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Die Erfindung betrifft ein metallisches Gussbauteil, das insbesondere für Teile einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Kolbenverdichters wie ein Kolben, ein Zylinderkopf, ein Getriebegehäuse, ein Kurbelgehäuse und/oder ein anderes Gehäuse vorgesehen ist.
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Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gussbauteils, insbesondere für Teile einer Verbrennungskraftmaschine oder eines Kolbenverdichters wie ein Kolben, ein Zylinderkopf, ein Getriebegehäuse, ein Kurbelgehäuse und/oder ein anderes Gehäuse, welches aus einem Gusswerkstoff oder mehreren Gusswerkstoffen, wie Gusseisen und/oder Eisen-Aluminid und/oder Leichtmetall besteht, bei dem in einem ersten Gussvorgang ein erster Abschnitt des Gussbauteils erzeugt wird und in einem zweiten Gussvorgang ein zweiter Abschnitt des Gussbauteils erzeugt wird.
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Ein Verfahren der genannten Art ist aus der
DE 10 2005 015 186 A1 bekannt. Der beschriebene Herstellprozess des Verbundgussbauteils umfasst einen mindestens zweistufigen Gießprozess in einer Gießeinrichtung, wobei in einem ersten Verfahrensschritt ein Eingussteil aus einem ersten Werkstoff in der Gießeinrichtung durch Gießen hergestellt wird und danach in einem zweiten Verfahrensschritt das Verbundgussteil fertiggegossen wird, indem durch Austausch eines oder mehrerer Kerne aus dem ersten Verfahrensschritt während des Abkühlens des ersten Werkstoffs Kerne mit geänderter Geometrie in die Gießeinrichtung eingesetzt werden, bevor in dem zweiten Verfahrensschritt durch Eingießen des zweiten Werkstoffs der Gießvorgang abgeschlossen wird.
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Um die stoffschlüssige Verbindung zweier Gussabschnitte bei einem Verbundgussbauteil zu verbessern, ist aus der Druckschrift
DE 100 02 440 A1 eine auf einem zuerst gegossenen Abschnitt, dem Eingussteil, aufzubringende Haftvermittlerschicht aus einer Nickel-Aluminium-Legierung und einer Nickel-Titan-Legierung bekannt. Einen Zylinderkopf mit Stützstrukturen zur Stabilisierung eines aus Leichtmetall bestehenden Mantelgehäuses zeigt die Druckschrift
EP 2 024 116 B1 .
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Die Belastungen von Gussbauteilen für Verbrennungskraftmaschinen durch erhöhten Verbrennungsdruck sowie erhöhte Verbrennungs- als auch Abgastemperaturen nehmen insbesondere mit zunehmenden Downsizing-Maßnahmen zu. Gleichzeitig besteht die Anforderung, das Gewicht der Gussbauteile so gering wie möglich zu halten.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gussbauteil und ein Verfahren zur Herstellung eines Gussbauteils der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass das Gussbauteil die erhöhten Anforderungen erfüllt.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Gussbauteil gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß sind zwei Ausführungsformen eines Gussbauteils vorgesehen. Die erste Ausführungsform betrifft ein Gussbauteil, welches ausschließlich ein Eisen-Aluminid aufweist. Die zweite Ausführungsform betrifft ein Gussbauteil, welches ein aus zumindest zwei Abschnitten bestehendes Verbundgussbauteil ist, wobei jeder der Abschnitte einen hinsichtlich der Dichte anderen Gusswerkstoff aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass auch ein Gussbauteil, welches vollständig aus Eisen-Aluminid besteht, die erhöhten Anforderungen erfüllt. Eisen-Aluminid weist insbesondere hinsichtlich der Temperaturbeständigkeit und der Festigkeit ähnliche Eigenschaften auf, wie Gusseisen – die Dichte von Eisen-Aluminid ist jedoch der eines Leichtmetalls wie Aluminium ähnlich. Somit wurde erfindungsgemäß ein leichtes und zugleich beständiges Gussbauteil geschaffen.
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Das Gussbauteil kann auch ein Verbundgussbauteil sein, welches aus zumindest zwei Abschnitten, auch Gussabschnitte genannt, besteht. Diese Abschnitte werden nacheinander erzeugt. Vorzugsweise ist einer der Abschnitte aus einem beständigeren, dichteren Werkstoff, beispielsweise aus einem Gusseisen und/oder einem Eisen-Aluminid und/oder einem Leichtmetall. Der andere Abschnitt besteht idealerweise aus einem leichteren Werkstoff, beispielsweise Eisen-Aluminid und/oder einem Leichtmetall. Durch den Einsatz von Eisen-Aluminid oder einer Kombination eines beständigen Werkstoffs mit einem leichten Werkstoff ist es möglich, ein Gussbauteil zu erzeugen, welches die erhöhten Anforderungen erfüllt.
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Als besonders günstig haben sich die Kombinationen der Gusswerkstoffe Gusseisen mit Eisen-Aluminid, Aluminid mit Aluminium und Aluminium mit Magnesium erwiesen. Dies liegt vor allem darin begründet, dass diese Werkstoffe ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, was die Spaltbildung und Eigenspannungen reduziert. Bei einer weiteren, bevorzugten Kombination der Gusswerkstoffe Gusseisen und Aluminium kann sich zwischen den auf Raumtemperatur abgekühlten Bauteilen zwar ein Spalt bilden, dieser ist jedoch unproblematisch, da bei der Erwärmung des Gussbauteils der Werkstoff mit der geringeren Dichte eine stärkere Wärmeausdehnung aufweist, wodurch dieser auf den Abschnitt mit der geringeren Wärmeausdehnung aufschrumpft und so den Spalt schließt. Andere Werkstoffkombinationen sind Gusseisen mit Magnesium oder Eisen-Aluminid mit Aluminium oder Eisen-Aluminid mit Magnesium. Die genannten Werkstoffe beziehen sich sowohl auf den reinen Werkstoff als auch auf Legierungen, denen der entsprechende Werkstoff zugrunde liegt.
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Die Abschnitte können auch als Gussbereiche bezeichnet werden, wobei ein zeitlich früher hergestellter Abschnitt auch Eingussteil genannt wird. Ein Eingussteil, welches in einem zumindest teilweise erstarrten Zustand zur Anordnung in einem weiteren Gießwerkzeug vorgesehen ist, wird auch als Einleger bezeichnet. Bei einem Gussbauteil aus zwei Abschnitten kann der erste Abschnitt, das Eingussteil beziehungsweise der Einleger, sowohl aus dem beständigen Werkstoff als auch aus dem leichten Werkstoff erzeugt sein. Es hat sich in der Produktion als besonders praktisch erwiesen, dass der zuerst erzeugte Abschnitt aus dem beständigen Werkstoff besteht. Insbesondere bei einer Zwischenlagerung oder dem Einbringen in ein weiteres Gusswerkzeug ist dieser leichter zu handhaben, weil er weniger empfindlich ist. Bei der Verwendung von Eisen-Aluminid hat sich der Einsatz von FeXAl, insbesondere von Fe3Al als besonders günstig erwiesen.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen zwei benachbarten Abschnitten eine Beschichtung aus einem Eisen-Aluminid und/oder einer Nickel-Legierung als Haftvermittlerschicht aufgebracht ist. Hierdurch wird es möglich, ein erhebliches Einsparpotential bei den Fertigungskosten zu schaffen. Durch die Verwendung eines Eisen-Aluminids, insbesondere als Haftvermittlerschicht, können einfache Gießanlagen und einfache Gießtechniken eingesetzt werden, da eine gezielte Einstellung bestimmter Gefügestrukturen, insbesondere bei den Leichtmetallen wie Aluminium, nicht notwendig ist. Darüber hinaus ist es auch möglich, Sekundärrohstoffe wie wieder aufbereitetes Aluminium einzusetzen. Auch kann ein dem Gießen nachfolgender Prozess der Wärmebehandlung entfallen. Die Beschichtung ist maximal 20 Millimeter dick, vorzugsweise jedoch dünner als 2 Millimeter und somit wesentlich dünner als der Querschnitt eines Abschnitts. Eisen-Aluminide zeichnen sich durch extrem hohe Festigkeiten, auch bei hohen Temperaturen, aus. Sie haben gegenüber klassischen Stählen eine deutlich verringerte Dichte bei zugleich sehr guter Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Medien. Als Haftvermittlerschicht zwischen den Werkstoffen Eisen und Aluminium eignet sich der Werkstoff Eisen-Aluminid speziell aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft ein Gussbauteil, bei dem einer der Abschnitte einer Brennkammer und/oder einer Gasleitung einer Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise eines Kolbenverdichters zugeordnet ist und/oder diese begrenzt. Der erste Abschnitt ist beispielsweise eine Begrenzungswand eines Brennraums und umfasst wenigstens eine Auslassöffnung des Brennraums für Abgas. Vorzugsweise ist der zuerst hergestellte Abschnitt ein Einleger, der von wenigstens einem zweiten Abschnitt zumindest abschnittsweise umgossen wird. Da der Abschnitt, welcher die Brennkammer oder eine Abgasleitung einer Verbrennungskraftmaschine begrenzt, durch Temperatur und/oder Druck höher beansprucht wird als ein anderer Abschnitt des Gussbauteils, ist dieser erste Abschnitt vorzugsweise aus einem Stahl, Gusseisen, Eisen-Aluminid oder einer hochfesten Leichtmetalllegierung hergestellt. Der den Einleger umschließende Abschnitt wird auch Mantelgehäuse genannt. Das Mantelgehäuse besteht vorzugsweise aus einem Eisen-Aluminid oder Leichtmetall.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung betrifft auch ein Gussbauteil, bei dem der erste Abschnitt hinsichtlich Geometrie, Druck- und Temperaturbeständigkeit als ein Stützelement des Gussbauteils ausgeführt ist. Eine solche Stützstruktur im Inneren und/oder an den Außenflächen des Gusskörpers gibt einem weiteren, aus einem leichten, eine geringere Dichte aufweisenden Werkstoff hergestellten Abschnitt zusätzliche Stabilität, Schwingfestigkeit und Steifigkeit. Auch durch eine solche lokale Verstärkung mittels partiellen Einsatzes von hochfesten Werkstoffen kann die spezifische Leistung einer Verbrennungskraftmaschine gesteigert werden. Beispielsweise kann ein Gussbauteil für einen Zylinderkopf eine Trennung der unterschiedlichen, Medien führenden Kanäle durch die Kombination der Leichtmetalle Aluminium und Magnesium erfolgen. Zugleich kann dieses Gussbauteil zur Abschirmung gegenüber den Heißgasen des Brennraums einzelne Oberflächen aus Gusseisen und zur Erhöhung der Steifigkeit beziehungsweise zum Abbau von Spannungsspitzen eine Stützstruktur aus Gusseisen oder Eisen-Aluminid aufweisen.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass der erste Abschnitt als Hitzeschutzelement oder Kühlelement ausgestaltet ist. Ein Hitzeschutzelement reflektiert die Wärmestrahlung, sodass diese nicht in die Tiefe des Gussbauteils eindringen kann. Zugleich kann ein Hitzeschutzelement auch die Funktion eines Kühlelements realisieren und Wärme gezielt ableiten. Als Kühlelement werden auch Wärmetauscher mit großer Oberfläche bezeichnet.
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Auch eine Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass ein Abschnitt, der eine Begrenzungswand zumindest eines Brennraums umfassend wenigstens eine Auslassöffnung des Brennraums für Abgas ist, einen Abgaskrümmer umfasst. Durch die Integration des Abgaskrümmers in beispielsweise eine sogenannte Brennraumplatte eines Zylinderkopfgehäuses, werden das Zylinderkopfgehäuse und der Abgaskrümmer zu einem einteiligen Gussbauteil. Dies spart einerseits Fertigungsschritte ein und andererseits entfällt der aufwendige Anschluss des Abgaskrümmers an das Zylinderkopfgehäuse, welcher bei hohen Temperaturen und hohem Druck beständig sein muss. Der gemeinsam mit einem der Abschnitte gegossene Abgaskrümmer besteht erfindungsgemäß beispielsweise aus einem Gusseisen und/oder einem Eisen-Aluminid.
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Die Erfindung ermöglicht es weiterhin, Bereiche der Verbrennungskraftmaschine, die unterschiedliche Funktionen erfüllen, in einem Gussbauteil zusammenzufassen. Exemplarisch ist eine Ausgestaltungsform, bei der das Gussbauteil ein Zylinderkopf oder ein Zylindergehäuse ist, von dem ein Abschnitt einteilig mit zumindest einem Teil eines Gehäuses eines Turboladers ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, die Zahl der Teile und den Montageaufwand zu reduzieren.
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Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass in jedem Abschnitt ein unabhängiger Wassermantel vorgesehen ist, in dem jeweils ein Kühlfluid zirkuliert. Durch unabhängige Gießprozessschritte, insbesondere durch die Verwendung eines Abschnitts als Einleger ist eine Trennung der Medien führenden Bereiche auf einfache Weise möglich. Die Trennung der Medien führenden Bereiche verhindert die Korrosion, da die mit unterschiedlichen Metallen in Kontakt stehenden Kühlfluide voneinander getrennt sind. Die Schwingfestigkeit im Bereich eines Wassermantels oder eines Gaswechselkanals kann durch die Ausbildung einer Stützstruktur erreicht werden. Die Stützstruktur ist bevorzugt aus einem Eisen-Aluminid gefertigt und wird von einem Aluminiumwerkstoff zumindest abschnittsweise umgossen.
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Bei Lastkraftwagen zum Beispiel werden Zylinderköpfe aus Gusseisen eingesetzt. Zylinderköpfe aus Gusseisen haben den Vorteil, dass in der Brennkammer und den Gaswechselkanälen hohe Drücke erreicht werden können. Zylinderköpfe aus einem Leichtmetall wie Aluminium werden häufig bei Personenkraftwagen eingesetzt. Diese haben den Vorteil, ein geringes Gewicht aufzuweisen. Bei höheren Temperaturen nimmt die Festigkeit von Leichtmetall ab. Bei einem erfindungsgemäßen Hybrid-Zylinderkopf aus zwei Abschnitten besteht ein Abschnitt aus einem druckfesten Werkstoff wie Gusseisen und der andere Abschnitt aus einem leichten Werkstoff, beispielsweise Aluminium. Die Elemente des Gussbauteils eines Zylinderkopfs, welche aus druck- oder temperaturbeständigen Werkstoffen bestehen, sind beispielsweise die Ein- und Auslasskanäle. Andere Elemente, zum Beispiel Leitungen für Kühlmedien oder Schmierstoffe, sind aus einem Leichtmetall hergestellt.
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Ein Gemisch aus Eisen und Aluminium, Eisen-Aluminid, hat sich als besonders günstig erwiesen, die gehobenen Anforderungen zu erfüllen. Erfindungsgemäß besteht der Gusskörper des Zylinderkopfs teilweise oder vollständig aus diesem Werkstoff. Bei einem Gusskörper aus mehreren Werkstoffen wird Eisen-Aluminid erfindungsgemäß mit Gusseisen und/oder einem Leichtmetall kombiniert.
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Bei einem Gussbauteil, welches aus einer Kombination der Werkstoffe Gusseisen und Leichtmetall besteht, können sich aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Werkstoffe im Übergangsbereich Spalten bilden. Die erfindungsgemäße Verwendung von Eisen-Aluminid als Haftvermittlerschicht zwischen zwei Abschnitten ermöglicht es, dass sich im Übergangsbereich zwischen unterschiedlichen Leichtmetall-Legierungen oder zwischen Leichtmetall und Gusseisen der Stoffschluss verbessert und somit die Spaltbildungsneigung, insbesondere beim Abkühlen nach dem Guss, herabgesetzt wird. Dies wird vor allem erreicht, indem das Eisen-Aluminid vor dem Erzeugen eines weiteren Abschnitts als Beschichtung auf einen bestehenden Abschnitt aufgetragen wird.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 7. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
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Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren vorgesehen, bei dem vor einem zweiten Gussvorgang auf den ersten Abschnitt eine Beschichtung, insbesondere aus Eisen-Aluminid als Haftvermittlerschicht aufgetragen wird. Durch den Einsatz einer Haftvermittlerschicht aus Eisen-Aluminid ist es möglich, die Fertigungskosten gegenüber dem Stand der Technik zu senken und eine verbesserte stoffschlüssige Verbindung zwischen zwei Abschnitten im Guss zu erzeugen. Ein Einsatz einfacher Gießanlagen und Gießtechniken ist möglich, da eine gezielte Einstellung bestimmter Gefügestrukturen, insbesondere bei den Leichtmetallen wie Aluminium, nicht notwendig ist. Darüber hinaus wird es möglich, auch Sekundärrohstoffe, wie wieder aufbereitetes Aluminium einzusetzen. Es hat sich herausgestellt, dass sich gerade Eisen-Aluminid durch extrem hohe Festigkeitswerte bei relativ geringer Dichte auszeichnet. Sein Wärmeausdehnungsverhalten entspricht annähernd dem von Aluminium-Silizium-Legierungen, sodass keine gesteigerten Eigenspannungen durch eine Werkstoffkombination von beispielsweise Gusseisen mit Aluminium zu erwarten sind. Das Herstellen eines Gussbauteils aus zumindest zwei unterschiedlichen Werkstoffen wird auch Hybridgießen genannt.
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Die Abschnitte können in einem gemeinsamen Gießwerkzeug erzeugt werden. Es hat sich jedoch als günstig erwiesen, dass die Abschnitte in getrennten Gießwerkzeugen erzeugt werden, wobei der erste Abschnitt vor einem zweiten oder weiteren Gussvorgang in dem für den zweiten oder weiteren Gussvorgang vorgesehenen Gießwerkzeug angeordnet wird. In jedem Fall wird der zuerst gegossene und bereits teilweise oder vollständig erstarrte Abschnitt von dem zweiten Abschnitt umgossen. Dabei verbinden sich die Abschnitte stoffschlüssig.
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Eine Ausführungsform der Erfindung ist es, wenn das Verfahren zu Herstellung eines Gussbauteils nach einem der Ansprüche 1 bis 6 vorgesehen ist.
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Günstig ist weiterhin, dass die Beschichtung mittels Gießen, Tauchen, Besprühen und/oder thermisches Spritzen aufgetragen wird. Die eine Haftvermittlerschicht bildende Beschichtung wird idealerweise vollständig zwischen den Abschnitten aufgebracht. Die Beschichtung ist ein flüssiger oder fester Werkstoff. Bei einem festen Werkstoff ist die Verwendung von Pulver oder Flocken praktisch. Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die Beschichtung und der Abschnitt, auf dem die Beschichtung aufgebracht wird, zum Auftragen gegensätzlich statisch aufgeladen werden. Der durch die Beschichtung verbesserte Stoffschluss zwischen den Abschnitten verringert die Spaltbildung bei der Abkühlung des Gussbauteils nach dem Gießprozess.
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Das Eisen-Aluminid für die Haftvermittlerschicht wird als Beschichtung vorzugsweise in einer festen Phase, zum Beispiel als Pulver, bereitgestellt. Das Aufbringen der Beschichtung erfolg bevorzugt mittels thermischen Spritzens, wie Flammspritzen, Lichtbogenspritzen oder Hochgeschwindigkeitsspritzen. In einer Weiterbildung der Erfindung wird der erste Abschnitt, insbesondere ein als Einleger des Gussbauteils vorgesehener erster Abschnitt, vor dem Beschichten einem Sandstrahlen unterzogen.
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Vorteilhaft ist es, dass bei dem ersten Gussvorgang ein erster Gusswerkstoff und bei dem zweiten Gussvorgang ein zweiter Gusswerkstoff verwendet wird. Dabei ist der erste Gusswerkstoff eine sich von dem zweiten Gusswerkstoff unterscheidende metallische Legierung. Beim Umgießen eines beschichteten ersten Abschnitts und/oder ersten Gusswerkstoffs mit einem weiteren Abschnitt und/oder weiteren Gusswerkstoff geht die Beschichtung eine stoffschlüssige Verbindung sowohl mit dem ersten als auch mit dem weiteren Abschnitt ein und bildet so die Haftvermittlerschicht. Diese mittels Haftvermittlerschicht gebildete stoffschlüssige Verbindung zwischen den Abschnitten hat insbesondere beim Abkühlen des Gussbauteils gegenüber dem Stand der Technik eine geringere Neigung zur Spaltbildung.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind drei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in
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1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Abschnitts eines Gussbauteils;
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2 eine schematische Darstellung des in 1 gezeigten Abschnitts mit den Gießkernen eines Gießwerkzeugs vor dem Guss eines weiteren Abschnitts des Gussbauteils;
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3 eine schematische Explosionsdarstellung des in 1 gezeigten Abschnitts und des beim Gießen entstandenen weiteren Abschnitts des Gussbauteils;
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4 eine schematische Darstellung des in 3 gezeigten Gussbauteils mit den stoffschlüssig verbundenen Abschnitten;
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5 eine schematische Darstellung eines Gussbauteils mit zwei Abschnitten und einer dazwischen vorgesehenen Beschichtung;
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6 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas des Verfahrens zur Herstellung eines Gussbauteils;
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7 eine schematische Darstellung einer einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine abgewandten Seite des in 1 gezeigten Abschnitts eines Gussbauteils;
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8 eine schematische Darstellung einer einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite des in 1 gezeigten Abschnitts eines Gussbauteils;
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9 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Abschnitts eines Gussbauteils mit einer Stützstruktur;
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10 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines Abschnitts eines Gussbauteils mit einem Abgaskrümmer.
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Die 1 bis 6 zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen Gussbauteils 1. Das hier exemplarisch gezeigte Gussbauteil 1 ist ein Zylinderkopf einer nicht weiter dargestellten Verbrennungskraftmaschine. Das Gussbauteil 1 ist ein Hybrid-Zylinderkopf, bestehend aus zwei verschiedenen Gusswerkstoffen. Ein erster Abschnitt 2 des Gussbauteils 1 besteht aus Gusseisen oder Eisen-Aluminid, während ein zweiter Abschnitt 3 des Gussbauteils 1 aus Eisen-Aluminid oder einem Leichtmetall besteht. In einem ersten Gussvorgang 4 wird in einem ersten Gießwerkzeug der erste Abschnitt 2 des Gussbauteils 1 erzeugt. Der dem nicht weiter dargestellten ersten Gießwerkzeug entnommene erste Abschnitt 2 ist unter anderem in 1 dargestellt. Nach dem Erstarren wird der erste Abschnitt 2 in ein zweites Gießwerkzeug eingelegt 5. Von dem zweiten Gießwerkzeug sind in 2 nur ein Ölkern 6 zur Erzeugung eines Hohlraums, der später der Aufnahme eines Schmiermittels dient, und ein Wasserkern 7 abgebildet. Der Wasserkern 7 erzeugt in dem zweiten Abschnitt 3 einen Hohlraum, auch Wassermantel 10 genannt, welcher zur Aufnahme eines Kühlmediums oder Kühlfluids dienen kann. Ein in dem ersten Abschnitt 2 angeordneter Wassermantel 11 ist unabhängig von dem Wassermantel 10 des zweiten Abschnitts 3. Dies dient der Verminderung von Korrosion in dem Zylinderkopf. In einem anschließenden zweiten Gussvorgang 9 wird der zweite Abschnitt 3 des Gussbauteils 1 erzeugt. In den 3 und 4 ist das vollständige Gussbauteil 1 mit dem ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 zu erkennen. Vor dem zweiten Gussvorgang 9 wird auf den ersten Abschnitt 2 eine Beschichtung 12 aufgetragen 8. Die als Haftvermittlerschicht zwischen dem ersten Abschnitt 2 und dem zweiten Abschnitt 3 fungierende Beschichtung 12 besteht aus einem Eisen-Aluminid und wird vorzugsweise durch thermisches Spritzen aufgetragen 8. Das Aufbringen einer Eisen-Aluminid Beschichtung entfällt, wenn der erste Abschnitt 2 und der zweite Abschnitt 3 aus einem Eisen-Aluminid bestehen.
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Die 7 und 8 zeigen den ersten Abschnitt 2 in einer ersten Ausführungsform als eine Brennraumplatte eines Zylinderkopfs. Die Brennraumplatte umfasst zwei Gasauslasskanäle 13, zwei Gaseinlasskanäle 14 und weiterhin einen Teil des bereits beschriebenen Wassermantels 11. In 8 ist die einem Brennraum zugewandte Seite gezeigt. Diese Seite wird auch Zylinderkopffläche 15 genannt und weist Auslassöffnungen 16 der Gasauslasskanäle 13 und Einlassöffnungen 17 der Gaseinlasskanäle 14 auf.
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9 zeigt eine zweite Ausführungsform des Gussbauteils 1, insbesondere dessen ersten Abschnitt 2. Dieser erste Abschnitt 2 umfasst eine aus Stützelementen 18 bestehende Stützstruktur. Der zweite Abschnitt 3 umschließt den ersten Abschnitt 2 und bildet das Mantelgehäuse eines Zylinderkopfs, während der erste Abschnitt 2 als Brennraumplatte mit der Zylinderkopffläche 15 ausgeführt ist.
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10 zeigt eine dritte Ausführungsform des Gussbauteils 1, insbesondere dessen ersten Abschnitt 2. Dieser erste Abschnitt 2 umfasst einen Abgaskrümmer 19. An dem Abgaskrümmer 19 ist mittels einer Schraubverbindung ein Gehäuse eines Turboladers 20 angeordnet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gussbauteil
- 2
- erster Abschnitt
- 3
- zweiter/weiterer Abschnitt
- 4
- erster Gussvorgang
- 5
- Einlegen
- 6
- Ölkern
- 7
- Wasserkern
- 8
- Auftragen
- 9
- zweiter Gussvorgang
- 10
- Wassermantel
- 11
- Wassermantel
- 12
- Beschichtung
- 13
- Gasauslasskanal
- 14
- Gaseinlasskanal
- 15
- Zylinderkopffläche
- 16
- Auslassöffnungen
- 17
- Einlassöffnungen
- 18
- Stützelement
- 19
- Abgaskrümmer
- 20
- Turbolader
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005015186 A1 [0003]
- DE 10002440 A1 [0004]
- EP 2024116 B1 [0004]
