DE10003552A1

DE10003552A1 - Faserformkörper für einen Leichtmetallkolben

Info

Publication number: DE10003552A1
Application number: DE2000103552
Authority: DE
Inventors: Siegfried Mielke
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2000-01-27
Filing date: 2000-01-27
Publication date: 2001-08-09

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Faserformkörpers für einen Leichtmetallkolben für Verbrennungsmaschinen aus keramischen Kurzfasern, vorzugsweise Aluminiumoxid-, Siliziumcarbid-, Siliziumnitrid-, Kohlenstoff- und/oder Graphitfasern, wobei DOLLAR A - eine Fasersuspension in eine Form eingefüllt wird, DOLLAR A - die Fasern der Fasersuspension durch Zuführen von Preßluft verdichtet werden, wobei ein beschleunigter Entwässerungsvorgang eingeleitet wird, DOLLAR A - die Flüssigkeit der Fasersuspension durch ein Siebelement abgeführt wird, DOLLAR A - der Faserformkörper durch Aufbringen eines Bindemittels verfestigt wird. DOLLAR A Des weiteren betrifft die Anmeldung einen Faserformkörper für einen Leichtmetallkolben für Verbrennungsmaschinen aus keramischen Kurzfasern, vorzugsweise Aluminiumoxid-, Siliziumcarbid-, Siliziumnitrid-, Kohlenstoff- und/oder Graphitfasern, wobei der Faserformkörper ein Einlegeteil mit einer definierten Kontur, beispielsweise aus Aluminium, aufweist, derart, daß die Kontur des Faserformförpers der Kontur des zu fertigenden Leichtmetallkolbens entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faserformkörpers für einen Leichtmetallkolben für Verbrennungsmaschinen aus keramischen Kurzfasern, vorzugsweise Aluminiumoxid-, Siliziumcarbid-, Siliziumnitridfasern Kohlenstoff- und/oder Graphitfasern, wobei eine Fasersuspension in eine Form eingefüllt wird. Desweiteren betrifft die Erfindung eine spezielle Ausführungsform eines Faserformkörpers gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 9.

Derartig hergestellte Faserformkörper sind beispielsweise aus dem Zeitschriftartikel "An wendung faserverstärkter Metalle in Verbrennungsmotoren", Zeitschrift "Metall", Mai 1990, hinlänglich bekannt. Diese Faserformkörper beeinflussen insbesondere die Warmfestigkeit der zu fertigenden Leichtmetallkolben in positiver Hinsicht.

Diese Faserformkörper weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie aufgrund ihres porösen Aufbaus lediglich eine begrenzte räumliche Form annehmen können. Demzufolge können die Leichtmetallkolben auch lediglich nach Bedarf partiell mit den Faserformkörpern verse hen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung eines Faserformkörpers derartig weiter zu entwickeln, daß ein Faserformkörper geschaffen werden kann, der im wesentlichen die gesamte Fläche und/oder das gesamte Volumen des Leichtmetallkolbens verstärkt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Fasern der Fasersuspension durch Zufüh ren von Preßluft verdichtet werden, wobei ein beschleunigter Entwässerungsvorgang einge leitet wird, die Flüssigkeit der Fasersuspension durch ein Siebelement abgeführt wird, und der Faserformkörper durch Aufbringen eines Bindemittels verfestigt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß auf einfache und kostengünstige Weise ein Faserformkörper mit einer komplexen Kontur geschaffen werden kann. Bei einer besonderen Ausführung eines Faserformkörpers zur Lösung der oben gestellten Aufgabe weist der Faserformkörper ein Einlegeteil mit einer definierten Kontur, beispielsweise aus Aluminium auf, derart, daß die Kontur des Faserformkörpers der Kontur des zu fertigenden Leichtmetallkolbens entspricht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Flüs sigkeit mittels einer in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Siebelement angeordneten Saugvorrichtung aus der Form abgesaugt. Das Bindemittel kann auf die Außenfläche des Faserformkörpers aufgesprüht werden, derart, daß lediglich die Außenfläche verfestigt wird. Es ist jedoch auch möglich, daß das Bindemittel auf dem Faserformkörper aufgebracht wird und anschließend durch Zuführen von Preßluft in den Faserformkörper verteilt wird. Auch kann der gesamte Faserformkörper in dem Bindemittel suspendiert werden. Eine andere Möglichkeit der Aufbringung des Bindemittels besteht darin, daß das Bindemittel mit Press luftverdüst und beim Durchstreichen der Pressluft durch den Faserformkörper auf den Fa sern abgesetzt wird.

Eine komplexe Innenkontur des Faserformkörpers kann im wesentlichen dadurch geschaf fen werden, daß die Form ein Kernelement aufweist, wobei dieses Kernelement das Unter teil des zu fertigenden Kolbens abbildet und während der Verdichtung der Fasersuspension in Strömungsrichtung bewegt wird. Um die Festigkeit des Faserformkörpers noch weiter zu erhöhen, kann in vorteilhafterweise Weise vor dem Einfüllen der Fasersuspension ein Einle geteil in der Form angeordnet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend in der Zeichnung beispielhaft dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs, und

Fig. 2 eine fotografische Darstellung eines Faserformkörpers.

Hierzu wird zunächst eine Fasersuspension, im vorliegendem Fall aus Graphitfasern, in eine Form 1 gefüllt. Die Innenwandung der Form 1 besitzt dabei in negativer Weise die Außen kontur des herzustellenden Faserformkörpers 2. Die Unterseite der Form 1 ist durch ein Sie belement 3 abgeschlossen, wobei sich in Strömungsrichtung gesehen eine Saugvorrichtung 4 hinter dem Siebelement 3 angeordnet ist. Nach dem Einfüllen der Fasersuspension, wird von der Oberseite der Form 1 her ein Kernelement 5 in die Form 1 eingeführt, wobei dieses Kernelement 5 in negativer Weise die Unterseite des herzustellenden Faserformkörpers 2 abbildet. Durch Zuführen von Preßluft 6 über die Oberfläche der Fasersuspension wird die Flüssigkeit der Fasersuspension durch das Siebelement 3 ausgetrieben und mittels der Saugvorrichtung 4 abgeführt. Die Fasern werden dabei durch den sich im abgesetzten Fa serformkörper 2 aufbauenden Differenzdruck verdichtet. Während des Verdichtungsvorgan ges wird das Kernelement 5 gemäß einem vorgegebenen Ablauf in Strömungsrichtung be wegt, um die Unterseite des Faserformkörpers 2 auszuformen. Nach Beendigung des Ver dichtungsprozesses wird das Siebelement 3 von der Form 1 abgenommen und der Faser formkörper 2 aus der Form 1 ausgetrieben. Jetzt wird der Faserformkörper 2 mit einem Bin demittel zur Festigkeitserhöhung versehen. Dabei kann das Bindemittel derart aufgetragen werden, daß lediglich die Außenfläche verfestigt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß das Bindemittel auf dem Faserformkörper 2 aufgebracht wird und anschließend durch Zuführen von Preßluft in dem Faserformkörper 2 verteilt wird. Auch ist es natürlich möglich den gesamten Faserformkörper im Bindemittel zu suspendieren.

Fig. 2 zeigt in einer fotografischen Darstellung einen Faserformkörper 2 der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.

Die Festigkeit des Faserformköpers 2 kann noch weiter dadurch erhöht werden, daß vor dem Einfüllen der Fasersuspension ein Einlegeteil mit einer definierten Kontur, beispielswei se aus Aluminium, in der Form 1 angeordnet wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Faserformkörpers für einen Leichtmetallkolben für Verbren nungsmaschinen aus keramischen Kurzfasern, vorzugsweise Aluminiumoxid-, Siliziumcar bid-, Siliziumnitrid-, Kohlenstoff- und/oder Graphitfasern, wobei

- eine Fasersuspension in eine Form eingefüllt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Fasern der Fasersuspension durch Zuführen von Preßluft (6) verdichtet werden, wo bei ein beschleunigter Entwässerungsvorgang eingeleitet wird,
- die Flüssigkeit der Fasersuspension durch ein Siebelement (3) abgeführt wird, und
- der Faserformkörper (2) durch Aufbringen eines Bindemittels verfestigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mittels einer in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Siebelement (3) angeordneten Saugvorrichtung (4) aus der Form (1) abgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel auf die Außenfläche des Faserformkörpers (2) aufgesprüht wird, derart, daß lediglich die Außenflä che verfestigt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel auf dem Faserformkörper (2) aufgebracht wird und anschließend durch Zuführen von Preßluft in dem Faserformkörper (2) verteilt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Faserform körper (2) in dem Bindemittel suspendiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel mit Pressluft verdüst und beim Durchstreichen der Pressluft durch den Faserformkörper (2) auf den Fasern abgesetzt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form (1) ein Kernelement (5) aufweist, wobei dieses Kernelement (5) das Unterteil des zu fertigenden Kolbens abbildet und während der Verdichtung der Fasersuspension in Strö mungsrichtung bewegt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einfüllen der Fasersuspension ein Einlegeteil mit einer definierten Kontur, beispielswei se aus Aluminium, in der Form (1) angeordnet wird.

9. Faserformkörper für einen Leichtmetallkolben für Verbrennungsmaschinen aus keramischen Kurzfasern, vorzugsweise Aluminiumoxid-, Siliziumcarbid-, Siliziumnitrid-, Kohlenstoff- und/oder Graphitfasern, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserformkörper (2) ein Einle geteil mit einer definierten Kontur, beispielsweise aus Aluminium aufweist, derart, daß die Kontur des Faserformkörpers (2) der Kontur des zu fertigenden Leichtmetallkolbens ent spricht.