden, wodurch eine direkte Be rührung von Metall' zu Metall zustande kommt und sich eine Lösung dazwischen bildet.
Es ist nicht bekannt, ob die Spülwirkung in irgendeiner Weise die Bildung der Grenzflächen- legierung beeinflusst, oder inwieweit diese durch die Bildung der Zone feinen Niederschlags beeinträchtigt wird, oder ob die Grenzflächenleg-ierung nur durch den Guss des geschmolzenen Leichtmetalles auf die im Verhältnis dazu kühleren Oberflächen des Eisen körpers verringert oder gar beseitigt wird. Jedenfalls ergab eine Untersuchung von nach dem erfindungs gemässen Verfahren erhaltenen Grenzflächen zwischen dem gegossenen Metall und dem Eisenkörper, dass die Bildung z.
B. einer Eisen-Aluminium-Legierung gehemmt, manchmal sogar gänzlich unterdrückt wird und in anderen Fällen auf einen Grad herabgemin dert wird, den man bisher durch die bekannten Ver fahren, in denen die entsprechenden Metalle ver wendet werden, nicht erreichen konnte.
Die vorstehend genannte Fliess- oder Spülungs wirkung kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Sie hängt teilweise von der Beschaffenheit der herzu stellenden, zusammengesetzten Gegenstände ab. In einigen Fällen ist es möglich, die Zuleitung und Steig leitung der Form so anzubringen, dass das gesamte Metall, das in die Form gelangt, zuerst über die Ober flächen des Eisenkörpers oder -einsatzes fliessen muss. Manchmal kann man auch die Spülwirkung dadurch erreichen, dass man das geschmolzene Metall bis zu dessen Erstarrung stark bewegt, so dass es über die Oberflächen des Eisenkörpers fliesst.
In den meisten Fällen kann man am besten eine ausreichende Spül wirkung erreichen, wenn man, nachdem die Form gefüllt ist, weiterhin Metall einströmen lässt, so dass überschüssiges Metall aus den Steigleitungen tritt.
Wenn das Gussmetall über die plattierte Einlage oder den Eisenkörper hinströmt, beginnt das plattierte Metall, das einen niedrigeren Schmelzpunkt als das geschmolzene Gussmetall hat, zu fliessen und mit dem Metall an der Oberfläche des Eisenkörpers eine Bin dung einzugehen.
Das geschmolzene Gussmetall, das schliesslich auf den Eisenkörper gelangt, ist das heisseste Metall im Gussstück. Dadurch wird die Absorption des plat- tierten Metalles durch das Gussmetall begünstigt und wahrscheinlich die potentielle Fehlerquelle in der Verbindungszone beseitigt.
Zur Erzielung einer besonders guten Verbindung kann man zusätzlich zu den genannten Massnahmen die Eiseneinlage mit einem luftgetriebenen Vibrator direkt verbinden und mit Beginn des Leichtmetall gusses in mechanische Schwingungen einer Frequenz von etwa 1000 bis mehreren tausend Perioden pro Minute und einer Amplitude von etwa 0,20 bis 0,25 mm versetzen. Mit beginnender Erstarrung des Metalles wird die Schwingungserzeugung im allge meinen eingestellt.
In den folgenden Beispielen wird das erfindungs gemässe Verfahren den bisherigen Verfahren gegen übergestellt. Die Fig. 6 und 7 sind typische, 250fach vergrösserte mikrophotographische Aufnahmen ver schiedener Strukturen. In jeder der beiden Figu- ren besteht die untere Schicht aus Gusseisen und die obere Schicht aus Aluminium. Zwischen den bei den Schichten entdeckt man eine scharf abgesetzte Legierungsschicht, die in Fig.7 sehr dick ist.
In beiden Fällen wurde der gusseiserne Körper mit Zinn elektroplattiert und dann durch Eintauchen in ein Bad aus geschmolzenem, stark siliciumhaltigem Alu minium mit einem überzug versehen. Anschliessend wurde eine Aluminiumlegierung mit hohem Silicium- gehalt auf die heisse überzogene Oberfläche des in einer Form befindlichen Körpers gegossen.
Die Alu miniumlegierung enthielt 21 bis<B>23%</B> Silicium und kleine Mengen an Nickel, Kupfer, Vanadium und Magnesium und bestand restlich aus Aluminium. Die Legierung ist unter der Bezeichnung Vanasil (Mar kenprodukt) bekannt und erweist sich auf Grund ihrer Wärmeausdehnungseigenschaften als geeignet für die Herstellung von Kolben für Verbrennungsmotoren. Es wird noch darauf hingewiesen,
dass legierende Be- standteile des geschmolzenen überzugsmetalles in grossen Mengen benachbart und manchmal sogar tat sächlich innerhalb der Grenzflächenlegierungsschicht niedergeschlagen werden.
Die in Fig. 6 und 7 veranschaulichten Bindungen erwiesen sich jedoch als mangelhaft. <I>Beispiel 1</I> Ein zylindrisches Rohr mit verschiedenen Durch messern von etwa 4,5 bis etwa 7,6 cm aus Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt von einer Dicke von 0,38 mm wurde in einem Wasserstoffofen blank geglüht und mit Zinn in einem üblichen alkalischen Zinnplattierungsbad 0,0051 mm dick über der äusseren Oberfläche plattiert. In die Enden des Roh res brachte man verbackenen Sand,, um sie zu füllen und sie in einer äusseren Form, die ebenfalls aus verbackenem Sand bestand, zu halten.
Das auf 250 C erwärmte Rohr wurde in die Sandform gebracht, die solche Öffnungen besass, dass das zugiessende Metall durch und um die mit Zinn plattierte Röhre fliessen und oben aus der Form austreten konnte. Eine Aluminiumlegierung (Alcoa 355) wurde bei einer Temperatur von 7500 C so in die Öffnung gegossen, dass sie während etwa 10 bis 20 Sekunden über die Oberfläche des Rohres fliessen konnte. Nach Erstarrung des Gusses stellte man fest, dass sich eine ausgezeichnete Verbindungsstelle ge bildet hatte.
Eine Schnittfläche des zusammengesetzten Gegen standes, die mit Nital geätzt wurde, ist in Fig. 4 ge zeigt. Wieder besteht die untere Schicht aus Stahl, die obere aus der Aluminiumlegierung und die mitt lere Schicht aus einer legierten Bindung. Vergleicht man Fig. 4 mit Fig. 7, so stellt man fest, dass die Dicke der legierten Bindungsschicht wesentlich verringert ist und keine unregelmässige Durchdringung der Unter lage stattgefunden hat, wie dies bei Stahl mit niedri gem Kohlenstoffgehalt gewöhnlich eintritt.
Bei diesem Gegenstand ist kein Anzeichen einer Zone feinen Niederschlages zu erkennen. Dies schreibt man der Tatsache zu, dass die verwendete Aluminiumlegie- rung nur 5 /o Silicium, 1,3 % Kupfer und 0,5 o/a Ma- gnesium enthielt, wobei der Rest, abgesehen von den normalen Verunreinigungen, aus Aluminium bestand.
Man wird sehen, dass hier auch keine Anzeichen von grobkörnigem Niederschlag vorliegen.
<I>Beispiel 2</I> Ein Grey-Eisenring mit einem äusseren Durch messer von 13,3 cm, einem inneren Durchmesser von 10,8 cm und einer Dicke von 9,5 mm wurde. in einem alkalischen Zinnbad (Natriumstannat) 0,0038 Millimeter dick mit Zinn plattiert. Man brachte ihn in eine Eisenform, die zuvor auf eine Temperatur von 316-372 C erhitzt worden war.
Nachdem die Temperatur des Ringes selbst auf etwa 250 C ge stiegen war, goss man die geschmolzene Aluminium legierung mit hohem Siliciumgehalt mit einer Tem peratur von etwa 830 C so über die Oberflächen des Ringes, an denen man eine Bindung herstellen wollte, dass das geschmolzene Metall 5 bis 10 Sekunden darüberfloss. Diese für einen Kolbenring bestimmte Einlage wurde eine Stunde lang in einen elektrischen Wärmeofen gebracht, der eine Temperatur von 515 C hatte, anschliessend in einem Luftstrom ge kühlt,
3 Stunden lang in einem elektrischen Ofen mit einer Temperatur von 155 C gehalten und dann lang sam auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Fig. 1 zeigt die entstandene Bindung und dient als Beispiel einer fast vollkommenen Steuerung der Bindung. Die herausgeschnittene Probe wurde mit Nital geätzt und bei 250facher Vergrösserung unter sucht. Die untere Schicht stellt die Gusseiseneinlage dar, die obere die Aluminiumlegierung; eine Zone feinen Niederschlags ist zwischen den beiden Schich ten deutlich sichtbar. Die verwendete Aluminium legierung war das vorstehend genannte Vanasil . In der Probe ist die typische Grenzflächenlegierungs- schicht aus Eisen und Aluminium nicht zu erkennen.
Dafür liegt über dem Eisen eine Aluminiumschicht, in der die legierenden Bestandteile in sehr feiner Verteilung ausgefällt sind. <I>Beispiel 3</I> Fig. 2 zeigt eine 250fach vergrösserte mikrophoto graphische Aufnahme eines Schnittes von gleicher Struktur, der einer ähnlichen Behandlung unterzogen wurde, wie in Beispiel 2 beschrieben, wobei aber die Bedingungen nicht so sorgfältig eingehalten wurden. Auch hier wurde Vanasil auf einen mit Zinn elek- troplattierten, eisernen Einsatzring gegossen.
In dem speziellen Schnitt wird eine dünne Schicht einer erkennbaren Grenzflächenlegierung gezeigt, die über der unteren Eisenschicht liegt. Darüber jedoch ist eine Zone feinen Niederschlages, in der die legieren den Bestandteile in fein verteilter Form vorliegen, genau zu erkennen. Die bei dem in Fig. 2 im Schnitt wiedergegebene Bindung des Gegenstandes wurde geprüft und erwies sich dabei als äusserst zufrieden stellend.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass verhältnismässig ge ringfügige Änderungen der Temperatur oder der Menge und der Dauer des Metallflusses über eine Oberfläche, mit der eine Bindung hergestellt werden soll, sichtbare Veränderungen der Verbindung her vorrufen. Ferner können in verschiedenen Teilen einer bestimmten Form oder in verschiedenen Oberflächen bereichen einer Einlage Änderungen der Temperatur und der Menge des vorbeiströmenden, geschmolzenen Metalles auftreten, die zu sichtbaren Unterschieden in der Bindung führen.
Die besten Ergebnisse scheint man dann zu erzielen, wenn der eiserne Einsatz oder Körper in Anwesenheit eines inerten oder reduzie renden Gases wie Argon, Helium oder Wasserstoff so erhitzt wird, dass der Zinn-, Zink- oder Cadmium überzug auf seiner Oberfläche flüssig wird, und wenn die grösstmögliche Menge an geschmolzenem Leicht metall oder an Legierungen über die Oberflächen des Einsatzes oder Körpers fliesst. Selbst unter Berück sichtigung der erwähnten Veränderungen wird er findungsgemäss eine Bindung hergestellt, die in mechanischer Hinsicht zufriedenstellend und jeder durch andere Verfahren bisher hergestellten Bindung weitaus überlegen ist.
<I>Beispiel 4</I> Ein zusammengesetzter Gegenstand wurde nach dem in Beispiel 2 beschriebenen Verfahren herge stellt, abgesehen davon, dass der gusseiserne Körper nicht mit Zinn, sondern mit Cadmium elektroplat- tiert wurde und die darauf aufgegossene Aluminium- legierung nur 12% Silicium enthielt anstelle von 21 bis 23 %, dem vorstehend genannten Vanasil eigenen Prozentsatz;
Fig.3 zeigt einen mit Nital geätzten Schnitt von 250facher Vergrösserung. Die untere Schicht besteht aus Gusseisen, die obere aus der Aluminiumlegierung. Zwischen den beiden tritt eine Grenzflächenlegierung schwach hervor. Trotz des niedrigen Siliciumgehaltes ist eine Zone feinen Nie derschlags deutlich sichtbar. Die Verbindung war gut.
<I>Beispiel 5</I> Zwei bogenförmige Stahlbleche von etwa 2,54 mm Dicke wurden mit Zinn etwa 0,0025 mm dick elektro- plattiert und in eine Form gebracht neben ein Schmiedestück aus einer Aluminiumlegierung, das zuvor in einer Argon- oder Heliumatmosphäre auf eine Temperatur von etwa 55 C unterhalb des Schmelzpunktes der Aluminiumlegierung vorerhitzt worden war. Die Temperatur der Stahlbleche stellt sich auf etwa 300 C ein.
Eine geschmolzene Alu miniumlegierung von der gleichen Beschaffenheit wie das Schmiedestück wurde bei einer Temperatur von etwa 760 C so in die Form gegossen, dass sie über die mit Zinn plattierten Oberflächen der Eisenkörper floss, wobei sie den Raum zwischen den Blechen und dem vorerhitzten Schmiedestück ausfüllte und beide gleichzeitig verband. Die Aluminiumlegierung war eine 7-5-Legierung, das heisst sie enthielt 5 % Sili cium, 7% Kupfer und 0,5% Nickel. Die Verbindung war gut.
<I>Beispiel 6</I> Eine Eiseneinlage wurde mit Zink elektroplattiert und dann in einer schützenden Atmosphäre (um die Oxydation der plattierten Schicht gering zu halten) auf eine etwas über dem Schmelzpunkt des Zinks lie gende Temperatur erhitzt. Eine Aluminiumlegierung mit 5 % Silicium, 71/1o Kupfer und<B>0,5%</B> Nickel wurde bei einer Temperatur von 746 C über die Einlage gegossen. Da sich auf der Oberfläche der elektro- plattierten Schicht keine Oxyde befanden, wurde in diesem Fall die Form nicht überfüllt.
Fig. 5 zeigt einen mit Nital geätzten Schnitt durch die Einlage und die benachbarte Aluminiumlegierung (250fache Vergrösserung). Hierbei ist keine Zone feinen Niederschlages zu erkennen; wenn auch un regelmässig, so. tritt doch eine scharf abgesetzte Grenz- flächen-Legierungsschicht hervor. Obgleich die Ver bindung nicht so gut war wie die beispielsweise in Fig. 1 gezeigte, so war sie doch besser als die durch die bisherigen Heiss-Tauchverfahren hergestellten Bin dungen.
Die in den vorstehenden Beispielen wiedergege benen Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens lassen sich vorteilhaft verbessern, indem man der Eiseneinlage der Gussstückc in der bereits erwähnten Weise während des Giessens mechanische Schwingungen erteilt.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, dass zwischen einem Eisenkörper und einem gegos senen Leichtmetall bessere Bindungen hergestellt wer den können, wenn anstelle des Heisstauchens das Leichtmetall nach dem erfindungsgemässen Verfah ren aufgebracht wird.
Ein plattierter Überzug aus Zinn, Zink, Cadmium oder dergleichen fördert die Benetzbarkeit, aber reicht ohne die bereits beschrie bene Umspülung nicht aus, um eine gute Verbin dung mit dem gegossenen Leichtmetall zu liefern. Die Vorwärmung des Eisenkörpers in einer nicht oxydierenden oder reduzierenden Atmosphäre trägt offenbar dazu bei, den Mangel an Benetzbarkeit, der auf zwischen dem geschmolzenen Leichtmetall und dem eisernen Körper.befindliche Oxyde zurückzu führen ist, zu beheben. Sowohl die Vorerwärmung wie die Umspülung sind also an der Entfernung der Oxyde beteiligt.
Da aber auf Grund der Umspü lung eine bessere Bindung hergestellt wird als dann, wenn das geschmolzene Leichtmetall einfach auf die plattierte Oberfläche des Eisenkörpers gegossen wird, auch wenn diese in einer reduzierenden Atmosphäre behandelt und dadurch geschützt wurde, wird die Umspülung als hauptsächliches, billiges und äusserst wirksames Mittel zur Beseitigung der Oxydschichten, die die Benetzung verhindern, angesehen. Die bereits dargelegten, besonders bevorzugten Bedingungen füh ren zu einer neuen Art der Verbindung, die sich durch eine Verminderung, in einigen Fällen sogar durch eine Vermeidung der Grenzflächen-Legierung aus zeichnet.
Eine Abkühlung des geschmolzenen Metalles auf Grund der niedrigeren Temperatur des Eisen körpers fördert die Herstellung der Verbindung, da dadurch in dem Leichtmetall ein feinverteilter Nieder schlag aus legierenden Bestandteilen entsteht. Dies ist dann besonders wertvoll, wenn die Menge der legie renden Bestandteile, wie Silicium, Kupfer, Nickel, Vanadium und dergleichen gross ist.
Die Temperatur des Eisenkörpers darf unter Berücksichtigung seiner Masse nicht so niedrig sein, dass die Temperatur des plattierten Überzuges aus Zinn, Cadmium oder Zink durch die Wärme des geschmolzenen Leichtmetalles nicht über dessen Schmelzpunkt erhöht werden könnte. Unter Beachtung dieser unteren Begrenzung scheint es jedoch vorteilhaft zu sein, möglichst nied rige Vorwärmungstemperaturen des Eisenkörpers an zuwenden und nicht Temperaturen, die der des ge schmolzenen überzugsmetalles naheliegen.
In den geätzten Proben ist eine Zone feinen Niederschlages nur dann sichtbar, wenn die Menge der vorhandenen legierenden Bestandteile entsprechend gross ist. Es kann jedoch angenommen werden, dass die Bildung des feinen Niederschlages aus legierenden Bestand teilen auch bei recht kleinen Mengen wertvoll und die Abkühlwirkung mindestens bis zu einem Gehalt von 5 % Silicium oder weniger lohnend ist.