DE102010025286B4 - Light metal casting for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor mit einem im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal (101, 106), der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas (G) strömt. Um bei einem solchen Leichtmetallgussteil die Gefahr einer Überhitzung des Leichtmetalls, das den heißen Abgasstrom führenden Kanal umgibt, wirksam zu verhindern, ohne dass dazu eine massive Kühlung des Abgases erforderlich ist, schlägt die Erfindung vor, die Innenflächen (110) des Kanals (101, 106) mindestens abschnittsweise mit einer Beschichtung (111) zu belegen sind, das aus einem Glasmaterial gebildet ist, dessen Schmelztemperatur größer als die Maximaltemperatur des Abgases (G) und höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.The invention relates to a light metal casting for an internal combustion engine having a channel (101, 106) produced in the course of casting the light metal casting, which is curved or branched one or more times and flows through the exhaust gas (G) which is hot in practical use of the internal combustion engine. In order to effectively prevent the risk of overheating of the light metal surrounding the hot exhaust gas flow channel in such a light metal casting without massive cooling of the exhaust gas being required, the invention proposes that the inner surfaces (110) of the channel (101, FIG. 106) are at least partially occupied by a coating (111) which is formed of a glass material whose melting temperature is greater than the maximum temperature of the exhaust gas (G) and at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor, das einen im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal aufweist, der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas strömt. Bei solchen Leichtmetallgussteilen handelt es sich typischerweise um aus einer Aluminiumlegierung gegossene Zylinderköpfe oder um die Gehäuse von Turboladern, die vom aus einem Verbrennungsmotor austretenden Abgas angetrieben werden.The invention relates to a light metal casting for an internal combustion engine, which has a channel produced in the course of casting the light metal casting, which is one or more curved or branched and flows through the hot in practical use of the internal combustion engine exhaust gas. Such light metal castings are typically cylinder heads cast from an aluminum alloy, or the housings of turbochargers driven by exhaust gas exiting an internal combustion engine.

Moderne Konzepte für Verbrennungsmotoren mit zwei oder mehr Zylindern sehen vor, dass zwei oder mehr Zylindern zugeordnete Auslässe des Verbrennungsmotors unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers innerhalb des Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt werden, um anschließend zu einem von dem Abgasstrom des Verbrennungsmotors angetriebenen Funktionsteil geleitet zu werden. Um die zentrale Abführung des Abgases platzsparend zu gewährleisten, weist die in den Zylinderkopf integrierte Gesamtabgasleitung eine komplexe Formgebung mit in der Regel zwei von einem zentralen Anschlussstück in einem rechten Winkel seitlich wegführende Leitungsarmen und davon wiederum unter einem Winkel abzweigenden, zu den jeweiligen Auslassöffnungen der Brennräume des Verbrennungsmotors führenden Leitungsstücken auf. Ein Beispiel für ein solches integriertes Konzept ist in der EP 2 143 926 A1 beschrieben.Modern concepts for internal combustion engines with two or more cylinders provide that two or more cylinders associated outlets of the internal combustion engine are combined to form an integrated exhaust manifold within the cylinder head to an overall exhaust line, to be subsequently passed to a driven by the exhaust gas stream of the engine functional part. In order to ensure the central discharge of the exhaust gas in a space-saving manner, the integrated exhaust gas line in the cylinder head has a complex shape with usually two laterally leading away from a central connector at a right angle line arms and turn branching off at an angle to the respective outlet openings of the combustion chambers of the internal combustion engine leading line pieces. An example of such an integrated concept is in the EP 2 143 926 A1 described.

Der Vorteil einer in den Zylinderkopf integrierten gemeinsamen Abgasleitung besteht in erster Linie darin, dass ein von dem Abgasstrom angetriebenes, für den Betrieb des Verbrennungsmotors benötigtes Funktionselement sehr nahe an den Auslässen des Zylinderkopfes positioniert werden kann. Dies führt insbesondere dann, wenn es sich bei dem Funktionselement um einen Turbolader handelt, dazu, dass das heiße Abgas zwischen seinem Austritt aus dem Verbrennungsraum des jeweiligen Zylinders und dem Eintritt in das abgasgetriebene Funktionselement nur minimalen Verlusten an Enthalpie ausgesetzt ist, so dass ein besonders schnelles Ansprechen des jeweiligen Funktionselements gewährleistet ist. Gleichzeitig wird durch die Minimierung der Distanz zwischen dem Funktionselement und den Auslässen des Motors erreicht, dass die Abgase beim Verlassen des abgasgetriebenen Funktionselement mit nach wie vor hoher Temperatur in die nachfolgenden durchströmten Systeme zur Abgasnachbehandlung eintreten. Auf diese Weise wird auch dort schnell eine Betriebstemperatur erreicht, bei der diese Systeme wirksam sind.The advantage of a common exhaust pipe integrated in the cylinder head consists primarily in that a functional element driven by the exhaust gas stream and required for the operation of the internal combustion engine can be positioned very close to the outlets of the cylinder head. This leads, in particular, when the functional element is a turbocharger, to the fact that the hot exhaust gas between its exit from the combustion chamber of the respective cylinder and the inlet into the exhaust-driven functional element is exposed to only minimal enthalpy losses, so that a particular fast response of the respective functional element is ensured. At the same time is achieved by minimizing the distance between the functional element and the outlets of the engine that the exhaust gases on leaving the exhaust-driven functional element with still high temperature in the subsequent flow through systems for exhaust aftertreatment occur. In this way, there is also quickly reached an operating temperature at which these systems are effective.

Eine noch weitergehende Integration ist in der EP 2 143 922 A1 vorgeschlagen worden. Aus dieser Veröffentlichung geht ein Zylinderkopf mit einer integrierten Gesamtabgasleitung hervor, bei dem der Zylinderkopf, der Abgaskrümmer und zumindest Teile des Turboladers bzw. Teile des ein- oder mehrteiligen Turboladergehäuses in einem Stück gegossen sind. Der Vorteil dieser integrierten gießtechnischen Ausgestaltung von Zylinderkopf und Teilen des Turboladers wird dabei darin gesehen, dass der Turbolader noch näher an den Auslassventilen des Zylinderkopfes angeordnet sein kann, als bei einer getrennten Fertigung und anschließenden Montage des Ladergehäuses an dem Zylinderkopf. Im Ergebnis soll so die wärmeabgebende Fläche und das Volumen der Kanäle vom Zylinders zum Turbolader deutlich reduziert sein. Dies hat zur Folge, dass das Abgas auf seinem Weg zum Turbolader nur vergleichbar geringe Enthalpieverluste erleidet, wodurch ein schnelleres Ansprechen des Turboladers z. B. bei Lastwechseln erreicht werden soll.An even further integration is in the EP 2 143 922 A1 been proposed. From this publication, a cylinder head with an integrated overall exhaust line emerges, in which the cylinder head, the exhaust manifold and at least parts of the turbocharger or parts of the one- or multi-part turbocharger housing are cast in one piece. The advantage of this integrated casting design of the cylinder head and parts of the turbocharger is seen in the fact that the turbocharger can be arranged even closer to the exhaust valves of the cylinder head, as in a separate production and subsequent assembly of the charger housing to the cylinder head. As a result, the heat-emitting surface and the volume of the channels from the cylinder to the turbocharger should be significantly reduced. This has the consequence that the exhaust gas on its way to the turbocharger suffers only comparatively low enthalpy losses, whereby a faster response of the turbocharger z. B. to be achieved during load changes.

Unabhängig davon, ob das Turboladergehäuse an den Zylinderkopf angegossen ist oder nicht, besteht bei den voranstehend erläuterten integrierten Gestaltungen eines Zylinderkopfes das Problem, dass der Zylinderkopf und das Turboladergehäuse im Bereich ihrer abgasführenden Kanäle sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Deshalb werden bei den voranstehend erläuterten bekannten Konzepten sowohl die in den Zylinderkopf integrierte gemeinsame Abgasleitung als auch das Gehäuse des Turboladers durch einen in den Zylinderkopf und das Turboladergehäuse ebenfalls integrierten Wassermantel gekühlt. Durch diesen wird der das heiße Abgas führende Kanal zumindest abschnittweise kühlt. Auf diese Weise wird die Abgastemperatur abgesenkt, so dass trotz der engen Anbindung des Turboladers an den Auslass des Zylinderkopfes eine thermische Überlastung vermieden wird. Dieser Maßnahme steht jedoch der Wunsch gegenüber, die Temperatur des in den Turbolader einströmenden und ihn verlassenden Abgases möglichst hoch zu halten, um die anschließend durchströmten Abgasbehandlungssysteme möglichst schnell und effektiv zu aktivieren.Regardless of whether the turbocharger housing is cast on the cylinder head or not, there is the problem in the above-described integrated designs of a cylinder head that the cylinder head and the turbocharger housing are exposed to very high temperatures in the region of their exhaust-carrying channels. Therefore, in the above-described known concepts, both the common exhaust pipe integrated into the cylinder head and the housing of the turbocharger are cooled by a water jacket also integrated into the cylinder head and the turbocharger housing. Through this, the channel carrying the hot exhaust gas is at least partially cooled. In this way, the exhaust gas temperature is lowered, so that despite the close connection of the turbocharger to the outlet of the cylinder head thermal overload is avoided. However, this measure is counterbalanced by the desire to keep the temperature of the exhaust gas flowing into and out of the turbocharger as high as possible in order to activate the exhaust gas treatment systems subsequently flown through as quickly and effectively as possible.

Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik bestand die Aufgabe der Erfindung darin, ein Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, bei dem die Gefahr einer Überhitzung des Leichtmetalls, das den heißen Abgasstrom führenden Kanal umgibt, wirksam verhindert ist, ohne dass dazu eine massive Kühlung des Abgases erforderlich ist.Against the background of the prior art described above, the object of the invention to provide a light metal casting for an internal combustion engine, in which the risk of overheating of the light metal, which surrounds the hot exhaust gas flow channel is effectively prevented, without causing a massive Cooling of the exhaust gas is required.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch ein Leichtmetallgussteil gelöst worden, das die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden nachfolgend wie der allgemeine Erfindungsgedanke im Einzelnen erläutert.This object has been achieved by a light metal casting, which has the features specified in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims and are in the following as the general inventive concept explained in detail.

Gemäß der Erfindung sind bei einem Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor mit einem im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal, der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas strömt, die Innenflächen des Kanals mindestens abschnittsweise mit einer Beschichtung belegt, das aus einem Glasmaterial gebildet ist, dessen Schmelztemperatur höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.According to the invention, in a light metal casting for an internal combustion engine with a generated in the course of casting the light metal casting channel, which is one or more curved or branched and flows through the hot in practical use of the engine exhaust gas, the inner surfaces of the channel at least partially with a coating occupied, which is formed of a glass material whose melting temperature is at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast.

Erfindungsgemäß ist also zumindest in den Bereichen des abgasführenden Kanals eines Leichtmetallgusselements, die im praktischen Einsatz besonders hohen thermischen Belastungen ausgesetzt sind, eine Glasbeschichtung aufgetragen. Diese Glasbeschichtung bildet eine Isolierung, durch die der Wärmeübergang vom Heißgas auf das den Kanal umgebende Leichtmetall verhindert wird.According to the invention, therefore, a glass coating is applied, at least in the regions of the exhaust-carrying channel of a light metal casting element, which are exposed in practical use to particularly high thermal loads. This glass coating forms an insulation, by which the heat transfer from the hot gas to the light metal surrounding the channel is prevented.

Überraschend hat sich herausgestellt, dass die isolierende Wirkung der erfindungsgemäß auf die Innenflächen eine abgasführenden Kanals aufgetragenen Glasschicht so groß ist, dass die Gefahr einer thermischen Überlastung des Leichtmetalls gegenüber identisch ausgelegten Gussstücken, bei denen keine erfindungsgemäße Beschichtung vorhanden ist, auch dann auf ein Minimum reduziert ist, wenn es sich bei dem abgasführenden Kanal um einen Zylinderkopf handelt, in den ein Abgaskrümmer in der aus dem eingangs erläuterten Art integriert ist. Indem bei einem solchen Zylinderkopf auf mindestens einer Innenfläche eines Abgaskanal eine erfindungsgemäße Beschichtung vorhanden ist, kann gerade bei einem solchen Leichtmetallgussteil trotz der auf engstem Raum zusammengedrängten Anordnung von Auslass und abgasführendem Kanal die thermische Belastung des Leichtmetallwerkstoffs auf einem im Hinblick auf die Belastbarkeit und Lebensdauer des Bauteils zulässigen Niveau gehalten werden.Surprisingly, it has been found that the insulating effect of the present invention applied to the inner surfaces of an exhaust gas duct glass layer is so large that the risk of thermal overloading of the light metal compared to identically designed castings, in which no inventive coating is present, even then reduced to a minimum is, if it is in the exhaust-carrying channel is a cylinder head, in which an exhaust manifold is integrated in the of the type described above. By having a coating according to the invention in such a cylinder head on at least one inner surface of an exhaust gas duct, the thermal load of the light metal material can be determined with regard to the load capacity and service life of the light metal material, in particular in such a light metal casting, despite the arrangement of outlet and exhaust gas duct in a confined space Component be maintained level.

Dasselbe gilt, wenn es sich bei dem Leichtmetallgussteil um ein komplex geformtes Gehäuse für ein abgasbetriebenes Funktionsbauteil eines Verbrennungsmotors handelt, in dem ein das Abgas führender Kanal gießtechnisch abgebildet ist, der mindestens abschnittsweise mit der Beschichtung versehen ist.The same applies if the light-metal casting is a complex-shaped housing for an exhaust-operated functional component of an internal combustion engine, in which a channel carrying the exhaust gas is cast by casting, which is provided with the coating at least in sections.

Besonders positiv wirken sich die durch die Erfindung erzielten Effekte dann aus, wenn es sich bei dem erfindungsgemäßen Leichtmetallgussteil um einen Zylinderkopf mit einem daran einstückig angegossenen Gehäuse oder Gehäuseteil eines abgasbetriebenen Funktionsbauteils handelt, wobei in den Zylinderkopf ein das Funktionsbauteil und einen Abgasauslas des Zylinderkopfs verbindender Abgaskanal eingeformt ist, der mindestens abschnittsweise mit der Beschichtung versehen ist. Gerade bei den eng begrenzten räumlichen Verhältnissen, wie sie bei einer solchen Zylinderkopf-Funktionsbauteil-Kombination gegeben sind, erweist sich die durch die erfindungsgemäße Beschichtung erzielte Wärmeisolierung als besonders günstig.The effects achieved by the invention have a particularly positive effect when the light-metal casting according to the invention is a cylinder head with a housing or housing part of an exhaust-operated functional component cast integrally thereon, wherein an exhaust duct connecting the functional component and an exhaust outlet of the cylinder head into the cylinder head is formed, which is at least partially provided with the coating. Especially with the narrow spatial conditions, as given in such a cylinder head functional component combination, the thermal insulation achieved by the coating according to the invention proves to be particularly favorable.

Typischerweise handelt es sich bei dem voranstehend erwähnten Funktionsbauteil um einen abgasangetriebenen Turbolader.Typically, the functional component mentioned above is an exhaust gas driven turbocharger.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Beschichtung lassen sich bei komplizierten Gussteilen auch deshalb besonders gut nutzen, weil sich die erfindungsgemäße Beschichtung im Zuge der gießtechnischen Herstellung des Leichtmetallgussteils auf besonders einfache Weise erzeugen lässt. Zu diesem Zweck sind die Eigenschaften des Glasmaterials, aus dem die Beschichtung erfindungsgemäß besteht, so auf den Gusswerkstoff, aus dem das Leichtmetallbauteil gegossen ist, und die im Betrieb auftretenden Temperaturen des den in erfindungsgemäßer Weise beschichteten Kanal durchströmenden heißen Abgases abgestimmt, dass das Glasmaterial bei Kontakt mit dem Gusswerkstoff selbsttätig aufschmilzt, gleichzeitig jedoch so temperaturbeständig ist, dass es auch bei einer intensiven Anströmung durch das Heißgas seine isolierende Wirkung beibehält. Hierzu weist das Glasmaterial, aus dem die erfindungsgemäß erzeugte Beschichtung besteht, eine Schmelztemperatur auf, die größer als die Maximaltemperatur des Abgases und höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.The advantages of the coating according to the invention can also be used particularly well in complicated castings because the coating according to the invention can be produced in a particularly simple manner in the course of the casting production of the light metal casting. For this purpose, the properties of the glass material from which the coating according to the invention, so on the cast material from which the light metal component is cast, and matched during operation temperatures of the channel coated in accordance with the invention channel flowing hot exhaust gas tuned that the glass material at Contact with the cast material melts automatically, but at the same time is so temperature-resistant that it retains its insulating effect even with an intense flow through the hot gas. For this purpose, the glass material, from which the coating produced according to the invention consists, has a melting temperature which is greater than the maximum temperature of the exhaust gas and at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast.

Bei dem erfindungsgemäß eingesetzten Glasmaterial kann es sich um ein Glaslot handeln, dessen Schmelztemperatur im Bereich von 360–600°C, insbesondere 480–550°C, liegt.The glass material used according to the invention may be a glass solder whose melting temperature is in the range of 360-600 ° C., in particular 480-550 ° C.

Das in der voranstehend erläuterten Weise erfindungsgemäß beschaffene Glasmaterial wird vor dem Gießen des Leichtmetallgussteils jeweils auf den oder die Gießkerne beispielsweise in Form eines Pulvers oder als Granulat aufgebracht, welcher oder welche den jeweiligen Abgas führenden Kanal im zu gießenden Gussteil abbilden. Sobald das pulverförmige oder körnige Glasmaterial beim Abgießen des Gussteils mit der heißen, schmelzflüssigen Leichtmetallschmelze in Kontakt kommt, beginnt es zu erweichen und bei weiterem Kontakt mit dem nun erstarrenden Gussteil zu schmelzen. Dabei geht es eine innige Haftverbindung mit der Oberfläche des Gussteiles ein. Mit fortschreitender Abkühlung erstarrt auch das Glasmaterial wieder, wobei es an der die Innenfläche des jeweiligen abgasführenden Kanals des Leichtmetallgussteils bildenden Oberfläche haften bleibt. Auf diese Weise kann auch an entlegenen, schlecht zugänglichen Stellen sicher eine erfindungsgemäße Beschichtung erzeugt werden, ohne dass es dazu zusätzlicher Hilfsmittel bedarf. Die Erfindung nutzt somit die an sich beispielsweise aus der DE 37 15 198 C2 für einen aus Eisenguss erzeugten Heizkessel bekannte Möglichkeit, schwer zugängliche Stellen eines Gussteils dadurch mit einer Glasbeschichtung zu versehen, dass das betreffende Glasmaterial auf einen Gießkern appliziert und von dort beim Abguss des Gussmetalls auf das Gussteil übertragen wird.The glass material obtained according to the invention in the above-described manner is applied to the casting core or cores, for example in the form of a powder or granules, prior to the casting of the light metal casting, which or which image port the respective exhaust channel in the casting to be cast. As soon as the powdered or granular glass material comes into contact with the hot, molten light metal melt during the casting of the casting, it begins to soften and melt on further contact with the now solidifying casting. It is an intimate bond with the surface of the casting. As the cooling progresses, the glass material also solidifies again, with the inner surface of the respective exhaust gas leading to it Channel of the light metal casting forming surface sticks. In this way, a coating according to the invention can be safely generated at remote, hard to reach places, without the need for additional aids. The invention thus uses the itself, for example, from the DE 37 15 198 C2 for a known from cast iron boiler possibility to provide hard to reach places of a casting by a glass coating that the glass material in question applied to a casting core and is transmitted from there during the casting of the casting metal on the casting.

Anders als beim Stand der Technik nutzt die Erfindung diese Art der Beschichtung jedoch für Gussteile für Verbrennungsmotoren, die aus Leichtmetall bestehen. Bei diesen Bauteilen sind die Abgaskanäle besonders filigran geformt. Auch sind die im praktischen Einsatz auftretenden thermischen Belastungen andere als bei einem Heizkessel der gemäß dem Stand der Technik beschichteten Art. So unterliegen erfindungsgemäß beschichtete Leichtmetallgussteile nicht nur bei der Erwärmung aus dem kalten Zustand (”Kaltstart”) thermischem Stress, sondern auch hochfrequent mit vergleichbar geringen Amplituden wechselnden Temperaturschwankungen, zu denen es aufgrund der im laufenden Betrieb unregelmäßig auftretenden Lastwechsel kommt.Unlike the prior art, however, the invention uses this type of coating for castings for internal combustion engines made of light metal. In these components, the exhaust ducts are particularly filigree. Also, the thermal loads occurring in practical use are different than in a boiler of the art coated according to the prior art. Thus coated according to the invention light metal castings are not only in the heating from the cold state ("cold start") thermal stress, but also high frequency with comparable Low amplitudes changing temperature fluctuations, which occurs due to the irregular load changes occurring during operation.

Beispielsweise durch Auswahl eines Glasmaterials mit einem geeigneten Schmelztemperaturbereich oder eine bestimmte Verteilung des Glaspulvers oder -granulats auf dem jeweiligen Gießkern kann die Struktur der auf der Innenfläche des Abgas führenden Kanals erfindungsgemäß gebildeten Beschichtung beeinflusst werden. So ist es möglich, die erfindungsgemäße Beschichtung mit einer geschlossenen, sich über den jeweils beschichteten Abschnitt erstreckenden Struktur auszubilden. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn das Wärmeausdehnungsverhalten des verwendeten Glasmaterials in etwa dem Ausdehnungsverhalten des Leichtmetalls entspricht, aus dem das jeweilige Gussteil gegossen ist.For example, by selecting a glass material with a suitable melting temperature range or a certain distribution of the glass powder or granules on the respective casting core, the structure of the coating formed on the inner surface of the exhaust gas according to the invention can be influenced. Thus, it is possible to form the coating according to the invention with a closed structure extending over the respectively coated section. This may be useful, for example, if the thermal expansion behavior of the glass material used corresponds approximately to the expansion behavior of the light metal from which the respective casting is cast.

Eine vollständig geschlossene Beschichtung wird in der überwiegenden Zahl der Anwendungsfälle eine optimal isolierende Wirkung gewährleisten.A completely closed coating will ensure an optimal insulating effect in the majority of applications.

Stellt sich heraus, dass die in Folge der betrieblich bedingten Erwärmung eintretenden Spannungen in der Beschichtung so groß werden, dass eine geschlossen ausgebildete Beschichtung von der jeweils beschichteten Fläche abzuplatzen droht, so kann es zweckmäßig sein, die Beschichtung mit mindestens einer Solltrennstelle zu versehen, durch die die Beschichtung in zwei oder mehr Bereiche aufgeteilt ist. Dies ermöglicht es den einzelnen Bereichen der Beschichtung sich relativ zueinander zu bewegen, so dass hohe Spannungen in der Beschichtung vermieden werden.If it turns out that the stresses occurring in the coating as a result of the operational heating become so great that it threatens to rupture a coating formed in a closed manner from the respectively coated surface, then it may be expedient to provide the coating with at least one predetermined separation point the coating is divided into two or more areas. This allows the individual areas of the coating to move relative to one another, so that high stresses in the coating are avoided.

Im Hinblick auf die Minimierung thermisch induzierter Spannungen in der Beschichtung besonders effektiv ist es, wenn die Beschichtung durch individuell in sich abgeschlossene Glasperlen gebildet ist, die in einer oder mehreren Gruppen dicht aneinanderliegend oder vereinzelt an der mit der Beschichtung versehenen Innenfläche des Kanals haften. Diese Ausprägung der Beschichtung hat den Vorteil, dass die Glasperlen einzeln, d. h. ohne mit benachbarten Glasperlen stoffschlüssig fest verbunden zu sein, oder in Gruppen, deren Glasperlen miteinander zwar fest verbunden, die jedoch mit den umliegenden Glasperlen keine Verbindung haben, vorliegen, so dass eine Vielzahl von Solltrennstellen vorhanden sind und die Beschichtung optimal den mit seiner Erwärmung oder Ankühlung einhergehenden Änderungen der Abmessungen des Leichtmetallgussteils folgen kann. Eine Beschichtung mit einer im voranstehend erläuterten Sinne perlenförmigen Struktur kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass für die Beschichtung ein Glasmaterial mit einem Schmelzpunkt gewählt wird, der sehr nahe der Schmelztemperatur der jeweils vergossenen Leichtmetallschmelze liegt. Wird ein solches Glasmaterial als Pulver oder Granulat auf einen Kern gegeben, der den Abgas führenden Kanal im zu gießenden Leichtmetallgussteil abbildet, so schmelzen die einzelnen Glasmaterialkörner bei Kontakt mit der Schmelze nur soweit auf, dass räumlich abgeschlossene perlenförmige Gebilde entstehen. Diese behalten ihre abgeschlossene Form bei, ohne mit einer größeren Menge benachbarten Perlen zusammenzufließen und eine flächige Schicht zu bilden. Selbstverständlich kann es dabei dazu kommen, dass zwei oder mehr eng benachbart angeordnete Körner gemeinsam eine Perle größeren Volumens bilden. Optimalerweise bleibt auch dieses Gebilde dann in sich abgeschlossen erhalten, ohne mit weiteren benachbarten Perlen eine geschlossene Beschichtung zu bilden. Ebenso selbstverständlich kann es jedoch dazu kommen, dass sich in bestimmten Bereichen, in dem es zu einem besonders hohen Wärmeeintrag durch die Schmelze kommt, eine flächige Beschichtung bildet, während in einem anderen Bereich die voranstehend erläuterte perlige Struktur entsteht.It is particularly effective in minimizing thermally induced stresses in the coating when the coating is formed by individually self-contained glass beads adhered in one or more groups close to or isolated from the inner surface of the channel provided with the coating. This feature of the coating has the advantage that the glass beads individually, d. H. without being firmly bonded to adjacent glass beads, or in groups whose glass beads are firmly connected to each other but which have no connection with the surrounding glass beads, are present, so that a plurality of predetermined separation points are present and the coating optimally with its heating or Cooling accompanying changes in the dimensions of the light metal casting can follow. A coating with a pearl-shaped structure as explained above can be produced, for example, by choosing a glass material with a melting point for the coating which is very close to the melting temperature of the respectively cast light metal melt. If such a glass material is added to a core as a powder or granules which images the exhaust gas channel in the light metal casting to be cast, the individual glass material grains only melt on contact with the melt to such an extent that spatially enclosed pearl-shaped structures are formed. These retain their self-contained shape without merging with a larger quantity of adjacent beads to form a laminar layer. Of course, it may happen that two or more closely spaced grains together form a bead of larger volume. Optimally, this structure is then retained in itself, without forming a closed coating with other adjacent beads. However, it can naturally also happen that in certain areas in which there is a particularly high heat input through the melt, a two-dimensional coating forms, while in another area the above-described pearly structure is formed.

Als Gussmaterial für die hier in Rede stehenden Leichtmetallbauteile kommen typischerweise Legierungen der Klassen AlSiCu, AlSiMg oder AlCu zum Einsatz, deren Schmelztemperatur im Bereich von 560–670°C liegt.Alloys of the classes AlSiCu, AlSiMg or AlCu, whose melting temperature is in the range of 560-670 ° C., are typically used as the casting material for the light metal components in question.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Each show schematically:

1 einen Ausschnitt eines in der Dauergießform gemäß 2 gegossenen Zylinderkopfs in einer der 3 entsprechenden Schnittdarstellung. 1 a section of a permanent casting according to 2 Cast cylinder head in one of the 3 corresponding sectional view.

2 eine Dauergießform zum Gießen eines Zylinderkopfs für einen Verbrennungsmotor in perspektivischer Ansicht; 2 a permanent mold for casting a cylinder head for an internal combustion engine in a perspective view;

3 einen Ausschnitt der Dauergießform gemäß 2 in einem Schnitt entlang der in 2 angedeuteten Schnittlinie X-X. 3 a section of the permanent mold according to 2 in a section along the in 2 indicated section line XX.

In den in 1 nur in einem Ausschnitt gezeigten Zylinderkopf 100 ist ein Abgaskanal 101 integriert, der entsprechend der in der EP 2 143 926 A1 beschriebenen Entwicklung die hier nicht sichtbaren Abgasauslässe der Brennräume des Verbrennungsmotors, auf dem der Zylinderkopf 100 montiert ist, gemeinsam zu einer Auslassöffnung 102 führt. Um das den Abgaskanals 101 umgebende Material zu kühlen, ist der Abgaskanal 101 von einem Wassermantel umgeben, von dem bei der in 1 gewählten Darstellung jeweils ein oberen Bereich 103 und ein unterer Bereich 104 sichtbar ist.In the in 1 Only shown in a cutout cylinder head 100 is an exhaust duct 101 integrated, according to the in the EP 2 143 926 A1 Development described here not visible exhaust outlets of the combustion chambers of the internal combustion engine, on which the cylinder head 100 is mounted, together to an outlet opening 102 leads. Around the exhaust duct 101 Cooling surrounding material is the exhaust channel 101 surrounded by a water jacket of which at the in 1 selected representation each have an upper area 103 and a lower area 104 is visible.

Zusätzlich ist der Zylinderkopf 100 mit einem einstückig an ihn angegossenen Gehäuse 105 für einen hier nicht weiter dargestellten Turbolader kombiniert. In das Gehäuse 105 ist ein Abgaskanal 106 eingeformt, der ausgehend von Auslassöffnung 102 des integrierten Abgaskanals 101 des Zylinderkopfs 100 spiralförmig eingewickelt zu einer Auslassöffnung 107 führt, deren Längsachse quer zur Einströmrichtung E des durch den Abgaskanal 106 strömenden heißen Abgasstroms ausgerichtet ist und in der später das Laufrad des Turboladers sitzt. Der Abgaskanal 106 des Gehäuses 105 ist wie der Abgaskanal 101 des Zylinderkopfs 100 von einem Wassermantel 108 umgeben, der durch eine Trennwand 109 vom Abgaskanal 105 getrennt ist und dem Verlauf des Abgaskanal 106 folgend spiralförmig geformt ist. Mit seinem einen Ende ist der Wassermantel 108 des Gehäuses 105 an den oberen Bereich 103 des Wassermantelkanals des Zylinderkopfs 100 angeschlossen, während er mit seinem unteren Ende mit dem unteren Bereich 104 des Wassermantelkanals des Zylinderkopfs 100 verbunden ist. Auf diese Weise ist auch das Gehäuse 105 integraler Bestandteil des Zylinderkopfs 100, dessen Wassermantelkanal und Abgaskanal 101 sprungfrei in den Wassermantel 108 bzw. den Abgaskanal 106 des Gehäuses 105 übergehen.In addition, the cylinder head 100 with a housing molded to it in one piece 105 for a turbocharger not shown here combined. In the case 105 is an exhaust duct 106 molded, starting from the outlet opening 102 the integrated exhaust duct 101 of the cylinder head 100 spirally wrapped to an outlet opening 107 leads, whose longitudinal axis transverse to the inflow direction E of the exhaust passage 106 aligned flowing hot exhaust gas flow and in the later sits the impeller of the turbocharger. The exhaust duct 106 of the housing 105 is like the exhaust duct 101 of the cylinder head 100 from a water jacket 108 surrounded by a dividing wall 109 from the exhaust duct 105 is separated and the course of the exhaust duct 106 following spirally shaped. With one end is the water jacket 108 of the housing 105 to the upper area 103 the water jacket channel of the cylinder head 100 connected while holding his lower end to the lower area 104 the water jacket channel of the cylinder head 100 connected is. This is also the case 105 integral part of the cylinder head 100 , its water jacket channel and exhaust duct 101 jump into the water jacket 108 or the exhaust duct 106 of the housing 105 pass.

Zum zusätzlichen Schutz vor Überhitzung des Aluminiumgussmaterials, das die im praktischen Einsatz von einem heißen Abgasstrom G durchströmten Abgaskanäle 101, 106 von Zylinderkopf 100 und Gehäuse 105 umgibt, sind die die Abgaskanäle 101, 106 begrenzenden Innenflächen 110 des Zylinderkopfs 100 bzw. des Gehäuses 105 mit einer Beschichtung 111 aus einem Glasmaterial belegt. Bei diesem Glasmaterial handelt es sich um ein Glaslot mit einer Schmelztemperatur, die beispielsweise um etwa 60°C niedriger ist als die Schmelztemperatur des Aluminiumgusswerkstoffs, aus dem der Zylinderkopf 100 gemeinsam mit dem Gehäuse 105 gegossen ist.For additional protection against overheating of the aluminum casting material, which in the practical use of a hot exhaust gas flow G through the exhaust ducts 101 . 106 from cylinder head 100 and housing 105 surrounds, these are the exhaust ducts 101 . 106 delimiting inner surfaces 110 of the cylinder head 100 or of the housing 105 with a coating 111 occupied by a glass material. This glass material is a glass solder having a melting temperature that is, for example, about 60 ° C lower than the melting temperature of the aluminum casting material from which the cylinder head 100 together with the housing 105 is poured.

Abhängig vom Wärmeausdehnungsverhalten des Materials der Beschichtung und des Gusswerkstoffs von Zylinderkopf 100 und Gehäuse 105 ist die Beschichtung 111 so ausgebildet, dass sie eine perlige Struktur aufweist, die durch einzelne in sich abgeschlossenen Glasperlen gekennzeichnet ist, oder eine durchgehende, gegebenenfalls von Solltrennstellen unterteilte dichte Fläche bildet. In den Bereichen, in denen die Beschichtung 111 eine perlige Struktur aufweist, erreicht sie typischerweise eine Belegungsdichte, die 30–70% der Belegungsdichte in dem Bereich der Innenfläche 110 entspricht, der mit einer flächig dicht ausgebildeten Beschichtung belegt ist.Dependent on the thermal expansion behavior of the material of the coating and the casting material of cylinder head 100 and housing 105 is the coating 111 formed so that it has a pearly structure which is characterized by individual self-contained glass beads, or forms a continuous, optionally divided by predetermined separation points dense surface. In the areas where the coating 111 Having a pearly structure, it typically reaches a coverage density that is 30-70% of the occupancy density in the area of the inner surface 110 corresponds, which is covered with a flat densely formed coating.

Die zum zeitgleichen, einstückigen Gießen von Zylinderkopf 100 und Gehäuse 105 vorgesehene Dauergießform 1 ist auf einer Trägerplatte 2 montiert. Die Trägerplatte 2 ist beispielsweise auf einem nicht dargestellten Transportsystem angeordnet, welches die Dauergießform 1 zu einer hier ebenfalls nicht gezeigten Gießstation transportiert.The for simultaneous, one-piece casting of cylinder head 100 and housing 105 provided permanent casting mold 1 is on a backing plate 2 assembled. The carrier plate 2 is for example arranged on a transport system, not shown, which the permanent mold 1 transported to a casting station also not shown here.

Die Dauergießform 1 ist aus einem üblicherweise aus Formsand hergestellten Formteil 3 sowie aus mehreren Dauergießformteilen zusammengesetzt, von denen hier die Dauergießformteile 4, 5, 6 sichtbar sind. Dabei bildet das Formteil 3 den Deckel, das Dauergießformteil 4 eine erste Seitenwand, das Dauergießformteil 6 eine zweite Seitenwand und das Dauergießformteil 5 einen Boden der Dauergießform 1. Die Dauergießformteile der Dauergießform 1 können in bekannter Weise aus einem geeigneten Stahl bestehen, der so hochtemperatur- und verschleißbeständig ist, dass die Dauergießformteile für eine große Zahl von Gießvorgängen wiederverwendet werden können. The permanent casting mold 1 is made of a molded part usually made of molding sand 3 and composed of several permanent moldings, of which here the permanent moldings 4 . 5 . 6 are visible. This forms the molding 3 the lid, the permanent mold part 4 a first side wall, the permanent mold part 6 a second side wall and the permanent mold part 5 a bottom of the permanent mold 1 , The permanent casting moldings of the permanent casting mold 1 can in known manner consist of a suitable steel, which is so high temperature and wear resistant, that the permanent moldings can be reused for a large number of casting operations.

Die Dauergießformteile der Dauergießform 1 umgrenzen einen Formhohlraum 7 der Dauergießform 1 gegenüber der Umgebung U und weisen auf ihrer dem Formhohlraum 7 zugeordneten Seite Formelemente 8, 9 auf, durch die die äußere Gestalt des zu gießenden Zylinderkopfs 100 abgebildet wird.The permanent casting moldings of the permanent casting mold 1 surround a mold cavity 7 the permanent casting mold 1 towards the surroundings U and point to their mold cavity 7 associated page features 8th . 9 on, through which the outer shape of the cylinder head to be cast 100 is shown.

Um die innerhalb des zu gießenden Zylinderkopfs 100 erforderlichen Hohlräume und Kanäle abzubilden, sind in dem Formhohlraum 7 der Dauergießform 1 eine größere Zahl von Formkernen eingelegt, von denen in 2 die Formkerne 10, 11, 12 sichtbar sind. Der Formkern 10 bildet bei der in 2 dargestellten Position der Dauergießform 1 den oberen Bereich 103 des Wassermantelkanals des zu gießenden Zylinderkopfs 100 ab, während der Formkern 11 den unteren Bereich 104 dieses Wassermantelkanals abformt. Der mit Abstand zwischen den Formkernen 10, 11 angeordnete Formkern 12 bildet dagegen den in den zu gießenden Zylinderkopf 100 integrierten Abgaskanal 106 ab.To those within the cylinder head to be cast 100 Imagine required cavities and channels are in the mold cavity 7 the permanent casting mold 1 a larger number of cores inserted, of which in 2 the cores 10 . 11 . 12 are visible. The mold core 10 forms at the in 2 shown position of the permanent mold 1 the upper area 103 of the water jacket channel to pouring cylinder head 100 down, while the mold core 11 the lower area 104 this water jacket channel forms. The distance between the cores 10 . 11 arranged mold core 12 On the other hand, it forms the cylinder head to be cast 100 integrated exhaust duct 106 from.

In das die eine Seitenwand der Dauergießform 1 bildende Dauergießformteil 5 ist ausgehend von dem Rand, der dem den Deckel der Dauergießform 1 bildenden Formteil 3 zugeordnet ist, eine Öffnung 13 eingeformt, die sich in Richtung des gegenüberliegenden Rands erstreckt. Die Formkerne 10, 11, 12 sind jeweils so gestaltet, dass sie an der Öffnung 13 enden bzw. in die Öffnung 13 der Dauergießform 1 vorstehen.In the one side wall of the permanent mold 1 forming permanent casting molding 5 is starting from the edge of which the lid of the permanent mold 1 forming molding 3 is assigned, an opening 13 formed, which extends in the direction of the opposite edge. The cores 10 . 11 . 12 are each designed so that they are at the opening 13 ends or in the opening 13 the permanent casting mold 1 protrude.

Die Breite der Öffnung 13 ist gleichzeitig so bemessen, dass sie einen Vorsprung 20 eines Formpakets 21 aufnimmt, das an der Außenseite des Dauergießformteils 6 angeordnet ist. Dieser Vorsprung 20 des Formpakets 21 füllt die Öffnung 13 der Dauergießform 1 vollständig aus und liegt mit seinen seitlich über den Vorsprung 20 hinausgehenden, dem Dauerformteil 6 zugeordneten Wandflächen dicht an der Außenfläche des Dauerformteils 6 an.The width of the opening 13 is at the same time sized to give you a head start 20 a form package 21 receives that on the outside of the permanent molding 6 is arranged. This lead 20 of the mold package 21 fills the opening 13 the permanent casting mold 1 completely off and lies with its laterally over the projection 20 going beyond, the permanent mold part 6 associated wall surfaces close to the outer surface of the permanent molding 6 at.

Das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel in vertikaler Richtung geteilte Formpaket 21 ist aus mehreren Formteilen 22, 23 und Formkernen 24, 25 zusammengesetzt, die in an sich bekannter Weise jeweils aus einem an sich ebenfalls bekannten, mit einem geeigneten Binder vermischten Formsand hergestellt sind.The split in the vertical direction in the present embodiment mold package 21 is made of several moldings 22 . 23 and cores 24 . 25 composed, which are each prepared in a conventional manner from a per se also known, mixed with a suitable binder molding sand.

Das Formteil 22 bildet die eine Hälfte des im zusammengesetzten Zustand blockförmigen Formpakets 21, während die andere Hälfte des Formpakets 21 durch das Formteil 23 gebildet ist. Die Formteile 22, 23 umschließen einen Formhohlraumabschnitt 26, in dem die Formkerne 24, 25 angeordnet sind und der im Bereich der Stirnseite des in der Öffnung 13 der Dauergießform 1 sitzenden Vorsprungs 20 zum von den Dauergießformteilen 46 begrenzten Formhohlraum 7 geöffnet ist.The molding 22 forms one half of the block-shaped in the assembled state form package 21 while the other half of the mold package 21 through the molding 23 is formed. The moldings 22 . 23 enclose a mold cavity section 26 in which the cores form 24 . 25 are arranged and in the area of the front side of the opening 13 the permanent casting mold 1 sitting tab 20 to from the permanent mold parts 4 - 6 limited mold cavity 7 is open.

Das Formpaket 21 dient zum zeitgleichen einstückigen Angießen des Gehäuses 105 für den abgasbetriebenen, mit einer Wasserkühlung versehenen Turbolader an den in der Dauergießform 1 zu gießenden Zylinderkopf 100. Der eine Formkern 24 des Formpakets 21 bildet den Wassermantel 108 des zu gießenden Gehäuses 105 ab. Dazu weist der Formkern 24 eine nach Art einer Spirale oder einer Schnecke gekrümmte Form auf. Das bei der Darstellung in 2 untere Ende 27 des Formkerns 24 ist dazu so positioniert und geformt, dass dieses Ende bei an dem Dauergießformteil 6 sitzendem Formpaket 21 mit seiner Stirnfläche vollflächig bündig und positionsgenau an der ihm zugeordneten Stirnfläche des Formkerns 11 anliegt, der den unteren Teil des Wassermantels des zu gießenden Zylinderkopfs 100 abbildet.The mold package 21 serves for simultaneous one-piece casting of the housing 105 for the exhaust-driven, water-cooled turbocharger to the in the permanent mold 1 to be cast cylinder head 100 , The one mold core 24 of the mold package 21 forms the water jacket 108 of the housing to be cast 105 from. For this purpose, the mold core 24 a curved in the manner of a spiral or a screw shape. That in the representation in 2 lower end 27 of the mold core 24 is so positioned and shaped that this end at the permanent mold part 6 sitting mold package 21 with its front surface over the entire surface flush and accurate position on the associated end face of the mold core 11 rests on the lower part of the water jacket of the cylinder head to be cast 100 maps.

Ausgehend von diesem Ende 27 läuft der Formkern 24 in einer enger werdenden Spirale nach oben. An seinem bei der Darstellung in 2 oberen, das innere Ende der durch den Formkern 24 gebildeten Spirale darstellenden Endabschnitt 28 ist ein in Richtung des Formhohlraums 7 vorstehender Vorsprung 29 ausgebildet. Dessen Stirnfläche ist wiederum so positioniert und geformt, dass sie bei an dem Dauergießformteil 6 sitzendem Formpaket 21 vollflächig bündig und positionsgenau an der ihm zugeordneten Stirnfläche des Formkerns 10 anliegt, der den bei der Darstellung gemäß 1 oberen Bereich 103 des Wassermantels des zu gießenden Zylinderkopfs 100 abbildet.Starting from this end 27 the mold core is running 24 in a narrowing spiral upwards. At his at the presentation in 2 upper, the inner end of the mold core 24 formed spiral forming end portion 28 is one in the direction of the mold cavity 7 prominent projection 29 educated. Its end face is in turn positioned and shaped so that it is at the permanent mold part 6 sitting mold package 21 flush with the entire surface and accurately positioned on the associated end face of the mold core 10 is present, the in the representation according to 1 upper area 103 the water jacket of the cylinder head to be cast 100 maps.

Der zweite Formkern 25 des Formpakets 21 bildet den im praktischen Einsatz heißes Abgas führenden Abgaskanal 106 des Gehäuses 105 ab. Er sitzt in dem von dem Formkern 24 umgrenzten Raum und weist ebenfalls eine schneckenartige Form auf. Sein bei der Darstellung in 3 unterer Endabschnitt 30 ist dabei so positioniert und ausgeformt, dass seine Stirnfläche vollflächig bündig an der ihr zugeordneten Stirnfläche des Formkerns 12 anliegt, der den integrierten Abgaskanal 106 des zu gießenden Zylinderkopfs 100 abbildet. Ausgehend von dem unteren Endabschnitt 30 geht der Formkern 25 der Kontur des Formkerns 24 folgend in einen an seinem anderen Ende ausgebildeten, zapfenförmigen Vorsprung 31 über, dessen Längsachse L sich üblicherweise parallel zur ebenen Außenfläche des Dauergießformteil 6 erstreckt. Der Vorsprung 31 sitzt mit seinem freien Ende formschlüssig in einer entsprechend geformten, hier nicht sichtbaren Ausnehmung des Formteils 22 und bildet an dem zu gießenden Gehäuse 105 die Auslassöffnung 107 ab.The second mold core 25 of the mold package 21 forms the flue gas channel, which in use is hot exhaust gas 106 of the housing 105 from. He sits in the of the mold core 24 bounded space and also has a snail-like shape. His in the presentation in 3 lower end section 30 is positioned and shaped in such a way that its end surface is flush with its end face of the mold core 12 abuts the integrated exhaust duct 106 of the cylinder head to be cast 100 maps. Starting from the lower end section 30 goes the mold core 25 the contour of the mold core 24 following in a formed at its other end, peg-shaped projection 31 about, whose longitudinal axis L is usually parallel to the flat outer surface of the permanent mold part 6 extends. The lead 31 sits with its free end positively in a correspondingly shaped, not visible here recess of the molding 22 and forms on the housing to be cast 105 the outlet opening 107 from.

Sowohl zwischen den den Formhohlraumabschnitt 26 begrenzenden Innenflächen 32 der Formteile 22, 23 und der ihnen zugewandten äußeren Fläche 34 des Formkerns 24 als auch zwischen der inneren, dem Formkern 25 zugewandten Fläche 35 des Formkerns 24 und der dem Formkern 24 zugewandten Umfangsfläche 36 besteht jeweils durchgehend ein im Wesentlichen konstanter Abstand. Dementsprechend ist in dem Formhohlraumabschnitt 26 des Formpakets 21 ein erster spiralförmiger äußerer Kanal 38 und getrennt davon ein zweiter ebenfalls spiralförmiger innerer Kanal 37 gebildet. Beide Kanäle 37, 38 sind bei an dem Dauergießformteil 6 montiertem Formpaket 21 mit ihrem einen wie mit ihrem anderen Ende jeweils unterbrechungsfrei mit einem freien, nicht durch Formkerne besetzten Bereich des Formhohlraums 7 der Dauergießform 1 verbunden.Both between the mold cavity section 26 delimiting inner surfaces 32 the molded parts 22 . 23 and the outer surface facing them 34 of the mold core 24 as well as between the inner, the mold core 25 facing surface 35 of the mold core 24 and the mold core 24 facing peripheral surface 36 there is always a substantially constant distance. Accordingly, in the mold cavity section 26 of the mold package 21 a first spiral outer channel 38 and separated therefrom, a second also spiral inner channel 37 educated. Both channels 37 . 38 are at on the permanent mold 6 mounted mold package 21 with their one as with their other end each uninterruptible with a free, not occupied by mandrels area of the mold cavity 7 the permanent casting mold 1 connected.

Um im Zylinderkopf 100 und dem an ihn angegossenen Gehäuse 105 an den Innenflächen der durch die Formkerne 25 und 12 abgebildeten, im praktischen Einsatz heißes Abgas führenden Abgaskanäle die Beschichtung 111 zu bilden, sind die Formkerne 12 und 25 mit Glaslotpulver P belegt. Menge, Dichte und Bereich, in der das Glaslotpulver aufgebracht ist, sind dabei so gewählt, dass sich an den mit der Beschichtung 111 belegten Flächenabschnitten der Abgaskanäle 101, 106 die dort jeweils optimale Struktur der Beschichtung 111 einstellt. To the cylinder head 100 and the housing cast on it 105 on the inner surfaces of the through the cores 25 and 12 illustrated, in practical use hot exhaust gas leading exhaust gas ducts the coating 111 to form are the mandrels 12 and 25 occupied with glass solder powder P. Quantity, density and area in which the glass solder powder is applied, are chosen so that at the with the coating 111 occupied surface sections of the exhaust ducts 101 . 106 the optimum structure of the coating there 111 established.

Wird der Formhohlraum 7 der Dauergießform 1 in an sich bekannter Weise über ein hier nicht gezeigtes Gießsystem mit Aluminiumschmelze gefüllt, so strömt die Schmelze bei Erreichen eines bestimmten Füllniveaus unterbrechungsfrei auch in die Kanäle 37, 38 des Formpakets 21, bis diese ebenfalls vollständig gefüllt sind.Will the mold cavity 7 the permanent casting mold 1 filled in a conventional manner via a casting system not shown here with aluminum melt, so the melt flows on reaching a certain filling levels without interruption in the channels 37 . 38 of the mold package 21 until they are completely filled as well.

Nach dem Erstarren der Schmelze und Entformen des dann fertig gegossenen Zylinderkopfs 100 bildet das in dem äußeren Kanal 38 erstarrte Leichtmetall dementsprechend die äußere Wand des einstückig an den Zylinderkopf 100 angegossenen Gehäuses für den Turbolader, während das im Kanal 37 erstarrte Material den durch den Formkern 24 abgebildeten Wassermantel des Turbolader-Gehäuses gegenüber dem durch den Formkern 25 abgebildeten Abgaskanal des Turboladers abgrenzt.After solidification of the melt and demolding the then finished cast cylinder head 100 this forms in the outer channel 38 Accordingly, light metal solidified the outer wall of the one-piece to the cylinder head 100 cast housing for the turbocharger, while in the channel 37 solidified material through the mold core 24 pictured water jacket of the turbocharger housing opposite to that through the mold core 25 delimited illustrated exhaust duct of the turbocharger.

Die Entformung des an den Zylinderkopf 100 angegossenen Turbolader-Gehäuses erfolgt in an sich bekannter Weise dadurch, dass die Formteile 22, 23 und die Formkerne 24, 25 durch Einwirkung äußerer Kräfte zerstört werden. Dies kann beispielsweise durch Rütteln des Zylinderkopfs 100 erfolgen, wie es üblicherweise durchgeführt wird, um die im Formhohlraum 7 sitzenden Formkerne 1012 zu zerstören und aus dem fertigen Zylinderkopf 100 ausrieseln zu lassen.The demolding of the cylinder head 100 cast-on turbocharger housing takes place in a conventional manner characterized in that the moldings 22 . 23 and the cores 24 . 25 be destroyed by the action of external forces. This can be done, for example, by shaking the cylinder head 100 done as is usually done to those in the mold cavity 7 sitting mandrels 10 - 12 to destroy and from the finished cylinder head 100 let it trickle out.

Um eine passgenaue, lagerichtige Ausrichtung des Formpakets 21 in der Öffnung 13 und an dem Dauergießformteil 6 sowie eine eindeutige lagerichtige Zuordnung der Formkerne 1012 und 24, 25 zu gewährleisten, können an den betreffenden Teilen Formelemente, wie Vorsprünge 39 und korrespondierend geformte Ausnehmungen 40 ausgebildet sein, die bei zusammengesetzter Dauergießform 1 formschlüssig zusammenwirken und so gewährleisten, dass die einander zugeordneten Teile auch unter den beim Gießvorgang oder beim Transport der Dauergießform 1 auftretenden Kräften ihre Position beibehalten.To a tailor-made, correct position alignment of the mold package 21 in the opening 13 and on the permanent mold part 6 as well as a clear positionally correct assignment of the mandrels 10 - 12 and 24 . 25 to ensure, on the parts in question molded elements, such as projections 39 and correspondingly shaped recesses 40 be formed, the composite with continuous casting mold 1 cooperate positively and thus ensure that the associated parts also under the casting process or during transport of the permanent mold 1 occurring forces to maintain their position.

Die lagerichtige Ausrichtung des Formpakets 21 an dem Dauergießformteil 6 bzw. in der Öffnung 13 kann darüber hinaus auch dadurch unterstützt werden, dass die die Öffnung 13 umgebenden Randflächenabschnitte zumindest im Bereich der in 2 unteren Randfläche 14 ausgehend von ihrer dem Formhohlraum 7 zugeordneten Kante in Richtung der Außenfläche des Dauergießformteils 6 so angeschrägt ist, dass sich die Öffnung 13 zumindest in diesem Bereich in Richtung der Umgebung U nach Art eines Trichters erweitert, die Öffnung 13 sich in Richtung des Formhohlraums 7 also konisch zulaufend verengt. Indem der dem derart angeschrägten Abschnitt der Randfläche 14 zugeordnete Flächenabschnitt des Vorsprungs 20 des Formpakets 21 in entsprechender Weise angeschrägt ist, zentriert sich das Formpaket 21 in seiner fertig an dem Dauergießformteil 6 positionierten Stellung zumindest in Richtung der Höhe der Dauergießform 1 selbsttätig.The correct orientation of the mold package 21 on the permanent mold part 6 or in the opening 13 In addition, it can also be supported by the fact that the opening 13 surrounding edge surface portions at least in the region of 2 lower edge surface 14 starting from her the mold cavity 7 associated edge in the direction of the outer surface of the permanent mold part 6 so beveled is that the opening 13 at least in this area in the direction of the environment U widened in the manner of a funnel, the opening 13 in the direction of the mold cavity 7 so narrowed conically. By the thus bevägten portion of the edge surface 14 associated surface portion of the projection 20 of the mold package 21 beveled in a corresponding manner, centered the mold package 21 in his finished on the permanent mold part 6 positioned position at least in the direction of the height of the permanent mold 1 automatically.

Auf der Tragplatte 2 ist das Formpaket 21 durch einen Bock 41 abgestützt. Alternativ kann in die Trägerplatte 2 in konventioneller Weise eine Kernmarke eingeformt sein, an der das Formpaket 21 hinsichtlich seiner Lage relativ zum zugeordneten Dauergießformteil 6 formschlüssig fixiert ist.On the support plate 2 is the mold package 21 by a buck 41 supported. Alternatively, in the carrier plate 2 be formed in a conventional manner, a core mark on which the mold package 21 in terms of its position relative to the associated permanent mold part 6 is positively fixed.

Die vorliegend erläuterte Gestaltung des Zylinderkopfs 100 und des an ihn angegossenen Gehäuses 105 ist nur beispielhaft zu verstehen, da bei entsprechender Auslegung und Wirksamkeit der Beschichtung 111 das Volumen der Wassermäntel 103, 104, 108 von Zylinderkopf 100 und Gehäuse 105 reduziert oder auf eine zusätzliche Wasserkühlung zumindest abschnittsweise vollständig verzichtet werden kann.The presently explained design of the cylinder head 100 and the housing cast on it 105 is to be understood only as an example, since with appropriate design and effectiveness of the coating 111 the volume of the water jackets 103 . 104 . 108 from cylinder head 100 and housing 105 reduced or additional water cooling at least partially can be completely dispensed with.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Zylinderkopfcylinder head
101101
Abgaskanal des Zylinderkopfs 100 Exhaust duct of the cylinder head 100
102102
Auslassöffnung des Zylinderkopfs 100 Outlet opening of the cylinder head 100
103103
oberer Bereich des Wassermantels des Zylinderkopfs 100 Upper area of the water jacket of the cylinder head 100
104104
unterer Bereich des Wassermantels des Zylinderkopfs 100 lower area of the water jacket of the cylinder head 100
105105
an den Zylinderkopf 100 angegossenes Gehäuseto the cylinder head 100 molded housing
106106
Abgaskanal des Gehäuses 105 Exhaust duct of the housing 105
107107
Auslassöffnung des Abgaskanals 106 Outlet opening of the exhaust duct 106
108108
Wassermantel des Gehäuses 105 Water jacket of the housing 105
109109
Trennwand des Gehäuses 105 Partition wall of the housing 105
110110
Innenflächen der Abgaskanäle 101, 106 Inner surfaces of the exhaust ducts 101 . 106
111111
Beschichtung aus GlasmaterialCoating of glass material
11
Dauergießformpermanent mold
22
Trägerplattesupport plate
33
Formteilmolding
4–64-6
DauergießformteileDauergießformteile
77
Formhohlraummold cavity
8, 98, 9
Formelementeform elements
10–1210-12
Formkernemandrels
1313
Öffnungopening
1414
Randfläche der Öffnung 13 Edge surface of the opening 13
2020
Vorsprunghead Start
2121
Formpaketmold package
22, 2322, 23
Formteilemoldings
24, 2524, 25
Formkernemandrels
2626
FormhohlraumabschnittMold cavity section
2727
Ende des Formkerns 24 End of the mold core 24
2828
Endabschnitt des Formkerns 24 End portion of the mold core 24
2929
Vorsprung des Formkerns 24 Projection of the mold core 24
3030
Endabschnitt des Formkerns 25 End portion of the mold core 25
3131
Vorsprung des Formkerns 25 Projection of the mold core 25
3232
Innenflächen der Formteile 22, 23 Inner surfaces of the moldings 22 . 23
3434
äußere Fläche des Formkerns 24 outer surface of the mold core 24
3535
innere Fläche des Formkerns 24 inner surface of the mold core 24
3636
Umfangsfläche des Formkerns 25 Peripheral surface of the mold core 25
3737
Kanal des Formpakets 21 Channel of the mold package 21
3838
Kanal des Formpakets 21 Channel of the mold package 21
3939
Vorsprüngeprojections
4040
Ausnehmungenrecesses
4141
Bockbuck
Ee
Einströmrichtung des Abgasstroms GInflow direction of the exhaust gas flow G.
GG
Abgasstromexhaust gas flow
LL
Längsachselongitudinal axis
PP
GlaslotpulverGlaslotpulver
UU
UmgebungSurroundings

Claims (10)

Leichtmetallgussteil für einen Verbrennungsmotor mit einem im Zuge des Gießens des Leichtmetallgussteils erzeugten Kanal (101, 106), der ein oder mehrfach gekrümmt oder verzweigt ist und durch den im praktischen Einsatz des Verbrennungsmotors heißes Abgas (G) strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen (110) des Abgaskanals (101, 106) mindestens abschnittsweise mit einer Beschichtung (111) belegt sind, welche aus einem Glasmaterial gebildet ist, dessen Schmelztemperatur größer als die Maximaltemperatur des Abgases (G) und höchstens gleich der Schmelztemperatur der Leichtmetallschmelze ist, aus der das Leichtmetallgussteil gegossen ist.Light metal casting for an internal combustion engine with a channel produced during the casting of the light metal casting ( 101 . 106 ), which is one or more curved or branched and flows through the hot exhaust gas (G) in the practical use of the internal combustion engine, characterized in that the inner surfaces ( 110 ) of the exhaust duct ( 101 . 106 ) at least in sections with a coating ( 111 ), which is formed of a glass material whose melting temperature is greater than the maximum temperature of the exhaust gas (G) and at most equal to the melting temperature of the light metal melt from which the light metal casting is cast. Leichtmetallgussteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasmaterial ein Glaslot.Light metal casting according to claim 1, characterized in that the glass material is a glass solder. Leichtmetallgussteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelztemperatur des Glaslots im Bereich von von 360–600°C, insbesondere 480–550°C, liegt.Light metal casting according to claim 2, characterized in that the melting temperature of the glass solder in the range of 360-600 ° C, in particular 480-550 ° C, is located. Leichtmetallgussteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (111) eine geschlossene, sich über den jeweils beschichteten Abschnitt des Abgaskanals (101, 106) erstreckende Struktur besitzt.Light metal cast part according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 111 ) a closed, over the respective coated section of the exhaust passage ( 101 . 106 ) has extending structure. Leichtmetallgussteil nach einem der Ansprüche 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (111) mindestens eine Solltrennstelle aufweist, durch die die Beschichtung (111) in zwei oder mehr Bereiche aufgeteilt ist.Light metal casting according to one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the coating ( 111 ) has at least one predetermined separation point through which the coating ( 111 ) is divided into two or more areas. Leichtmetallgussteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (111) durch individuell in sich abgeschlossene Glasperlen gebildet ist, die in einer oder mehreren Gruppen dicht aneinanderliegend oder vereinzelt an der mit der Beschichtung (111) versehenen Innenfläche (110) des Abgaskanals (101, 106) haften.Light metal casting according to claim 5, characterized in that the coating ( 111 ) is formed by individually self-contained glass beads in one or more groups close together or isolated at the with the coating ( 111 ) provided inner surface ( 110 ) of the exhaust duct ( 101 . 106 ) be liable. Leichtmetallgussteil nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Zylinderkopf (100) ist und die Glasbeschichtung (111) auf mindestens einer Innenfläche (110) eines gießtechnisch erzeugten Abgaskanal (101) des Zylinderkopfs (100) vorhanden ist.Light metal cast part according to one of the preceding claims, characterized in that it has a cylinder head ( 100 ) and the glass coating ( 111 ) on at least one inner surface ( 110 ) of a casting-produced exhaust gas channel ( 101 ) of the cylinder head ( 100 ) is available. Leichtmetallgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse (105) für ein abgasbetriebenes Funktionsbauteil ist, in dem ein das Abgas (G) führender Abgaskanalanal (106) gießtechnisch abgebildet ist, der mindestens abschnittsweise mit der Beschichtung (111) versehen ist.Light metal cast part according to one of claims 1 to 6, characterized in that it has a housing ( 105 ) for an exhaust-operated functional component, in which an exhaust gas duct channel leading the exhaust gas (G) ( 106 ) is shown by casting, the at least partially with the coating ( 111 ) is provided. Leichtmetallgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Zylinderkopf (100) mit einem daran einstückig angegossenen Gehäuse (105) oder Gehäuseteil eines abgasbetriebenen Funktionsbauteils ist, und dass in den Zylinderkopf (100) ein das Funktionsbauteil und eine Auslassöffnung (102) des Zylinderkopfs (100) verbindender Abgaskanal (101) eingeformt ist, der mindestens abschnittsweise mit der Beschichtung (111) versehen ist.Light metal casting according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is a cylinder head ( 100 ) with an integrally molded housing ( 105 ) or housing part of an exhaust-operated functional component, and that in the cylinder head ( 100 ) a functional component and an outlet opening ( 102 ) of the cylinder head ( 100 ) connecting exhaust duct ( 101 ) formed at least in sections with the coating ( 111 ) is provided. Leichtmetallgussteil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionsbauteil ein Gehäuse (105) eines Turboladers ist.Light metal casting according to claim 8 or 9, characterized in that the functional component is a housing ( 105 ) of a turbocharger.
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