DE102008033998B4

DE102008033998B4 - Verfahren zum Gießen eines gedämpften Bauteils mit Einsatz

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Publication number: DE102008033998B4
Application number: DE102008033998A
Authority: DE
Inventors: Michael D. West Bloomfield Hanna; Mohan Troy Sundar; Andrew St. Catharines Schertzer
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2028-07-22
Also published as: US20090020256A1; CN101530906A; US20110220313A1; US7950441B2; DE102008033998A1; US9409231B2; US20110220772A1; US20140246162A1; CN101530906B; US8770263B2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (500) mit einem für eine Reibungsdämpfung sorgenden Einsatz (10), umfassend:
Bereitstellen eines Einsatzes (10) mit zumindest einer Nase (18), welche ein gebogenes Nasenteil (28) aufweist;
Ausbilden einer Partikel (514) und/oder Flocken und/oder Fasern umfassenden Schicht (520) in einem Bereich der Oberfläche des Einsatzes (10);
Positionieren des beschichteten Einsatzes (10) in einer vertikalen Form (15) mit einem ersten Formteil und einem zweiten Formteil; und
Ausbilden eines Körpers (506) des Bauteils (500) durch Gießen eines ein Metall umfassenden Materials um zumindest einen Teil des Einsatzes (10) derart, dass die Partikel (514), Flocken und/oder Fasern wenigstens eine Reibungsfläche (502) zwischen dem Körper (506) und dem Einsatz (10) bilden.

Description

Das Gebiet, das die Offenbarung im Allgemeinen betrifft, umfasst ein Bauteil mit einem Einsatz, der eine Reibungsdämpfung vorsieht, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bauteile, die einer Erschütterung ausgesetzt sind, können ungewollte oder unerwünschte Schwingungen erzeugen. Ähnlich dazu kann ein Bauteil oder eine Komponente mit einer unerwünschten Frequenz und/oder Amplitude und für einen längeren Zeitraum in Bewegung versetzt werden. Zum Beispiel können Bauteile wie Bremsscheiben, Halterungen, Riemenscheiben, Bremstrommeln, Getriebegehäuse, Zahnräder oder andere Teile zu Geräuschen beitragen, die in den Fahrgastraum eines Fahrzeugs übertragen werden. In dem Bestreben, die Erzeugung dieser Geräusche und dadurch ihre Übertragung in den Fahrgastraum zu verringern, wurde eine Vielfalt von Techniken eingesetzt, die die Anwendung von Polymerbeschichtungen an Maschinenteilen, schallabsorbierenden Sperren und laminierten Verkleidungen mit viskoelastischen Schichten einschließen. Die unerwünschten Schwingungen an Bauteilen oder Komponenten können bei einer Vielfalt weiterer Produkte auftreten, die Sportzubehör, Haushaltsgeräte, Produktionsausrüstung wie Drehbänke, Fräs-/Schleif-/Bohrmaschinen, Erdbewegungsanlagen, weitere nicht kraftfahrzeugtechnische Komponenten und Komponenten einschließen, die dynamischen Belastungen und Schwingungen ausgesetzt sind, sind aber nicht darauf beschränkt. Diese Komponenten können durch eine Vielfalt von Mitteln hergestellt werden, die Gießen, maschinelles Bearbeiten, Schmieden, Spritzgießen etc. umfassen.
DE 10 2006 043 277 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Bimetall-Bremsscheibe, bei welchem ein ringförmiger Einsatz in eine horizontale Gießform eingesetzt und mit einem Metallmaterial umgossen wird. Der Einsatz umfasst einen ringförmigen Körper und mehrere Nasen, die sich von dem ringförmigen Körper radial nach außen erstrecken. Um zu verhindern, dass sich der ringförmige Körper während des Gießvorgangs mit dem Gussmetall verbindet, wird der ringförmige Körper vor dem Einsetzen des Einsatzes in die Gießform mit einem geeigneten Überzug überzogen. Dadurch, dass verhindert wird, dass der ringförmige Körper des Einsatzes während des Gießvorgangs mit dem Gussmetall reagiert, werden Grenzflächen für eine gewünschte Geräuschdämpfung beibehalten. Ähnliche Verfahren sind auch aus WO 2007/040768 A2 und WO 2007/035206 A2 bekannt.
DE 33 09 699 A1 lehrt eine wärmeisolierende Auskleidung in der Abgasleitung eines Zylinderkopfes, welche aus einem Sinterformkörper aus keramischem Werkstoff besteht, welcher eine Umhüllung aus anorganischen Fasern enthält oder daraus besetzt. Da die wärmeisolierende Auskleidung zur Bildung des Zylinderkopfes mit einer metallischen Schmelze umgossen wird, werden solche Fasern bevorzugt, die eine kurzzeitige Temperaturbelastbarkeit bis mindestens 1500°C aufweisen, beispielsweise Fasern aus Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Mullit oder Kaolinit. Beim Umgießen der Auskleidung mit der metallischen Schmelze geht das Gussmetall eine Verbindung mit der Auskleidung ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil mit besseren Dämpfungseigenschaften sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen.
Zur Lösung der Aufgabe sind ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 20 vorgesehen. Weiterer Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Gusssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 22.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht ein Verfahren vor, das das Positionieren eines Einsatzes in einer vertikalen Form mit einem ersten Formteil und einem zweiten Formteil und das Gießen eines Materials mit einem Metall um zumindest einen Teil des Einsatzes umfasst.
Weitere exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung offensichtlich, die nachfolgend bereitgestellt wird. Es sollte verständlich sein, dass die ausführliche Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart werden, nur zum Zweck der Veranschaulichung vorgesehen sind und den Schutzumfang der Erfindung nicht einschränken sollen.
Exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen detaillierter verständlich, wobei:
1 ein Produkt gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
2A einen Prozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
2B einen Prozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
3 einen Prozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
4 einen Prozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
5 einen Prozess gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
6 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, die einen Einsatz umfasst;
7 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, die zwei voneinander beabstandete Reibungsflächen eines Körperteils aus Gussmetall umfasst;
8 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, die einen Einsatz mit einer Schicht darauf umfasst, um eine Reibungsfläche zur Dämpfung bereitzustellen;
9 eine vergrößerte Ansicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
10 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
11 eine vergrößerte Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
12 eine vergrößerte Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
13 eine vergrößerte Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
14 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
15 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
16 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist;
17 eine Draufsicht mit weggebrochenen Teilen ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
18 eine Schnittansicht entlang der Linie 18-18 von 17 ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
19 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht; und
20 eine Schnittansicht mit weggebrochenen Teilen ist, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht.
Die folgende Beschreibung des Ausführungsbeispiels/der Ausführungsbeispiele ist in ihrem Wesen lediglich beispielhaft und soll in keiner Weise die Erfindung, ihre Anwendung oder Nutzungen einschränken.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils oder Produktes 500 mit einem Einsatz 10 zur Dämpfung, zum Beispiel Geräuschdämpfung oder einfach Vibrationsdämpfung, vorgesehen. Das Bauteil 500, in dem der Einsatz 10 umfasst ist, kann ein beliebiges Bauteil 500 umfassen, das aus einer Dämpfung, zum Beispiel von einer Bremsscheibe, einer Halterung, einer Riemenscheibe, einer Bremstrommel, einem Getriebegehäuse, einem Zahnrad, einem Motorgehäuse, einer Welle, einem Lager, einem Motor, einem Baseballschläger, einer Drehbank, einer Fräsmaschine, einer Bohrmaschine oder einer Schleifmaschine Nutzen ziehen kann, ist aber nicht darauf beschränkt. Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen vertikalen Gießprozess. Bei dem Ausführungsbeispiel zum vertikalen Gießen kann der Einsatz 10 auf einer Form entlang einem Seitenrand des Einsatzes 10 ruhen und darauf gehalten werden. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen horizontalen Gießprozess. Nach verschiedenen anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren einen Gießprozess, der in einem beliebigen geeigneten Winkel ausgeführt wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst der vertikale Gießprozess das Entwerfen eines Einsatzes 10 für ein bestimmtes Bauteil 500. Der Einsatz 10 kann eine beliebige Form haben. Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst der Einsatz gemäß 1 einen ringförmigen Teil 12 mit einem inneren Rand 14 und einem äußeren Rand 16. Es werden viele unterschiedliche Eigenschaften beim Entwurf des Einsatzes 10 berücksichtigt. Das für den Einsatz 10 ausgewählte Material kann bis zu einem gewissen Ausmaß von dem Material abhängen, das für das Bauteil 500 ausgewählt wird. Weitere Berücksichtigungen beim Entwurf des Einsatzes 10 können die Dicke oder die Breite des Einsatzes 10 sein, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der äußere Durchmesser des Einsatzes 10 am äußeren Rand 16 kleiner sein als der äußere Durchmesser des Bauteils 500, für das der Einsatz 10 entworfen wird. Zum Beispiel kann der äußere Durchmesser des Einsatzes 10 am äußeren Rand 16 etwa 5 mm bis etwa 25 mm kleiner sein als der äußere Durchmesser des Bauteils 500.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 zumindest eine Nase 18 aufweisen. Eine derartige Nase 18 kann sich von zumindest entweder dem inneren Rand 14 oder dem äußeren Rand 16 des ringförmigen Körpers 12 erstrecken. Die Dicke der Nase 18 kann derart sein, dass ein erster Formteil 11 (gemäß 4–5) und ein zweiter Formteil 13 (nicht dargestellt) die Nase 18 nach unten einklemmen (quetschen), wenn sich der erste Formteil 11 und der zweite Formteil 13 schließen, um eine Form 15 (gemäß 4–5) zu bilden. Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind die Nasen 18, die sich vom inneren Rand 14 des ringförmigen Körpers erstrecken, gestrichelt dargestellt. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 zwölf Nasen umfassen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 eine ringförmige Versteifungsrippe 20 aufweisen. Die ringförmige Versteifungsrippe 20 kann von dem inneren Rand 14 und dem äußeren Rand 16 des ringförmigen Körpers 12 ungefähr abstandsgleich angeordnet sein. Nach einem weiteren Ausführungsbei spiel kann der Einsatz 10 mehrere radiale Versteifungsrippen 22 umfassen, die sich von der ringförmigen Versteifungsrippe 20 des ringförmigen Körpers 12 zu einem äußeren Rand 16 der Nasen 18 erstrecken.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann einen Prozess umfassen, der das Rohstanzen des Einsatzes 10 aufweist. Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst der Einsatz 10 die zumindest eine Nase 18, wobei ein Teil der Nasen 18 dann gebogen wird, um einen gebogenen Nasenteil 28 gemäß 1 zu bilden. Der gebogene Nasenteil 28 kann relativ zum Rest der Nase 18 um neunzig Grad gebogen sein, um zumindest das vertikale Halten des Einsatzes 10 in der Form 15 zu unterstützen. Oder der gebogene Nasenteil 28 kann einen beliebigen geeigneten Winkel relativ zum Rest der Nase 18 haben. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Länge des gebogenen Nasenteils 28 etwa 5 mm betragen.
Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst der Einsatz 10 eine nicht benetzbare Oberfläche, die verhindert, dass sich geschmolzenes Metall mit der Oberfläche des Einsatzes 10 verbindet. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die nicht benetzbare Oberfläche durch eine Schicht 520 aus Partikeln 514, Flocken oder Fasern vorgesehen sein, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Schicht 520 eine Beschichtung sein, die ein Bindemittel und die Partikel 514, Flocken oder Fasern über dem Einsatz 10 umfasst, oder zumindest ein Teil des Einsatzes 10 kann andernfalls so behandelt werden, dass das geschmolzene Metall den Teil des Einsatzes 10 nicht benetzt und sich bei der Verfestigung des geschmolzenen Metalls nicht damit verbindet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Vorbehandlung des Einsatzes 10 vor dem Ausbilden der Beschichtung über den Einsatz umfassen. Die Vorbehandlung des Einsatzes 10 kann zumindest das Sand strahlen, Schrotstrahlen, Glasperlenbestrahlen, chemisches Waschen oder Entfetten mit Wasserstrahl umfassen. Die Vorbehandlung des Einsatzes 10 kann eine Schleiffläche am Einsatz 10 zur Folge haben. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Vorbehandlung außerdem eine chemische Reinigung umfassen, um Oxide und andere Oberflächenöle vor dem Auftragen der Beschichtung zu entfernen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 dann vor der Beschichtung des Einsatzes 10 vorgewärmt werden. Der Einsatz 10 kann auf eine Temperatur von etwa 50°C bis etwa 250°C vorgewärmt werden. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 auf eine Temperatur von etwa 75°C vorgewärmt werden. Zum Beispiel kann der Einsatz 10 durch einen Ofen bewegt werden, um den Einsatz 10 zu erwärmen. Das Vorwärmen des Einsatzes 10 kann das anschließende Haften der Beschichtung am Einsatz während des Beschichtungsprozesses begünstigen.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 eine Beschichtung 520 (gemäß 15–16) über den gesamten Einsatz 10 oder nur einen Teil davon aufweisen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der ringförmige Körper 12 des Einsatzes 10 beschichtet sein, wobei aber die Nasen 18 nicht beschichtet sein müssen, so dass sich das Gussmetall mit den Nasen 18 verbindet. Der Einsatz 10 kann durch ein beliebiges geeignetes Beschichtungsverfahren, zum Beispiel Sprühen oder Eintauchen, beschichtet werden. Die Beschichtung soll hohen Temperaturen standhalten können, die beim Gießprozess angewandt werden. Die Beschichtung kann derart am Einsatz 10 haften, dass die Beschichtung während des Transports oder der Handhabung des Einsatzes oder während des Gießprozesses nicht abblättert oder abgerieben wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel wird der Einsatz 10 mit der Beschichtung 520 dann ausgebacken. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen können Ausbackzeit und -temperatur abhängig von der Art der Beschichtung 520 variieren. Zum Beispiel kann nach einem Ausführungsbeispiel der Einsatz für 20 Minuten bei einer Temperatur von 140°C ausgebacken und gehärtet werden. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Einsatz für zumindest zwei Stunden bei 350°C ausgebacken werden. Daraufhin kann der Einsatz für den Transport zur Formungsstraße verpackt werden. Die Verpackung kann eine beliebige geeignete Verpackung umfassen, um den Einsatz 10 so zu schützen, dass die Beschichtung nicht beschädigt wird.
Mit Bezug auf 2A–2B kann der Einsatz 10 nach einem Ausführungsbeispiel vorgewärmt werden, bevor er in einer Einsetzhalterung 30 angeordnet wird. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 auf etwa 50°C bis etwa 80°C vorgewärmt werden. Der Einsatz 10 kann zum Beispiel durch einen Ofen bewegt werden, um den Einsatz 10 zu erwärmen. Dieser Vorwärmschritt kann jegliche Feuchtigkeit an dem Einsatz 10 entfernen, bevor der Einsatz 10 in die Einsetzhalterung 30 geladen wird. Der Einsatz 10 kann dann in der Einsetzhalterung 30 angeordnet werden. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Einsetzhalterung 30 so genau wie möglich zentriert und getaktet werden. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Hohlraum in der Einsetzhalterung 30, der die Nasen 18 hält, etwas breiter sein als die tatsächliche Breite der Nase 18. Zum Beispiel kann der Hohlraum an jeder Seite der Nase 18 0,50 mm breiter sein, wobei die Einsetzhalterung 30 innerhalb von 0,26 mm der Gesamtanzeigewerte (Total Indicator Reading – TIR) der Nasen-Eindruckbreite zentriert werden kann. Die Einsetzhalterung 30 kann eine Unterdruckvorrichtung 32 umfassen, um das Laden des Einsatzes 10 in die Einsetzhalterung 30 teilweise zu unterstützen. Die Einsetzhalterung 30 kann Auswurfstifte 34 umfassen, um das Laden des Einsatzes 10 in die Form 15 teilweise zu unterstützen.
Nach einem Ausführungsbeispiel wird die Einsetzhalterung 30 daraufhin verwendet, um den Einsatz 10 in einen Teil der Form 15 zu laden. Die Auswurfstifte 34 können erforderlich sein, um den Einsatz 10 freizudrücken, wenn der Einsatz in der Sandform 15 eingesetzt ist. Nach einem Ausführungsbeispiel kann eine Aussparung von 3,0 mm an der Außenseite der Nase erforderlich sein, um die Ausdehnung des Einsatzmaterials, zum Beispiel Stahl, während des Gießens zu ermöglichen. Der gebogene Nasenteil 28 ermöglicht es, dass der Einsatz 10 am ersten Formteil 11 zum Beispiel so befestigt ist, dass der gebogene Nasenteil 28 mit einer Lippe des ersten Formteils 11 in Eingriff kommt, so dass der Einsatz 10 am ersten Formteil 11 hängt, gehalten wird oder daran befestigt ist, bevor die Form 15 geschlossen wird. Mit Bezug auf 3 kann nach einem Ausführungsbeispiel das gefertigte Bauteil 500 eine Rotoranordnung 36 sein. Die Rotoranordnung 36 kann einen Nabenteil 38 und einen ringförmigen Rotorteil 40 umfassen. Der Einsatz 10 und die Nasen 18 können an einer Trennlinie 42 in der Form 15 gleichmäßig aufgeteilt sein, um zu gewährleisten, dass sich der Einsatz 10 in der Mitte des ringförmigen Rotorteils 40 des Rotors befindet. Um das Halten des Einsatzes 10 in der Form 15 zu erreichen, kann die Druckstelle der Nase 18, die in den Sand vorsteht, eine Quetschung von etwa 0,12 mm bis etwa 0,25 mm aufweisen, die in die Druckstelle eingebaut ist.
Nachdem der Einsatz 10 in den ersten Formteil 11 der Form 15 eingesetzt ist, können der erste Formteil 11 und der zweite Formteil 13 (nicht dargestellt) der Form 15 miteinander verschlossen werden. Danach kann die den Einsatz 10 enthaltende Form 15 zu einer Gießstation bewegt werden. Die Gießgeschwindigkeit des Materials in die Form 15 und die Menge der Graugussimpfzusätze können dann eingestellt werden. Daraufhin kann das Material in die Form gegossen werden, um das Bauteil 500 zu bilden. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das Material zum Beispiel ge schmolzenes Gusseisenmetall sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Mit Bezug auf 4 ist ein vertikales Gusssystem 44 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das vertikale Gusssystem 44 einen nach unten gerichteten Eingusstrichter 46 für geschmolzenes Metall umfassen. Das vertikale Gusssystem 44 kann einen Filter 48 umfassen. Der Filter 48 kann ein Schaumkeramikfilter oder ein Blocksieb sein. Der Filter 48 kann sich in dem nach unten gerichteten Eingusstrichter 46 befinden. Das vertikale Gusssystem 44 kann zumindest eine Eingussöffnung 50 umfassen, die sich in der unteren Hälfte der Form 15 befinden kann. Die zumindest eine Eingussöffnung 50 kann zwischen den Nasen 18 des Einsatzes 10 angeordnet sein. Nach einem Ausführungsbeispiel umfasst der Einsatz zumindest zwei Nasen 18, wobei nur eine Eingussöffnung 50 zwischen zwei benachbarten Nasen 18 positioniert ist. Das vertikale Gusssystem 44 kann zu einer Seite der Form 15 vorgespannt sein, anstatt dass sie an der Form 15 zentriert ist. Das vertikale Gusssystem 44 kann turbulente Strömungen des geschmolzenen Metalls, das sich zum Einsatz bewegt, minimieren. Die Größe der jeweils zumindest einen Eingussöffnung 50 hängt von der Gusskonfiguration und dem Gewicht ab. Das vertikale Gusssystem 44 kann außerdem zumindest eine Blindlüftung 52 umfassen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann es zwei Blindlüftungen 52 geben. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das vertikale Gusssystem 44 einen Steiger 54 zum Lüften aufweisen. Mit Bezug nun auf 5 ist das vertikale Gusssystem 44 mit dem geschmolzenen Metall dargestellt, das in die zumindest eine Eingussöffnung 50 vom unteren Ende der Form 15 eindringt.
Die Form 15 kann dann entlang der Fertigungslinie weitergeführt werden und abkühlen. Das Abkühlen kann das Aussetzen an der Luft oder ein aktives Mittel zum Kühlen wie zum Beispiel einen Ventilator umfassen. Das Bauteil 500 kann daraufhin von der Form entnommen werden und weiter abkühlen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das Bauteil 500 danach abgestrahlt werden, um jegliche verbleibenden Partikel, zum Beispiel Sand, von der Form zu entfernen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das Bauteil 500 dann nach Fehlerstellen untersucht werden. Die vorstehenden Nasen 18 können abgetragen werden. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das Bauteil 500 weiter bearbeitet werden.
Mit Bezug auf 6–20 umfasst ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Produkt oder Bauteil 500 mit einem Reibungsdämpfungsmittel. Das Reibungsdämpfungsmittel kann in einer Vielfalt von Anwendungen eingesetzt werden, die Anwendungen umfassen, aber nicht darauf beschränkt sind, bei denen es wünschenswert ist, Geräusche zu reduzieren, die mit einem vibrierenden Bauteil verbunden sind, oder um die Vibrationsamplitude und/oder -dauer eines Bauteils zu reduzieren, das angestoßen, dynamisch geladen, erregt oder in Bewegung versetzt ist. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das Reibungsdämpfungsmittel eine Grenzfläche umfassen, die bei der Reibungsdämpfung eines vibrierenden Bauteils förderlich ist. Nach einem Ausführungsbeispiel kann das Dämpfungsmittel Reibungsflächen 502 aufweisen, die aufgebaut und angeordnet sind, um sich relativ zueinander und in Reibungskontakt zu bewegen, so dass die Vibration des Bauteils durch die Reibungsdämpfung auf Grund der Reibungsbewegung der Oberflächen 502 gegeneinander abgeleitet wird.
Gemäß verschiedenen veranschaulichenden Ausführungsbeispielen der Erfindung kann die Reibungsdämpfung durch die Bewegung der Reibungsflächen 502 gegeneinander erreicht werden. Die Bewegung von Reibungsflächen 502 gegeneinander kann die Bewegung umfassen von: Oberflächen eines Körpers 506 des Bauteils gegeneinander, einer Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils gegen eine Oberfläche des Einsatzes 10, einer Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils gegen eine Schicht 520, einer Oberfläche des Einsatzes 10 gegen die Schicht 520, einer Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils gegen die Partikel 514, Flocken oder Fasern, einer Oberfläche des Einsatzes 10 gegen die Partikel 514, Flocken oder Fasern oder durch Reibungsbewegung der Partikel 514, Flocken oder Fasern gegeneinander oder gegen das verbleibende Bindemittelmaterial.
Nach Ausführungsbeispielen, bei denen die Reibungsfläche 502 als eine Oberfläche des Körpers 506 oder des Einsatzes 10 oder einer Schicht 520 über eine derselben vorgesehen ist, kann die Reibungsfläche 502 eine minimale Fläche haben, über welche Reibungskontakt auftreten kann, der sich in einer ersten Richtung um einen minimalen Abstand von 0,1 mm und/oder in einer zweiten Richtung (im allgemeinen quer) um einen minimalen Abstand von 0,1 mm ausdehnen kann. Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 ein ringförmiger Körper sein, wobei sich die Reibungskontaktfläche auf einer Reibungsfläche 502 in einer ringförmigen Richtung um einen Abstand erstrecken kann, der von etwa 20 mm bis etwa 1000 mm und in einer Querrichtung von etwa 10 mm bis etwa 75 mm reichen kann. Die Reibungsfläche 502 kann in einer Vielfalt von Ausführungsbeispielen, wie zum Beispiel in 6–20 veranschaulicht ist, vorgesehen sein.
Mit Bezug wiederum auf 6 können nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung eine oder mehrere der äußeren Oberflächen 522, 524 des Einsatzes 10 oder der Oberflächen 526, 528 des Körpers 506 des Bauteils 500 eine relativ raue Oberfläche mit einer Vielzahl von Spitzen 510 und Mulden 512 aufweisen, um die Reibungsdämpfung des Bauteils zu verbessern. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Oberfläche des Einsatzes 10 oder des Körpers 506 durch Sandstrahlen, Glasperlenbestrahlen, Wasserdüsenstrahlen, chemisches Ätzen, spanende Bearbeitung oder dergleichen abgeschliffen werden.
Gemäß 7 kann nach einem Ausführungsbeispiel eine Reibungsfläche 502 (die sich zum Beispiel von den Punkten A–B erstreckt) eine erste Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils 500 sein, die angrenzend an eine zweite Reibungsfläche 502 (die sich zum Beispiel von den Punkten C–D erstreckt) des Körpers 506 positioniert ist. Der Körper 506 kann ein relativ schmales schlitzähnliches Merkmal 508 umfassen, das so darin ausgebildet ist, dass zumindest zwei der Reibungsflächen 502, die das schlitzähnliche Merkmal 508 definieren, während der Vibration des Bauteils miteinander für eine Reibungsbewegung in Eingriff kommen, um eine Reibungsdämpfung des Bauteils 500 vorzusehen. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung kann das schlitzähnliche Merkmal 508 durch Bearbeiten des Gussteils oder durch Anwendung eines Opfergusseinsatzes ausgebildet sein, der nach dem Gießen durch zum Beispiel Ätzen oder Bearbeiten entfernt werden kann. Nach einem Ausführungsbeispiel kann ein Opfereinsatz verwendet werden, der der Temperatur des geschmolzenen Metalls während des Gießens standhält, aber leichter zu bearbeiten ist als Gussmetall. Jede Reibungsfläche 502 kann eine Vielzahl von Spitzen 510 und eine Vielzahl von Mulden 512 aufweisen. Die Tiefe der Mulden 512, die durch die Linie V gekennzeichnet ist, kann mit dem Ausführungsbeispielen variieren. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Durchschnitt der Tiefe V der Mulden 512 von etwa 1 μm–500 μm, 50 μm–260 μm, 100 μm–160 μm oder Variationen dieser Bereiche reichen. Es gibt jedoch örtlichen Kontakt für alle Fälle zwischen den gegenüberliegenden Reibungsflächen 502 während des Betriebs der Komponente, damit eine Reibungsdämpfung auftritt.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Dämpfungsmittel oder die Reibungsfläche 502 durch Partikel 514, Flocken oder Fasern bereitgestellt werden, die auf zumindest einer Fläche des Einsatzes 10 oder einer Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils 500 vorgesehen sind. Die Partikel 514, Flocken oder Fasern können eine unregelmäßige Form (z. B. nicht glatt) haben, um die Reibungsdämpfung zu erhöhen, wie in 14 veranschaulicht ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Schicht 520 mit den Partikeln 514, Flocken oder Fasern umfassen, die miteinander oder mit einer Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils oder einer Oberfläche des Einsatzes 10 auf Grund der inhärenten Bindungseigenschaften der Partikel 514, Flocken oder Fasern gebunden sein können. Zum Beispiel können die Bindungseigenschaften der Partikel 514, Flocken oder Fasern derart sein, dass die Partikel 514, Flocken oder Fasern sich miteinander oder mit den Oberflächen des Körpers 506 oder des Einsatzes 10 unter Druck binden können. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Partikel 514, Flocken oder Fasern behandelt werden, um eine Beschichtung darauf bereitzustellen oder um daran angebrachte funktionelle Gruppen bereitzustellen, um die Partikel, Flocken oder Fasern miteinander zu binden oder die Partikel, Flocken oder Fasern an zumindest einer Oberfläche des Körpers 506 oder einer Oberfläche des Einsatzes 10 haften zu lassen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Partikel 514, Flocken oder Fasern in zumindest dem Körper 506 des Bauteils oder dem Einsatz 10 eingebettet sein, um die Reibungsfläche 502 bereitzustellen (9–10).
Nach Ausführungsbeispielen, bei denen zumindest ein Teil des Bauteils 500 so gefertigt ist, dass der Einsatz 10 und/oder die Partikel 514, Flocken oder Fasern der Temperatur eines geschmolzenen Materials wie zum Beispiel beim Gießen ausgesetzt sind, können der Einsatz 10 und/oder die Partikel 514, Flocken oder Fasern aus Materialien hergestellt sein, die in der Lage sind, der Strömung oder der merklichen Abnutzung während der Herstellung zu widerstehen. Zum Beispiel können der Einsatz 10 und/oder die Partikel 514, Flocken oder Fasern feuerfeste Materialien umfassen, die in der Lage sind, der Strömung zu widerstehen, oder die bei Temperaturen über 600°C, über 1.300°C oder über 1.500°C nicht merklich abgenutzt werden. Wenn geschmolzenes Material wie Metall um den Einsatz 10 und/oder die Partikel 514, Flocken oder Fasern gegossen wird, sollten der Einsatz 10 oder die Partikel 514, Flocken oder Fasern nicht von dem geschmolzenen Material benetzt werden, so dass das geschmolzene Material sich nicht mit dem Einsatz 10 oder der Schicht 520 an Stellen verbindet, an denen eine Reibungsfläche 502 zur Bereitstellung einer Reibungsdämpfung gewünscht ist.
Veranschaulichende Beispiele von geeigneten Partikeln 514, Flocken oder Fasern umfassen Partikel, Flocken oder Fasern, sind aber nicht darauf beschränkt, die Siliziumoxid, Aluminiumoxid, Grafit mit Lehm, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Kordierit (Magnesium-Eisen-Aluminiumsilikat), Mullit (Aluminiumsilikat), Zirkoniumoxid, Phyllosilikate oder weitere hochtemperaturbeständige Partikel, Flocken oder Fasern aufweisen. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Partikel 514, Flocken oder Fasern eine Länge entlang der längsten Abmessung davon aufweisen, die von 1 μm–500 μm oder 10 μm–250 μm reicht.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Schicht 520 eine Beschichtung über dem Körper 506 des Bauteils oder dem Einsatz 10 sein. Die Beschichtung kann eine Vielzahl von Partikeln 514, Flocken oder Fasern umfassen, die miteinander und/oder mit der Oberfläche des Körpers 506 des Bauteils oder des Einsatzes 10 durch ein anorganisches oder organisches Bindemittel 516 (8, 13) oder andere Bindungsmaterialien gebunden sein können. Veranschaulichende Beispiele von geeigneten Bindemitteln umfassen Epoxidharze, Phosphorsäure-Bindemittel, Kalziumaluminat, Natriumsilikat, Holzmehl oder Lehm. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Partikel 514, Flocken oder Fasern durch ein anorganisches Bindemittel zusam mengehalten werden und/oder am Körper 506 oder dem Einsatz 10 haften. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung auf dem Einsatz 10 oder dem Körper 506 als ein flüssig verteiltes Gemisch aus einem auf Aluminiumoxid-Silikat basierenden, organisch gebundenen feuerfesten Mix aufgebracht werden.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung zumindest Aluminiumoxid- oder Siliziumoxidpartikel umfassen, die mit einem Lignosulfonat-Bindemittel, Cristobalit (SiO₂), Quartz oder Kalzium-Lignosulfonat vermischt sind. Das Kalzium-Lignosulfonat kann als ein Bindemittel dienen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung Eisen-Kote aufweisen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann eine flüssige Beschichtung auf einen Teil des Einsatzes aufgebracht werden und kann Hochtemperatur-Schmelz-Kote 310B umfassen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung zumindest Lehm, Al₂O₃, SiO₂, ein Gemisch aus Grafit und Lehm, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid, Kordierit (Magnesium-Eisen-Aluminiumsilikat), Mullit (Aluminiumsilikat), Zirkoniumoxid oder Phyllosilikate umfassen. Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Beschichtung eine Faser wie zum Beispiel Keramik- oder Mineralfasern umfassen.
Wenn die Schicht 520 mit Partikeln 514, Flocken oder Fasern über dem Einsatz 10 oder dem Körper 506 des Bauteils vorgesehen ist, kann die Dicke L (8) der Schicht 520, Partikel 514, Flocken und/oder Fasern variieren. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Dicke L der Schicht 520, Partikel 514, Flocken und/oder Fasern im Bereich von etwa 1 μm–500 μm, 10 μm–400 μm, 30 μm–300 μm, 30 μm–40 μm, 40 μm–100 μm, 100 μm–120 μm, 120 μm–200 μm, 200 μm–300 μm, 200 μm–250 μm oder Variationen dieser Bereiche liegen.
Nach einem noch weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Partikel 514, Flocken oder Fasern zeitweise zusammen und/oder an der Oberfläche des Einsatzes 10 durch eine vollständige oder teilweise Opferbeschichtung gehalten werden. Die Opferbeschichtung kann durch geschmolzenes Metall vernichtet oder abgebrannt werden, wenn Metall um oder über den Einsatz 10 gegossen wird. Die Partikel 514, Flocken oder Fasern werden eingefangen zwischen dem Körper 506 des Gussteils und dem Einsatz 10 zurückgelassen, um eine Schicht 520 bereitzustellen, die aus den Partikeln 514, Flocken oder Fasern oder im Wesentlichen aus den Partikeln 514, Flocken oder Fasern besteht.
Die Schicht 520 kann über dem gesamten Einsatz 10 oder nur über einem Teil davon vorgesehen sein. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Einsatz 10 eine Nase 534 aufweisen (8). Zum Beispiel kann der Einsatz 10 einen ringförmigen Körperteil und eine Nase 534 umfassen, die sich von dort radial nach innen oder nach außen erstrecken. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst zumindest eine benetzbare Oberfläche 536 der Nase 534 keine Schicht 520 mit Partikeln 514, Flocken oder Fasern, oder es ist ein benetzbares Material wie Grafit über der Nase 534 vorgesehen, so dass sich das Gussmetall mit der benetzbaren Oberfläche 536 verbindet, um den Einsatz 10 am Gehäuse 506 des Bauteils 500 haften zu lassen, aber dennoch eine Reibungsdämpfung über die verbleibende Einsatzoberfläche zu ermöglichen, die nicht am Gussstück gebunden ist.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zumindest ein Teil des Einsatzes 10 so behandelt oder sind die Eigenschaften des Einsatzes 10 derart, dass geschmolzenes Metall den Teil des Einsatzes 10 bei der Aushärtung des geschmolzenen Metalls nicht benetzen oder binden wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst zumindest der Körper 506 des Bauteils oder der Einsatz 10 ein Metall, zum Beispiel Aluminium, Stahl, rostfreien Stahl, Gusseisen, eine beliebige Vielfalt weiterer Legierungen oder Metall-Matrix-Verbund mit Schleifpartikeln, ist aber nicht darauf beschränkt. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Einsatz 10 ein Material wie ein Metall mit einem höheren Schmelzpunkt als dem Schmelzpunkt des geschmolzenen Materials umfassen, das um dessen Teil gegossen ist.
Nach einem Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 eine minimale Durchschnittsdicke von 0,2 mm und/oder eine minimale Breite von 0,1 mm und/oder eine minimale Länge von 0,1 mm aufweisen. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der Einsatz 10 eine minimale Durchschnittsdicke von 0,2 mm und/oder eine minimale Breite von 2 mm und/oder eine minimale Länge von 5 mm aufweisen. Nach weiteren Ausführungsbeispielen kann der Einsatz 10 eine Dicke im Bereich von etwa 0,1–20 mm, 0,1–6,0 mm oder 1,0–2,5 mm oder dazwischen liegend aufweisen.
Mit Bezug nun auf 11–13 kann die Reibungsfläche 502 wiederum eine Vielzahl von Spitzen 510 und eine Vielzahl von Mulden 512 aufweisen. Die Tiefe der Mulden 512, die durch die Linie V gekennzeichnet ist, kann mit den Ausführungsbeispielen variieren. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen kann der Durchschnitt der Tiefe V der Mulden 512 im Bereich von etwa 1 μm–500 μm, 50 μm–260 μm, 100 μm–160 μm oder Variationen dieser Bereiche liegen. Es gibt jedoch örtlichen Kontakt für alle Fälle zwischen dem Körper 506 und dem Einsatz 10 während des Betriebs der Komponente, damit eine Reibungsdämpfung auftritt.
Nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung können Verbesserungen bei der Reibungsdämpfung erreicht werden, indem die Dicke (L gemäß 8) der Schicht 520 oder die relative Position von gegenüberliegenden Reibungsflächen 502 oder die durchschnittliche Tiefe der Mulden 512 (wie zum Beispiel in 7 veranschaulicht ist) angepasst wird.
Nach einem Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 10 nicht vorbelastet oder unter Vorspannung oder wird durch Spannung festgehalten. Nach einem Ausführungsbeispiel ist der Einsatz 10 keine Feder. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung weist einen Prozess zum Gießen eines Materials auf, das ein Metall um einen Einsatz 10 herum mit der Maßgabe umfasst, dass der Reibungsflächenteil 502 des Einsatzes, der verwendet wird, um eine Reibungsdämpfung vorzusehen, nicht durch einen Sandkern gefangen und umschlossen ist, der in der Gussform angeordnet ist. Nach verschiedenen Ausführungsbeispielen umfasst der Einsatz 10 oder die Schicht 520 zumindest eine Reibungsfläche 502 oder zwei gegenüberliegende Reibungsflächen 502, die durch den Körper 506 des Bauteils vollständig umschlossen sind. Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Schicht 520 Partikel 514, Flocken oder Fasern, die vollständig durch den Körper 506 des Bauteils oder vollständig durch den Körper 506 und den Einsatz 10 umschlossen sein können, und wobei zumindest der Körper 506 oder der Einsatz 10 ein Metall umfasst oder im Wesentlichen aus einem Metall besteht. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst oder ist die Schicht 520 und/oder der Einsatz 10 kein Kohlepapier oder -tuch.
Mit Bezug wiederum auf 6–8 kann nach verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung der Einsatz 10 eine erste Fläche 522 und eine gegenüberliegende zweite Fläche 524 umfassen, wobei der Körper 506 des Bauteils eine erste innere Fläche 526 benachbart zur ersten Fläche 522 des Einsatzes 10 umfassen kann, die so aufgebaut ist, dass sie dazu ergänzend, namentlich zum Beispiel parallel dazu ist. Der Körper 506 des Bauteils umfasst eine zweite innere Fläche 528 benachbart zur zweiten Fläche 524 des Einsatzes 10, die so aufgebaut ist, dass sie dazu ergänzend, zum Beispiel parallel dazu ist. Der Körper 506 kann eine erste äußere Fläche 530 umfassen, die über der ersten Fläche 522 des Einsatzes 10 liegt, die so aufgebaut ist, dass sie dazu ergänzend, zum Beispiel parallel dazu ist. Der Körper 506 kann eine erste äußere Fläche 532 umfassen, die über der zweiten Fläche 524 des Einsatzes 10 liegt, die so aufgebaut ist, dass sie dazu ergänzend, zum Beispiel parallel dazu ist. Nach anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die äußeren Flächen 530, 532 des Körpers 506 jedoch nicht ergänzend zu den zugehörigen Flächen 522, 524 des Einsatzes 10. Wenn das Dämpfungsmittel durch ein schmales schlitzähnliches Merkmal 508 vorgesehen ist, das im Körper 506 des Bauteils 500 ausgebildet ist, kann das schlitzähnliche Merkmal 508 teilweise durch eine erste innere Fläche 526 und eine zweite innere Fläche 528 definiert sein, die so aufgebaut sein können, dass sie zueinander ergänzend, zum Beispiel parallel zueinander sind. Nach weiteren Ausführungsbeispielen sind die Oberflächen 526 und 528, 526 und 522 oder 528 und 524 zueinander passende Oberflächen, aber nicht parallel zueinander.
Mit Bezug auf 15–16 kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Einsatz 10 eine Einlage sein, wobei deren erste Fläche 522 nicht vom Körper 506 des Bauteils umschlossen ist. Der Einsatz 10 kann einen Zapfen oder eine Nase 534 umfassen, die gemäß 15 nach unten gebogen sein kann. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine benetzbare Oberfläche 536 vorgesehen sein, die keine Schicht 520 mit Partikeln 514, Flocken oder Fasern umfasst, oder es ist ein benetzbares Material wie Grafit über der Nase 534 vorgesehen, so dass das Gussmetall mit der benetzbaren Oberfläche 536 gebunden wird, um den Einsatz 10 am Körper des Bauteils haften zu lassen, aber dennoch eine Reibungsdämpfung an den nicht gebundenen Oberflächen möglich ist. Eine Schicht 520 mit Partikeln 514, Flocken und Fasern kann unter dem Teil der zweiten Fläche 524 des Einsatzes 10 liegen, der nicht verwendet wird, um die gebogene Nase 534 zu bilden.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst der Einsatz 10 eine Nase 534, welche durch Bearbeitung eines Teils der ersten Fläche 522 des Einsatzes 10 ausgebildet ist (16). Die Nase 534 kann eine benetzbare Oberfläche 536 mit einem daran gebundenen Gussmetall umfassen, um den Einsatz 10 am Körper des Bauteils haften zu lassen, aber dennoch eine Reibungsdämpfung durch die nicht gebundenen Oberflächen zuzulassen. Eine Schicht 520 mit Partikeln 514, Flocken und Fasern kann unter der gesamten zweiten Fläche 524 oder einem Teil davon liegen. Nach weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung können alle Oberflächen einschließlich der Nasen 534 nicht benetzbar sein, zum Beispiel durch eine Beschichtung 520 darauf, wobei Merkmale des Körperteils 506 wie zum Beispiel ein Ansatz 537 verwendet werden können, um den Einsatz 10 festzuhalten, sind aber nicht darauf beschränkt.
Mit Bezug nun auf 17 kann ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Bauteil 500 mit einem Körperteil 506 und einem von dem Körperteil 506 umschlossenen Einsatz 10 umfassen. Der Einsatz 10 kann darin ausgebildete Durchgangslöcher aufweisen, so dass sich ein Pfahl oder Pfosten 540 in oder durch den Einsatz 10 erstreckt.
Mit Bezug auf 18, welche eine Schnittansicht von 17 entlang der Linie 18-18 ist, kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schicht 520 mit einer Vielzahl von Partikeln 514, Flocken oder Fasern (nicht dargestellt) über zumindest einem Teil des Einsatzes 10 vorgesehen sein, um eine Reibungsfläche 502 bereitzustellen und eine Bindung daran durch Gussmetall zu verhindern. Der Einsatz 10 mit der Schicht 520 kann in einer Gussform angeordnet werden, wobei geschmolzenes Metall in die Gussform gegossen werden und aushärten kann, um den Pfosten 540 zu bilden, der sich durch den Einsatz 10 erstreckt. Eine innere Oberfläche 542, die das Durchgangsloch des Einsatzes 10 definiert, kann frei von der Schicht 520 sein oder kann ein benetzbares Material darauf umfassen, so dass der Pfosten 540 am Einsatz 10 gebunden ist. Alternativ muss nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Pfosten 540 nicht am Einsatz 10 an der inneren Oberfläche 542 gebunden sein. Der Einsatz 10 kann ein Merkmal wie einen Ansatz 505 umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt, und/oder der Pfosten 540 kann ein Merkmal wie einen Ansatz 537 umfassen, um den Einsatz festzuhalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
Mit Bezug auf 19 kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Einsatz als eine Einlage in einem Gussteil mit einem Körperteil 506 vorgesehen sein und kann einen Pfosten 540 umfassen, der sich in oder durch den Einsatz 10 erstreckt. Der Einsatz 10 kann am Pfosten 540 gebunden sein, um den Einsatz festzuhalten und dennoch eine Reibungsdämpfung zu ermöglichen. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann der Einsatz 10 eine Aussparung umfassen, die durch eine innere Oberfläche 542 des Einsatzes 10 definiert wird, wobei sich ein Pfosten 540 in den Einsatz 10, aber nicht durch den Einsatz 10 erstrecken kann. Nach einem Ausführungsbeispiel muss der Pfosten 540 nicht am Einsatz 10 an der inneren Oberfläche 542 gebunden sein. Der Einsatz 10 kann ein Merkmal wie einen Ansatz 505 umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt, und/oder der Pfosten 540 kann ein Merkmal wie einen Ansatz 537 umfassen, um den Einsatz festzuhalten, ist aber nicht darauf beschränkt.
Mit Bezug auf 20 kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Einsatz 10 oder Substrat über einer äußeren Oberfläche 530 des Körperteils 506 vorgesehen sein. Zwischen dem Einsatz 10 und der äußeren Oberfläche 530 kann eine Schicht 520 vorgesehen sein oder auch nicht. Der Einsatz 10 kann mit dort hindurch ausgebildeten Durchgangslöchern oder einer Aussparung darin aufgebaut und angeordnet sein, so dass sich Gussmetall in oder durch den Einsatz 10 erstrecken kann, um einen Pfosten 540 zu bilden, um den Einsatz in Position zu halten und dennoch eine Reibungsdämpfung zu ermöglichen. Der Pfosten 540 kann auf Wunsch am Einsatz 10 gebunden sein oder nicht. Der Pfosten 540 kann sich auf Wunsch durch den Einsatz 10 erstrecken und an einen anderen Teil des Körpers 506 anschließen.
Wenn der Begriff ”über”, ”darüber liegend”, ”darüber liegt”, ”unter”, ”darunter liegend” oder ”darunter liegt” hier verwendet wird, um die relative Position einer ersten Schicht oder Komponente mit Bezug auf eine zweite Schicht oder Komponente zu beschreiben, soll dies bedeuten, dass sich die erste Schicht oder Komponente direkt auf oder in direktem Kontakt mit der zweiten Schicht oder Komponente befindet oder dass zusätzliche Schichten oder Komponenten zwischen der ersten Schicht oder Komponente und der zweiten Schicht oder Komponente angeordnet sein können.
Die obige Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung ist in ihrem Wesen lediglich beispielhaft, wobei damit deren Variationen nicht als ein Abweichen vom Gedanken und Schutzumfang der Erfindung angesehen werden sollen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils (500) mit einem für eine Reibungsdämpfung sorgenden Einsatz (10), umfassend: Bereitstellen eines Einsatzes (10) mit zumindest einer Nase (18), welche ein gebogenes Nasenteil (28) aufweist; Ausbilden einer Partikel (514) und/oder Flocken und/oder Fasern umfassenden Schicht (520) in einem Bereich der Oberfläche des Einsatzes (10); Positionieren des beschichteten Einsatzes (10) in einer vertikalen Form (15) mit einem ersten Formteil und einem zweiten Formteil; und Ausbilden eines Körpers (506) des Bauteils (500) durch Gießen eines ein Metall umfassenden Materials um zumindest einen Teil des Einsatzes (10) derart, dass die Partikel (514), Flocken und/oder Fasern wenigstens eine Reibungsfläche (502) zwischen dem Körper (506) und dem Einsatz (10) bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Vorbehandeln des Einsatzes (10) vor dem Positionieren des Einsatzes in der vertikalen Form.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Vorbehandeln Sandstrahlen und/oder Schrotstrahlen und/oder Glasperlenbestrahlen und/oder chemisches Waschen und/oder Entfetten mit Wasserstrahl umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Beschichten des Einsatzes (10) Sprühen und/oder Eintauchen und/oder Lackieren umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, ferner umfassend Ausbacken des Einsatzes (10).
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend Gießen des Materials in die vertikale Form, so dass das Metall vom unteren Ende der Form aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend Gießen des Materials in zumindest eine Eingussöffnung (50), die sich am unteren Ende der vertikalen Form (15) befindet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Einsatz (10) zumindest zwei Nasen (18) umfasst und wobei nur eine Eingussöffnung (50) zwischen zwei benachbarten Nasen (18) positioniert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des in die vertikale Form (15) gegossenen Materials derart ist, dass eine turbulente Strömung vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch einem der Ansprüche 6 bis 9, ferner umfassend Verhindern, dass das Gießen des Materials um den Einsatz (10) herum die Beschichtung (520) wegwäscht.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend Behandeln von zumindest einem Teil des Einsatzes (10), so dass geschmolzenes Material, das ein Metall umfasst, den Teil des Einsatzes (10) nicht benetzt und sich bei Aushärtung nicht damit verbindet.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: Laden des Einsatzes (10) in eine Einsetzhalterung (30); und Verwenden der Einsetzhalterung (30), um den Einsatz (10) in den ersten Formteil zu laden.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Einsetzhalterung (30) verwendet wird, die eine Unterdruckkomponente (32) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei eine Einsetzhalterung (30) verwendet wird, die zumindest einen Auswurfstift (34) umfasst.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: Vorwärmen des Einsatzes (10) vor dem Laden des Einsatzes (10) in den ersten Formteil.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, umfassend: Vorwärmen eines Einsatzes (10), bevor der Einsatz (10) in einer Einsetzhalterung (30) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend Entnehmen des Bauteils (500) aus der vertikalen Form (15), um abzukühlen.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend Abstrahlen des Bauteils (500).
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, ferner umfassend Entfernen eines Teils der Nase (18), welcher von dem Bauteil (500) vorsteht.
Bauteil (500) mit einem Körper (506) und einem für eine Reibungsdämpfung sorgenden Einsatz (10), der umfasst: einen Körperteil (12) und zumindest eine Nase (18), wobei ein Teil (28) der zumindest einen Nase (18) gebogen ist; und eine Partikel (514) und/oder Flocken und/oder Fasern umfassende Schicht (520) auf zumindest dem Körperteil (12), die wenigstens eine Reibungsfläche (502) zwischen dem Körper (506) und dem Einsatz (10) bildet, wobei die zumindest eine Nase (18) nicht beschichtet ist.
Bauteil (500) nach Anspruch 20, wobei das Bauteil (500) eine Bremsscheibe oder eine Halterung oder eine Riemenscheibe oder eine Bremstrommel oder ein Getriebegehäuse oder ein Zahnrad oder ein Motorgehäuse oder eine Welle und/oder ein Lager oder einen Motor oder einen Baseballschläger oder eine Drehbank oder eine Fräsmaschine oder eine Bohrmaschine oder eine Schleifmaschine umfasst.
Gusssystem (44) zur Herstellung eines Bauteils (500) nach Anspruch 20 oder 21, umfassend: eine vertikale Form (15) zum Gießen eines ein Metall umfassenden Materials mit einem ersten Formteil und einem zweiten Formteil; und zumindest eine Eingussöffnung (50), die am unteren Ende der vertikalen Form (15) zwischen zwei Nasen (18) eines Einsatzes (10) des herzustellenden Bauteils (500) positioniert ist, wobei die Querschnittsfläche der Eingussöffnung (50) groß genug ist, um eine turbulente Strömung von geschmolzenem Metallmaterial durch die Eingussöffnung (50) zu verhindern.
Gusssystem (44) nach Anspruch 22, wobei die Querschnittsfläche jeder Eingussöffnung (50) groß genug ist, um eine turbulente Strömung zu vermeiden.
Gusssystem (44) nach Anspruch 22 oder 23, ferner umfassend zumindest eine Blindlüftung (52).
Gusssystem (44) nach einem der Ansprüche 22 bis 24, ferner umfassend zumindest einen Steiger (54).
Gusssystem (44) nach einem der Ansprüche 22 bis 25, ferner umfassend einen nach unten gerichteten Eingusstrichter (46) für geschmolzenes Metall.
Gusssystem (44) nach Anspruch 26, ferrier umfassend einen Filter (48), der im nach unten gerichteten Eingusstrichter (46) positioniert ist.
Gusssystem (44) nach Anspruch 27, wobei der Filter (48) ein Schaumkeramikfilter oder ein Blocksieb ist.
Gusssystem (44) nach einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei die vertikale Form (15) eine Sandform ist.