DE102017106458A1

DE102017106458A1 - Element zum Einsetzen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE102017106458A1
Application number: DE102017106458.3A
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Suzuki; Akito Yamamoto; Yuichi Mizumura; Mirai Hisaoka; Ryo Nagasawa
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: CN107377943A; FR3051380A1; FR3051380B1; DE102017106458B4; JP2017205780A; CN107377943B; JP6256524B2

Abstract

Es ist eine Aufgabe, ein Element zum Einsetzen 11 zu schaffen, das eine größere wirksame Querschnittsfläche mit dem geschmolzenen Metall aufweist, um eine Gewichtsverringerung eines geschmolzenen Körpers beim Einsetzgießen zu verbessern. Ein Element zum Einsetzen 11 weist einen netzartig geformten konvexen Abschnitt 3 auf einer Einsetzfläche 11S auf, wobei der netzartig geformte konvexe Abschnitt 3 einen linearen Abschnitt 1 und einen konvergierten Abschnitt 2 enthält, in dem wenigstens zwei lineare Abschnitte verschmolzen sind. Ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen 11 enthält die Schritte: Auftragen eines Formbeschichtungsmittels auf eine Oberfläche einer Form, auf die geschmolzenes Material gegossen werden soll; Bilden einer Formbeschichtungsschicht, die eine Form von Rissen auf ihrer Oberfläche aufweist, durch das Trocknen des aufgetragenen Formbeschichtungsmittels; und Gießen des geschmolzenen Metalls von oberhalb der Formbeschichtungsschicht und Ausführen des Gießens, während die Form gedreht wird.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Element zum Einsetzen und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
[Technischer Hintergrund]
Mit der Entwicklung der Druckgusstechnik und dergleichen ist ein Verfahren, das als Einsetzgießen bezeichnet wird, verwendet worden, bei dem ein vorher gegossenes Element in eine Form gesetzt wird, ein geschmolzenes Metall, wie z. B. Aluminium, zwischen das Element und die Form gegossen wird und das Metall an dem Element befestigt oder mit dem Element verbunden wird. Das durch dieses Verfahren zu gießende Element wird als ein Element zum Einsetzen bezeichnet.
Beispiele des Elements zum Einsetzen enthalten eine Zylinderbuchse (die außerdem als eine Zylinderlaufbuchse oder Buchse bezeichnet wird), die in einen Zylinderblock für eine Brennkraftmaschine zu gießen ist, eine Nabe und eine Trommel einer Druckguss-Radnabe, einen Lagerabschnitt eines Zylinderblocks, ein unteres Gehäuse oder dergleichen, ein Lagerelement, das in einen Lagerabschnitt in einem Getriebegehäuse zu gießen ist, und dergleichen. Wenn das Element zum Einsetzen in derartigen Anwendungen verwendet wird, wirkt insbesondere oft eine thermische Belastung oder eine große äußere Kraft auf das Element zum Einsetzen. Folglich ist es erforderlich, die Wärmeableitung, die Wärmeübertragung und die Steifigkeit durch das Verbessern der Adhäsion zwischen dem Element zum Einsetzen und dem Metall, das das Element gießt, zu verbessern.
Die Patentdokumente 1 und 2 beziehen sich auf eine Einsetz-Zylinderlaufbuchse und offenbaren, dass die Adhäsion und die Verbindungsfestigkeit mit einem Zylinderblockmaterial durch das Vorsehen mehrerer Vorsprünge, die eine verengte Form aufweisen, auf einem äußeren Einsetzumfang verbessert werden.
Die Patentdokumente 3 und 4 beziehen sich auf ein Element zum Einsetzen und offenbaren, dass durch das Vorsehen mehrerer Vorsprünge, von denen jeder einen etwa kegelförmigen unterschnittenen Abschnitt, der sich nach außen erstreckt, auf einer Einsetzfläche, die während des Gießens mit einem weiteren geschmolzenen Material in Kontakt gelangt, aufweist, die Adhäsion an dem anderen Metall verbessert wird und eine gewünschte Genauigkeit der Klammerpositionierung aufrechterhalten werden kann.
Es ist außerdem eine Technik bekannt gewesen, mehrere nadelförmige Vorsprünge auf der Einsetzfläche vorzusehen. In diesem Fall wird z. B. auf eine Oberfläche der Form, auf die das geschmolzene Metall gegossen werden soll, ein Formbeschichtungsmittel aufgetragen, wobei die Löcher, die erzeugt werden, wenn aus der Beschichtungsschicht Dampf entweicht, wenn das Formbeschichtungsmittel getrocknet wird, zahlreiche winzige Konkavitäten bilden. Die Vorsprünge werden gebildet, indem dem geschmolzenen Material erlaubt wird, in die Konkavitäten einzutreten.
Das Patentdokument 5 offenbart eine Buchsenstruktur eines Zylinderblocks zum Einsetzen einer Buchse, in die ein Kolben verschiebbar eingesetzt wird. In der Buchsenstruktur ist ein Abschnitt der Buchse von der Oberfläche auf der Seite des Kurbelgehäuses bis etwa zur Mitte des Zylinderblocks so ausgebildet, dass er eine Dicke aufweist, die größer als die des anderen Abschnitts ist, wobei ein Wassermantel, der sich von etwa der Mitte des Zylinderblocks erstreckt und einen U-förmigen Querschnitt mit einer Öffnung in einer Oberfläche auf der Seite des Zylinderkopfs aufweist, so ausgebildet ist, dass er die Buchse umgibt. Das Patentdokument 5 beschreibt, dass diese Struktur die Deformation der Buchse unterdrücken kann, während die Kühlleistung des Zylinderblocks aufrechterhalten wird.
[Liste der Entgegenhaltungen]
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] JP 2005-194983 A
[Patentdokument 2] JP 2007-015005 A
[Patentdokument 3] JP 2003-326353 A
[Patentdokument 4] JP 2003-326346 A
[Patentdokument 5] JP 2001-221098 A

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Die durch die Erfindung zu lösenden Probleme]
Ein Druckgussverfahren mit hoher Produktivität wird für die Bildung eines Aluminium-Zylinderblocks verwendet, der ein zentraler Teil der Kraftmaschine ist. Gemäß diesem Verfahren wird eine Buchse, in der ein Kolben gleitet, außerdem mit Aluminium gegossen. In den letzten Jahren hat es Forderungen zum Verringern des Gewichts der Kraftmaschinen und zum Verringern der Größe der Kraftmaschinen durch das Verringern eines Abstands zwischen den Bohrungen gegeben. Folglich ist versucht worden, die Dicke der Buchse zu verringern, d. h., die effektive Dicke (die Dicke, die durch das Subtrahieren der Höhe des Vorsprungs von der Gesamtdicke erhalten wird) des Elements zum Einsetzen zu verringern.
Eine Verringerung der Dicke der Buchse kann jedoch die Steifigkeit der Buchse verringern. Beim Druckgießen wird durch die Einwirkung des hohen Einspritzdrucks des geschmolzenen Aluminiums eine Beanspruchung in der Buchse zurückgelassen. Außerdem wird durch die axiale Schraubenkraft während des Befestigens an einem Zylinderkopf, nachdem die Buchse in den Zylinderblock eingesetzt worden ist, ebenso eine hohe Druckbelastung auf die Buchse ausgeübt. Weiterhin wirkt außerdem während des Betriebs ein hoher Verbrennungsdruck innerhalb des Zylinders periodisch in einer radialen Richtung. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass in einer Buchse mit geringer Steifigkeit eine Verzerrung in der radialen Richtung oder in der axialen Richtung auftritt. Diese kann die Rundheit der Bohrung der Buchse signifikant verringern. Aus diesem Grund können ein mechanischer Verlust und vergrößerte Kurbelgehäusegase zu einem verringerten Kraftstoffwirkungsgrad führen. Überdies kann die verringerte Steifigkeit des Zylinderblocks selbst außerdem die NV-Eigenschaften herabsetzen.
In der im Patentdokument 5 beschriebenen Struktur tritt aufgrund des Einflusses eines Formteilungsabschnitts während des Gießens ein Unterschied der Form in einer Umfangsrichtung auf, was zu einer asymmetrischen Form und folglich zu einer ungleichmäßigen Steifigkeit in der radialen Richtung oder der axialen Richtung führt. Weiterhin ist der Außendurchmesser der Buchse in der axialen Richtung asymmetrisch, wobei die Dicke des Zylinderblocks unter etwa seiner Mitte vergrößert ist. Folglich ist in einem Versuch, die Struktur an eine Mehrzylinderkraftmaschine anzupassen, der Abstand zwischen den Bohrungen natürlicherweise eingeschränkt, was es schwierig machen kann, die Größe und das Gewicht der Kraftmaschine zu verringern. Weil es keine in einem konvexen Abschnitt vorgesehene unterschnittene Form gibt, wird überdies aufgrund eines Unterschieds der linearen Ausdehnung zwischen dem Gussaluminium und einer zu gießenden gusseisernen Buchse wahrscheinlich durch das wiederholte Starten und Stoppen der Kraftmaschine eine große Lücke zwischen der Buchse und dem Aluminium erzeugt. Weil die Lücke als ein Isolator funktioniert, kann deshalb eine effiziente Kühlleistung nicht erreicht werden. Wie oben beschrieben worden ist, ist eine weitere Verbesserung erforderlich, um die Kühlleistung der Kraftmaschine zu verbessern, während eine stabile Steifigkeit der Zylinderlaufbuchse sichergestellt wird.
[Die Mittel zum Lösen des Problems]
Im Ergebnis einer ausgeprägten Untersuchung haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen Probleme durch das Bilden eines kontinuierlichen linearen Vorsprungs anstatt der nadelförmigen Vorsprünge der herkömmlichen Technik auf der Einsetzfläche gelöst und dadurch eine für die Adhäsion zwischen dem Element zum Einsetzen und dem Gussmetall verwendete wirksame Fläche vergrößert und folglich eine Gewichtsverringerung ermöglicht.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Element zum Einsetzen, das einen netzartig geformten konvexen Abschnitt auf einer Einsetzfläche aufweist, geschaffen, wobei der netzartig geformte konvexe Abschnitt einen linearen Abschnitt und einen konvergierten Abschnitt, wo wenigstens zwei lineare Abschnitte verschmolzen sind, enthält.
Es ist bevorzugt, dass der konvexe Abschnitt eine verengte Form und/oder eine Form, in der eine vertikale Wand des konvexen Abschnitts zu einer zu einer flachen Oberfläche senkrechten Linie geneigt ist, enthält.
Es ist bevorzugt, dass der netzartig geformte konvexe Abschnitt wenigstens zwei der konvergierten Abschnitte enthält.
Es ist bevorzugt, dass sich die Anzahl der verschmolzenen linearen Abschnitte zwischen den wenigstens zwei konvergierten Abschnitten unterscheidet und dass die linearen Abschnitte in zufälligen Richtungen verschmolzen sind.
Es ist bevorzugt, dass, wenn der netzartig geformte konvexe Abschnitt auf die flache Oberfläche projiziert ist, eine projizierte Fläche des konvexen Abschnitts 5% bis einschließlich 70% einer projizierten Gesamtfläche beträgt.
Es ist bevorzugt, dass in einem flachen Abschnitt, der von den linearen Abschnitten umgeben ist, ein Durchmesser eines zum Umriss des flachen Abschnitts tangentialen einbeschriebenen Kreises 0,5 mm bis einschließlich 30 mm beträgt.
Es ist bevorzugt, dass in dem netzartig geformten konvexen Abschnitt eine Höhe von einem Boden bis zu einer Oberseite eines Oberteils 0,1 mm bis einschließlich 5,0 mm beträgt.
Es ist bevorzugt, dass eine Länge in der Breitenrichtung des linearen Abschnitts 0,1 mm bis einschließlich 8,0 mm beträgt.
Es ist bevorzugt, dass das Element zum Einsetzen hauptsächlich eine Zylinderlaufbuchse ist, die in einen Zylinderblock einer Kraftmaschine einzusetzen ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen geschaffen, das die Schritte umfasst: Auftragen eines Formbeschichtungsmittels auf eine Oberfläche einer Form, in die ein geschmolzenes Metall gegossen werden soll; Bilden einer Formbeschichtungsschicht, die auf ihrer Oberfläche eine Form von Rissen aufweist, durch das Trocknen des aufgetragenen Formbeschichtungsmittels; und Gießen des geschmolzenen Metalls von oberhalb der Formbeschichtungsschicht und Ausführen des Gießens, während die Form gedreht wird.
Es ist bevorzugt, dass die Risse mehrere Hohlräume enthalten, die von der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht die Oberfläche der Form erreichen, eine Breite jedes der Hohlräume von der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht zu der Oberfläche der Form verringert ist und/oder sich die Hohlräume entlang der Oberfläche der Form erstrecken.
Es ist bevorzugt, dass die Risse eine netzartige Form aufweisen.
Es ist bevorzugt, dass das Formbeschichtungsmittel wenigstens ein feuerbeständiges Material, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält.
Es ist bevorzugt, dass der Schritt des Bildens einer Formbeschichtungsschicht das Verdampfen des Lösungsmittels durch das Erwärmen des Formbeschichtungsmittels auf eine Temperatur, die nicht kleiner als eine Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels und nicht größer als eine Temperatur, die um 110°C höher als die Verdampfungstemperatur ist, ist, enthält, wobei dadurch die Formbeschichtungsschicht gebildet wird, die eine Form der Risse aufweist.
[Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen eine vorgegebene Form auf, wobei der Vorsprung eine unterschnittene Form aufweist. Entsprechend ist die Adhäsionsfestigkeit zwischen dem Element zum Einsetzen und dem Gussaluminium verbessert, was es schwierig macht, dass an der Grenzfläche mit dem Aluminium, das sich in der linearen Ausdehnung unterscheidet, während des Betriebs der Kraftmaschine oder unmittelbar nach dem Stoppen der Kraftmaschine eine Lücke erzeugt wird. Überdies weisen in der vorgegebenen Form die Vorsprünge eine kontinuierliche lineare Konfiguration anstatt einer nadelförmigen Struktur auf. Folglich kann eine Kontaktfläche mit dem Gussaluminium vergrößert werden und kann die Wärmeleitfähigkeit, die der Wärmeübertragung oder der Wärmediffusion von dem Element zum Einsetzen zu dem Aluminium zugeordnet ist, verbessert werden. Weiterhin wird eine Verstärkungsrippenwirkung erreicht, um eine netzartig geformte Struktur zu verwirklichen, die einen konvergierten Abschnitt aufweist, in dem die linearen Abschnitte gemäß der vorliegenden Erfindung verschmolzen sind. Folglich können im Vergleich zu dem herkömmlichen Element zum Einsetzen, das die gleiche effektive Dicke aufweist, eine spezifische Steifigkeit oder ein spezifischer Modul (hier eine Federkonstante/ein spezifisches Gewicht) und dergleichen verbessert werden. Deshalb können eine Gewichtsverringerung und eine Verbesserung der Steifigkeit erreicht werden, selbst wenn das Element zum Einsetzen mit Aluminium gegossen wird, um ein Einsetzelement zu erhalten.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
1(A) ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zylinderlaufbuchse veranschaulicht, und 1(B) ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d1 in 1(A).
2 ist eine Querschnittsansicht eines Zylinderblocks.
3 ist ein Grundriss nach 1(B).
4 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Querschnitts eines linearen Abschnitts.
5(A) bis 5(C) sind schematische vergrößerte Ansichten von Querschnitten linearer Abschnitte, wobei 5(A) ein Beispiel eines linearen Abschnitts veranschaulicht, der einen etwa T-förmigen Querschnitt aufweist, 5(B) ein weiteres Beispiel veranschaulicht und 5(C) ein noch weiteres Beispiel veranschaulicht.
6(A) und 6(B) sind schematische vergrößerte Ansichten von Querschnitten linearer Abschnitte, wobei 6(A) ein Beispiel eines linearen Abschnitts veranschaulicht, der einen etwa invertierten L-förmigen Querschnitt aufweist, und 6(B) ein weiteres Beispiel veranschaulicht.
7(A) und 7(B) sind schematische vergrößerte Ansichten von Querschnitten linearer Abschnitte, wobei 7(A) ein Beispiel eines linearen Abschnitts veranschaulicht, der auf der Seite einer vertikalen Wand eine Ungleichmäßigkeit aufweist, und 7(B) ein Beispiel eines linearen Abschnitts veranschaulicht, der eine vertikale Wand aufweist, die sich in einer schrägen Richtung erstreckt.
8(A) bis 8(D) sind schematische Ansichten, die einen Bildungsmechanismus einer Formbeschichtungsschicht veranschaulichen.
9(A) bis 9(H) sind schematische Ansichten, die ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
10 veranschaulicht eine Photographie einer auf einer Form des Beispiels 18 ausgebildeten Formbeschichtungsschicht.
11(A) und 11(B) veranschaulichen Photographien eines Elements zum Einsetzen des Beispiels 1, wobei 11(A) eine äußere Form des Elements zum Einsetzen veranschaulicht und 11(B) eine vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d2 in 11(A) veranschaulicht.
12(A) und 12(B) veranschaulichen Photographien eines Elements zum Einsetzen des Beispiels 21, wobei 12(A) eine äußere Form des Elements zum Einsetzen veranschaulicht und 12(B) eine vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d3 in 12(A) veranschaulicht.
13(A) und 13(B) veranschaulichen Photographien eines Elements zum Einsetzen des Beispiels 16, wobei 13(A) eine äußere Form des Elements zum Einsetzen veranschaulicht und 13(B) eine vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d4 in 13(A) veranschaulicht.
14 veranschaulicht eine Photographie (Vergrößerung: 17X) einer Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1, die mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wurde.
15 veranschaulicht eine Photographie (Vergrößerung: 16X) einer Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen des Beispiels 21, die mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wurde.
16 veranschaulicht eine Photographie (Vergrößerung: 14X) einer Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen des Beispiels 5, die mit einem Rasterelektronenmikroskop beobachtet wurde.
17 ist eine schematische Ansicht, die eine Einsetzfläche eines Elements zum Einsetzen des Vergleichsbeispiels 1 in etwa 25X Vergrößerung basierend auf einer Beobachtung mit dem Rasterelektronenmikroskop veranschaulicht.
18 veranschaulicht eine Photographie einer Formbeschichtungsschicht, die auf einer Form des Beispiels 25 ausgebildet ist, die durch Makrophotographie aufgenommen wurde.
19 veranschaulicht ein Bild, das durch Binärisieren eines Bildes der Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen des Beispiels 2 erhalten wurde.
20 veranschaulicht eine Photographie, wenn einbeschriebene Kreise auf der Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1 gemessen werden.
21 veranschaulicht eine Photographie, wenn die Höhe des konvexen Abschnitts auf der Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1 gemessen wird.
22(A) veranschaulicht eine äußere Form eines Prüfstücks des Beispiels 5 und 22(B) veranschaulicht eine Photographie des in 22(A) veranschaulichten Elements zum Einsetzen gerade vor einer Druckprüfung in einer radialen Richtung.
23 veranschaulicht eine Beziehung zwischen der Masse und der Federkonstante für die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 5, 7, 9, 11, 13, 21, 22 und 23 und des Vergleichsbeispiels 1.
24 veranschaulicht einen Querschnitt eines Prüfstücks des Beispiels 33.
25(A) veranschaulicht eine äußere Form eines Prüfstücks des Beispiels 28 und 25(B) veranschaulicht eine Photographie des in 25(A) veranschaulichten Prüfstücks gerade vor einer Druckprüfung in einer axialen Richtung.
[Die Art zum Ausführen der Erfindung]
Im Folgenden wird eine Art zum Ausführen der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, wobei aber der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist.
Gemäß einem Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Element zum Einsetzen, das einen netzartig geformten konvexen Abschnitt auf einer Einsetzfläche aufweist. Als ein Material des Elements zum Einsetzen kann ein Material mit einer großen relativen Dichte und einer selbstgleitenden Eigenschaft, wie z. B. Gusseisen, eine Kupferlegierung, eine Zinn- oder Zinklegierung, verwendet werden. Das Gusseisen ist eine ternäre Legierung, die im Allgemeinen Eisen, Kohlenstoff und Silicium enthält, und kann in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung andere Elemente enthalten. Das Gusseisen kann z. B. außer Eisen 3,1 bis 3,8 Masse-% T. C. (Gesamtkohlenstoff), 1,9 bis 2,5 Masse-% Si, 0,5 bis 1,0 Masse-% Mn, 0,01 bis 0,5 Masse-% P, 0,02 bis 0,1 Masse-% Si bezüglich der Gesamtmasse des Gusseisens enthalten. Wenn ein Rohmaterial des Elements zum Einsetzen eine große Dicke aufweist oder eine große Menge des geschmolzenen Metalls gegossen werden soll, kann das Gusseisen in Abhängigkeit von den Umständen wenigstens eines von 0,01 bis 1,0 Masse-% Cu, 0,01 bis 0,10 Masse-% Sn, 0,01 bis 0,4 Masse-% Cr, 0,15 Masse-% oder weniger Mo und 0,5 Masse-% oder weniger Ni enthalten oder kann ferner andere notwendige Fremdstoffe enthalten, um eine optimale Härte und Metallzusammensetzung zu erhalten.
Die Form des Hauptkörpers des Elements zum Einsetzen ist nicht besonders eingeschränkt, sondern kann gemäß der beabsichtigten Verwendung geeignet gewählt werden. Beispiele der Form des Elements zum Einsetzen enthalten z. B. eine zylindrische Form, eine halbzylindrische Form, eine U-Form oder eine invertierte T-Form im Querschnitt, eine gebogene oder etwa flache Plattenform und dergleichen. Beispiele des Elements zum Einsetzen enthalten jene, die in irgendeine Form von Druckgussteilen zu gießen sind, wie z. B. eine Zylinderlaufbuchse, die in einen Zylinderblock einer Kraftmaschine zu gießen ist, ein Gleitelement, das mit einem Bremsschuh in Kontakt gelangt, das in eine Aluminium-Trommelbremse in einer Rückgewinnungsbremse eines Elektrofahrzeugs oder dergleichen zu gießen ist, oder eine Rückplatte eines Bremsschuhs, eine Nabe einer Druckguss-Radnabe für ein Motorrad und eine Spezialmaschine, einen Kurbelzapfenabschnitt in einem Zylinderblock oder in einem unteren Gehäuse und einen Lagerabschnitt in einem Gehäuse, wie z. B. einem Getriebegehäuse. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung beschrieben, indem eine zylindrische Zylinderlaufbuchse als ein Beispiel genommen wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf ein Element zum Einsetzen, das eine spezifische Form aufweist, oder ein spezifisches Produkt eingeschränkt.
1(A) ist eine perspektivische Ansicht, die eine Zylinderlaufbuchse 11 als ein Beispiel eines Elements zum Einsetzen veranschaulicht. Als die Form der Zylinderlaufbuchse wird eine zylindrische Form verwendet. Die Zylinderlaufbuchse 11 weist eine Außenfläche 11s als eine Einsetzfläche auf. 1(B) ist eine schematische vergrößerte Ansicht, die einen durch d1 in 1(A) angegebenen Bereich veranschaulicht. Die Zylinderlaufbuchse weist einen netzartig geformten konvexen Abschnitt 3 auf der Einsetzfläche 11s auf. Der netzartig geformte konvexe Abschnitt 3 ist ein Abschnitt, der von einer etwa flachen Oberfläche F, die in der Zylinderlaufbuchse enthalten ist, vorsteht, oder ist über der gesamten Einsetzfläche vorhanden. Der netzartig geformte konvexe Abschnitt 3 enthält einen linearen Abschnitt 1 und einen konvergierten Abschnitt 2, der durch das Verschmelzen mehr als eines linearen Abschnitts ausgebildet ist. Die Zylinderlaufbuchse wird im Folgenden kurz beschrieben. 2 ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die ein Beispiel eines Zylinderblocks veranschaulicht, der die Zylinderlaufbuchse als eine konstituierende Komponente enthält. Ein Zylinderblock 10 wird durch das Gießen von Aluminium 12 auf einen äußeren Umfang der Zylinderlaufbuchse 11 gegossen.
3 ist ein Grundriss nach 1(B). Der lineare Abschnitt 1 ist ein Abschnitt, wo der konvexe Abschnitt in einer linearen oder bandförmigen Form mit einer Breite identifiziert werden kann, wenn die Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen aus einer Richtung senkrecht zur Oberfläche planar betrachtet wird. Der lineare Abschnitt kann linear oder gebogen sein und kann in der Breite, Länge oder Höhe nicht gleichmäßig sein und eine unbestimmte Form aufweisen. Eine Länge La der langen Seite des linearen Abschnitts ist nicht besonders eingeschränkt. Eine Länge der kurzen Seite des linearen Abschnitts, d. h., eine Länge Lb in der Breitenrichtung eines Oberteils des linearen Abschnitts ist vorzugsweise 0,1 mm bis einschließlich 8,0 mm, bevorzugter 0,1 mm bis 5,0 mm, am bevorzugtesten 0,2 mm bis 3,0 mm. Die Länge der kurzen Seite des linearen Abschnitts entspricht einer Breite, wenn sie auf eine Ebene projiziert wird. Die Länge der kurzen Seite von kleiner als 0,1 mm kann zu einer unzureichenden Ankerwirkung an dem Gussaluminium führen. Wenn die Länge der kurzen Seite 8,0 mm übersteigt, kann andererseits die Gewichtsverringerung unzureichend sein. Wenn die Länge in der Breitenrichtung des Oberteils des linearen Abschnitts innerhalb des obigen Bereichs festgelegt ist, können mehr Knotenpunktabschnitte, die konvergierte Abschnitte sind, in denen die linearen Abschnitte verschmolzen werden, sichergestellt werden. Es wird angegeben, dass die Länge in der Breitenrichtung einer Oberseite des Oberteils des linearen Abschnitts z. B. unter Verwendung eines digitalen Mikroskops gemessen werden kann. Die Werte können z. B. an 1 bis 50 Punkten gemessen werden, wobei ein Bereich, der die gemessenen Werte basierend auf deren Durchschnittswert oder den Minimal- und Maximalwerten enthält, vorzugsweise ein Bereich, der alle gemessenen Werte enthält, erhalten werden kann.
Ein konvergierter Abschnitt 2a wird durch das Verschmelzen von drei linearen Abschnitten 1a, 1b und 1c gebildet. Die Anzahl der in dem konvergierten Abschnitt verschmolzenen linearen Abschnitte ist nicht besonders eingeschränkt, wobei sie aber wenigstens 2, vorzugsweise 2 bis einschließlich 6 beträgt. Der netzartig geformte konvexe Abschnitt enthält vorzugsweise wenigstens zwei der konvergierten Abschnitte. Wenn es in dem netzartig geformten konvexen Abschnitt zwei oder mehr konvergierte Abschnitte gibt, kann die Anzahl der in den jeweiligen konvergierten Abschnitten verschmolzenen linearen Abschnitte die gleiche sein oder dazwischen verschieden sein. Der netzartig geformte konvexe Abschnitt, der auf dem äußeren Umfang ausgebildet ist, übt eine Wirkung einer Verstärkungsrippe aus, die die Steifigkeit des Elements zum Einsetzen verbessert. Überdies sind in dem konvergierten Abschnitt die linearen Abschnitte vom Standpunkt des Verteilens der durch die äußere Kraft während des Einsetzens erzeugten Beanspruchung vorzugsweise in zufälligen Richtungen verschmolzen. Das Verschmelzen der linearen Abschnitte in zufälligen Richtungen bedeutet z. B., dass zwei lineare Abschnitte in verschiedenen Richtungen anstatt parallel zueinander in einem konvergierten Abschnitt verschmolzen sind.
In einer Ausführungsform kann der konvexe Abschnitt 3 eine verengte Form und/oder eine Form, in der eine vertikale Wand des konvexen Abschnitts 3 zu einer zu der flachen Oberfläche senkrechten Linie geneigt ist, aufweisen. Eine derartige Form wird im Folgenden beschrieben. 4 ist eine schematische vergrößerte Ansicht eines Querschnitts des linearen Abschnitts. Dieser Querschnitt ist der eines linearen Abschnitts und ist in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Elements zum Einsetzen. Gemäß einem Beispiel enthält der konvexe Abschnitt 3 ein Oberteil 4 und eine vertikale Wand 7, die sich aufrecht von einer flachen Oberfläche 6 etwa senkrecht zu dem Oberteil 4 erstreckt. Der konvexe Abschnitt 3 weist eine Höhe h3 auf, die die Summe aus einer Höhe h4 des Oberteils 4 und einer Höhe h7 der vertikalen Wand 7 ist. Die Höhe h3 des konvexen Abschnitts beträgt vorzugsweise 0,1 mm bis einschließlich 5,0 mm, bevorzugter 0,1 mm bis 3 mm, am bevorzugtesten 0,5 mm bis 1,5 mm. Die Höhe h3 von kleiner als 0,1 mm kann zu einer unzureichenden Ankerwirkung an dem Gussaluminium führen und kann außerdem die Wirkung als eine Verstärkungsrippe, die die Steifigkeit verbessert, verringern. Weiterhin gibt es einen Fall, in dem eine Kontaktfläche mit dem Aluminium, die erforderlich ist, um die Wärme zu verteilen, außerdem unzureichend wird. Wenn andererseits die Höhe h3 5,0 mm übersteigt, kann die Bildung von Schleuderguss schwierig werden. Durch das Festlegen der Höhe des konvexen Abschnitts innerhalb des obigen Bereichs kann eine wirksame Kontaktfläche mit dem Gussmetall vergrößert werden, um die Wärmeableitung zu verbessern. Es wird angegeben, dass die Höhe von dem Boden des konvexen Abschnitts bis zur Oberseite des Oberteils z. B. durch das Berechnen eines Durchschnittswerts durch die Linienanalyse einer frei gewählten Oberfläche des Elements zum Einsetzen mit einer Messfunktion des digitalen Mikroskops und einer Bildanalyse-Software WinROOF2013 erhalten werden kann. Alternativ kann ein Querschnitt mit dem digitalen Mikroskop beobachtet werden, um einen Bereich zu erhalten, der die gemessenen Werte basierend auf der minimalen Höhe und der maximalen Höhe jedes konvexen Abschnitts von der flachen Oberfläche 6 in einem frei gewählten Messbereich, vorzugsweise einem Bereich, der alle gemessenen Werte enthält, enthält.
Wie in 4 veranschaulicht ist, kann eine Form, in der eine Breite 14 des Oberteils des konvexen Abschnitts größer als eine Breite 17 des vertikalen Wandabschnitts ist, als eine verengte Form bezeichnet werden. Die Breite 14 des Oberteils entspricht der Breite Lb des linearen Abschnitts, der bezüglich 3 beschrieben worden ist. Bei der Struktur, die die oben beschriebene Form aufweist, auf der Oberfläche des Elements zum Einsetzen fließt das geschmolzene Metall während des Gießens des Elements zum Einsetzen z. B. um die verengte Form. Folglich kann die Ankerwirkung verbessert werden.
Beispiele der Querschnittsform, wenn der lineare Abschnitt in einer Richtung senkrecht zu seiner langen Seite unterteilt ist, enthalten eine etwa T-Form und eine etwa invertierte L-Form. Derartige Querschnittsformen sind z. B. hinsichtlich des Verbesserns der Adhäsionsfestigkeit und der Wärmeleitfähigkeit mit dem Gussmetall bevorzugt, wenn das Element zum Einsetzen eingesetzt ist. Die etwa T-Form ist eine Form, die wie ein T aussieht. Die 5(A) bis 5(C) veranschaulichen Beispiele eines linearen Abschnitts, der einen etwa T-förmigen Querschnitt aufweist. In 5(A) ist die vertikale Wand mit einer Position verbunden, an der das Oberteil des konvexen Abschnitts gleich unterteilt ist. Andererseits ist in den 5(B) und 5(C) die vertikale Wand mit einer Position verbunden, an der das Oberteil nicht gleich unterteilt ist. Die etwa invertierte L-Form ist eine Form, die wie ein invertiertes L aussieht. Die 6(A) und 6(B) veranschaulichen Beispiele eines linearen Abschnitts, der einen etwa invertierten L-förmigen Querschnitt aufweist. Das Oberteil des konvexen Abschnitts läuft zum Ende in 6(A) konisch zu, während das Oberteil des konvexen Abschnitts in 6(B) eine bestimmte Dicke bis zum Ende aufweist.
Die 7(A) und 7(B) sind schematische vergrößerte Ansichten der Querschnitte der linearen Abschnitte. Wie in 7(A) veranschaulicht ist, kann die vertikale Wand auf ihrer Seite 22 eine Ungleichmäßigkeit aufweisen. Alternativ kann sich die vertikale Wand mit einer Neigung 21 eines bestimmten Winkels θ bezüglich einer zu der flachen Oberfläche senkrechten Linie 20 erstrecken, wie in 7(B) veranschaulicht ist. Die in den 7(A) und 7(B) veranschaulichten Formen können als eine Form betrachtet werden, die die vertikale Wand des konvexen Abschnitts 3 aufweist, der bezüglich der zu der flachen Oberfläche senkrechten Linie geneigt ist.
Ein Element zum Einsetzen kann wenigstens eine der in den 5(A) bis 5(C) veranschaulichten etwa T-Formen, der in den 6(A) und 6(B) veranschaulichten etwa invertierten L-Formen und der in den 7(A) und 7(B) veranschaulichten Formen enthalten. Die vertikale Wand des konvexen Abschnitts, die einen etwa T-förmigen oder etwa invertierten L-förmigen Querschnitt aufweist oder nicht aufweist, kann bezüglich der zu der flachen Oberfläche senkrechten Linie geneigt sein oder kann auf deren Seite eine Ungleichmäßigkeit aufweisen. Es wird angegeben, dass in der vertikalen Wand des konvexen Abschnitts, der keinen etwa T-förmigen oder etwa invertierten L-förmigen Querschnitt aufweist, die Breite 14 des Oberteils des konvexen Abschnitts gleich der oder kleiner als die Breite 17 des vertikalen Wandabschnitts ist.
Wie in 3 veranschaulicht ist, kann ein einbeschriebener Kreis Ic auf die flache Oberfläche F gezeichnet sein, die von den linearen Abschnitten 1a, 1b, 1c und 1d und den konvergierten Abschnitten 2a, 2b, 2c und 2d umgeben ist. Der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis einschließlich 30 mm, bevorzugter 1,0 mm bis 15 mm, am bevorzugtesten 1,5 mm bis 5,0 mm. Der Durchmesser von kleiner als 0,5 mm kann zu einer unzureichenden wirksamen Kontaktfläche mit dem Aluminium während des Einsetzens führen. Deshalb kann es schwierig werden, die effektive Ankerwirkung für das Gussaluminium aufrechtzuerhalten. Außerdem kann die Wärmeleitfähigkeit unzureichend werden. Andererseits kann ein 30 mm übersteigender Durchmesser zu einer unzureichenden wirksamen Kontaktfläche mit dem Aluminium nach dem Einsetzen führen. Dies kann zu einem Fall führen, in dem eine wirksame netzartig geformte Struktur nicht erhalten werden kann, die zu der Verteilung der durch die äußere Kraft erzeugten Beanspruchung beiträgt. Durch das Festlegen des Durchmessers des einbeschriebenen Kreises innerhalb des obigen Bereichs wird die wirksame Kontaktfläche mit dem Aluminium während des Einsetzens ausreichend, was zu einer guten Wärmeleitfähigkeit im Fall der Verwendung als das Einsetzelement führt. Außerdem kann die netzartig geformte Struktur die Beanspruchung verteilen. Es wird angegeben, dass, wenn das Element zum Einsetzen z. B. eine zylindrische Form aufweist, der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises durch das Berechnen eines Durchschnittswerts von 1 bis 50 einbeschriebenen Kreisen, die auf einer flachen Oberfläche erzeugt wurden, basierend auf einem Bild erhalten werden kann, das z. B. durch das Korrigieren eines auf der flachen Oberfläche mit einem digitalen Mikroskop aufgenommenen Bildes eines konvexen Abschnitts auf einer gebogenen Oberfläche erhalten wird. Alternativ kann ein Bereich, der den gemessenen Wert enthält, basierend auf dem minimalen Durchmesser und dem maximalen Durchmesser, vorzugsweise ein Bereich, der alle gemessenen Werte enthält, erhalten werden. Es wird angegeben, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsform eingeschränkt ist, in der der gesamte flache Abschnitt durch die linearen Abschnitte umgeben ist. In diesem Fall kann ein einbeschriebener Kreis entlang einigen der linearen Abschnitte gezeichnet werden, wobei dessen Durchmesser in der gleichen Weise wie oben behandelt werden kann.
Wenn überdies die Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen auf eine flache Oberfläche projiziert wird, ist eine projizierte Fläche des netzartig geformten konvexen Abschnitts, der auf die flache Oberfläche projiziert ist, vorzugsweise 5% bis einschließlich 70%, bevorzugter 10% bis einschließlich 60%, am bevorzugtesten 16% bis einschließlich 43% der projizierten Gesamtfläche. Wenn die projizierte Fläche kleiner als 5% ist, kann die wirksame Kontaktfläche mit dem Aluminium während des Einsetzens unzureichend werden. Außerdem kann eine Wirkung als eine Verstärkungsrippe, die die durch die äußere Kraft erzeugte Beanspruchung verringert, verringert sein. Wenn andererseits die projizierte Fläche 70% übersteigt, kann eine Gewichtsverringerungswirkung nicht ausgeübt werden. Die projizierte Fläche des netzartig geformten konvexen Abschnitts ist ein Bereich des konvexen Abschnitts, der von oben auf das Oberteil des konvexen Abschnitts projiziert ist. Durch das Festlegen der projizierten Fläche des netzartig geformten konvexen Bereichs innerhalb des obigen Bereichs bezüglich der projizierten Gesamtfläche können die Adhäsionsfestigkeit, die Wärmeübertragung, die Wärmeableitung und die Steifigkeit bezüglich des Gussmetalls während des Einsetzens verbessert werden. Überdies können die Wärmeleitfähigkeit und der spezifische Modul des Einsetzelements nach dem Einsetzen außerdem verbessert werden. Es wird angegeben, dass die projizierte Fläche durch eine Binärisierungsverarbeitung basierend auf einem Bild, das z. B. mit einem Mikroskop aufgenommen wurde und der ebenen Korrektur unterworfen wurde, berechnet werden kann. Die projizierte Fläche kann z. B. als ein durchschnittliches Verhältnis der projizierten Flächen des konvexen Abschnitts von einem oder mehreren Ergebnissen der an 1 bis 50 Punkten ausgeführten Messungen erhalten werden. Alternativ kann die projizierte Fläche als ein Bereich, der die gemessenen Werte des Flächenverhältnisses basierend auf deren Minimalwert und Maximalwert enthält, vorzugsweise ein Bereich, der alle gemessenen Werte enthält, erhalten werden.
Der netzartig geformte konvexe Abschnitt kann auf der Oberfläche des Elements zum Einsetzen kontinuierlich ausgebildet sein. Das Wort ”kontinuierlich” ist nicht auf eine Konfiguration eingeschränkt, in der alle linearen Abschnitte verbunden sind, sondern enthält außerdem eine Konfiguration, in der nur einige lineare Abschnitte verbunden sind.
Wie in den 11(A) bis 13(B) veranschaulicht ist, weist die gesamte äußere Form des Elements zum Einsetzen eine netzähnliche Form, wie z. B. ein Oberflächenmuster einer Zuckermelone, auf. Das Element zum Einsetzen weist vorzugsweise eine Dicke 11b von 2 bis 20 mm auf. In 4 ist die Dicke des Elements zum Einsetzen z. B. die Summe aus einer Dicke h9 von dem inneren Umfang des Elements zum Einsetzen bis zu der flachen Oberfläche auf dem äußeren Umfang und der Höhe h3 des netzartig geformten konvexen Abschnitts. Die Höhe h3 des konvexen Abschnitts kann vorzugsweise 1 bis 70%, bevorzugter 10 bis 50% der Dicke des Elements zum Einsetzen betragen.
Wie oben beschrieben worden ist, weist das Element zum Einsetzen den konvexen Abschnitt auf, der die linearen Abschnitte und die konvergierten Abschnitte auf der Einsetzfläche enthält. Folglich kann die Kontaktfläche mit dem Gussmetall im Vergleich zu dem herkömmlichen Fall vergrößert werden, wobei die Wärmeübertragung und die Wärmeableitung effizient verbessert werden können. Überdies weist das Element zum Einsetzen zwischen dem Boden und dem Oberteil des konvexen Abschnitts eine verengte Form und/oder eine Form, in der die vertikale Wand des konvexen Abschnitts zu der zu der flachen Oberfläche senkrechten Linie geneigt ist, auf. Folglich fließt das Gussmetall in derartige Abschnitte, um die Adhäsionsfestigkeit zu verbessern, was es schwierig macht, dass zwischen dem Element zum Einsetzen und dem Gussmetall eine Lücke erzeugt wird. Folglich kann die Wärmeleitfähigkeit zu dem Gussmetall verbessert werden. Wenn weiterhin der konvexe Abschnitt z. B. eine isotrope netzartig geformte Struktur aufweist, übt der konvexe Abschnitt eine Wirkung als die Verstärkungsrippe aus, was es möglich macht, zu der Verteilung und der Verringerung der durch die äußere Kraft aus verschiedenen Richtungen erzeugten Beanspruchung beizutragen. Wenn das Element zum Einsetzen eine Zylinderlaufbuchse ist, kann z. B. ein spezifischer Modul in einer Richtung des Bohrungsdurchmessers oder in einer axialen Richtung verbessert sein. Folglich kann die Deformation des Einsetzelements verhindert werden. Entsprechend können die Dicke und das Gewicht der Zylinderlaufbuchse verringert werden, während die gleiche Steifigkeit aufrechterhalten wird.
Das Element zum Einsetzen kann mit Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einer anderen Nichteisen-Legierung gegossen werden. Hier weist ein Einsetzelement, das durch das Gießen des Elements zum Einsetzen mit einem derartigen Metall oder einer derartigen Legierung erhalten wird, eine gute Adhäsion zwischen dem Element zum Einsetzen und dem Gussmetall oder der Gusslegierung, wie z. B. Aluminium, auf, wobei es außerdem eine gute Wärmeleitfähigkeit als das Einsetzelement aufweist. Es wird angegeben, dass die Wärmeleitfähigkeit unter Verwendung eines Laser-Flash-Verfahrens gemessen werden kann.
Wenn das Element zum Einsetzen z. B. eine Zylinderlaufbuchse ist, die in einen Zylinderblock einer Kraftmaschine einzusetzen ist, ist es erforderlich, dass die Zylinderlaufbuchse die Wärme gleichmäßig an einen umgebenden Aluminiumzylindermantel abgibt und eine hohe Steifigkeit aufweist, weil ein Verbrennungsdruck oder eine Druckbelastung während des Befestigens eines Zylinderkopfs wahrscheinlich auf sie ausgeübt wird. Ein Zylinderblock einer Kraftmaschine mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit und einer hervorragenden Temperaturleitfähigkeit kann z. B. durch das Anwenden der vorliegenden Erfindung auf eine Zylinderlaufbuchse und das Gießen der Zylinderlaufbuchse mit Aluminium erhalten werden. Überdies kann selbst bei einem erhöhten Verdichtungsverhältnis der Kraftmaschine die Wärme effizient von der Zylinderlaufbuchse zu dem Aluminiumzylindermantel abgegeben werden. Folglich kann eine Zunahme der Verbrennungstemperatur, die einem höheren Verdichtungsverhältnis zugeordnet ist, unterdrückt werden. Weil bei dem gleichen Gewicht der spezifische Modul der Zylinderlaufbuchse verbessert werden kann, kann weiterhin eine Bohrungsdeformation, d. h., eine Änderung der Rundheit der eingesetzten Zylinderlaufbuchse, während des Betriebs oder der Befestigung, die oben beschrieben worden sind, verhindert werden. Folglich können der mechanische Verlust der Kraftmaschine oder die Kurbelgehäusegase verringert werden. Falls die Zylinderlaufbuchse die gleiche Steifigkeit aufweist, können die Dicke und das Gewicht der Zylinderlaufbuchse selbst verringert werden. Im Ergebnis kann das Gewicht der Kraftmaschine verringert werden.
Überdies bezieht sich gemäß einem weiteren Aspekt die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung enthält die Schritte: Auftragen eines Formbeschichtungsmittels auf eine Oberfläche einer Form, in die geschmolzenes Metall gegossen werden soll; Bilden einer Formbeschichtungsschicht, die die Form von Rissen aufweist, auf ihrer Oberfläche durch das Trocknen des aufgetragenen Formbeschichtungsmittels; und Gießen des geschmolzenen Metalls von oberhalb der Formbeschichtungsschicht und Ausführen des Gießens, während die Form gedreht wird.
Das Material und die Form der Form zum Formen des Elements zum Einsetzen sind nicht besonders eingeschränkt, sondern können gemäß dem Rohmaterial und der beabsichtigten Verwendung eines Zielelements zum Einsetzen gewählt werden. In dem Fall des Formens einer Zylinderlaufbuchse, die in einen Zylinderblock einer Kraftmaschine einzusetzen ist, als das Element zum Einsetzen ist die Form z. B. vorzugsweise eine Metallform, wobei sie vorzugsweise eine zylindrische Form aufweist. In diesem Fall wird das Element zum Einsetzen vorzugsweise mit einem Schleudergussverfahren unter Verwendung der Zentrifugalkraft geformt. Es wird angegeben, dass die Form zum Formen des Elements zum Einsetzen eine etwa glatte Oberfläche, die z. B. maschinell bearbeitet ist, aufweisen kann.
Die 9(A) bis 9(H) sind schematische graphische Darstellungen, die ein Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. 9(A) veranschaulicht ein in einem Behälter 36 hergestelltes Formbeschichtungsmittel 321. Das Formbeschichtungsmittel kann wenigstens ein feuerbeständiges Material, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthalten. In Abhängigkeit von den Umständen kann das Formbeschichtungsmittel außerdem ein Aggregat enthalten.
Für das feuerbeständige Material ist ein Diatomitpulver insbesondere für den Zweck des Verhinderns des Weißwerdens des geschmolzenen Metalls und des Sicherstellens einer ausreichenden Formauslösungsfähigkeit zusätzlich zum Schützen der Formoberfläche bevorzugt. Eine Untergrenze einer Menge des zu mischenden feuerbeständigen Materials ist vorzugsweise wenigstens 2 Masse-% und bevorzugter wenigstens 8 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels. Deren Obergrenze ist vorzugsweise höchstens 40 Masse-%, bevorzugter höchstens 27 Masse-% und am bevorzugtesten höchstens 15 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels.
Beispiele des Bindemittels enthalten Bentonit, Montmorillonit, Kaolinit, Sepiolith, Palygorskit, Feuerfestton und dergleichen. Insbesondere ist Bentonit, das das Lösungsmittel absorbiert und in ein Gel aufquillt, hinsichtlich des Unterdrückens der Trennung, wenn es zusammen mit dem feuerbeständigen Material und dem Aggregat in dem Lösungsmittel gemischt ist, und des Erreichens der Viskosität, um es zu ermöglichen, dass das Formbeschichtungsmittel an der Oberfläche der Form befestigt wird, bevorzugt. Eine Untergrenze einer Menge des zu mischenden Bindemittels ist vorzugsweise wenigstens 2 Masse-%, bevorzugter wenigstens 5 Masse-% und am bevorzugtesten wenigstens 8 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels. Ihre Obergrenze ist vorzugsweise höchstens 20 Masse-%, bevorzugter höchstens 12 Masse-% und am bevorzugtesten höchstens 10 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels. Wenn die Masse des Bindemittels kleiner als 2 Masse-% ist, trennt sich das Bindemittel leicht von dem feuerbeständigen Material, was zu einer Möglichkeit einer unzureichenden Festigkeit der Formbeschichtungsschicht führt. Wenn andererseits die Menge des Bindemittels 20 Masse-% übersteigt, ist die Viskosität der Aufschlämmung des Formbeschichtungsmittels zu hoch, was die Beschichtung schwierig macht.
Als das Lösungsmittel kann Wasser verwendet werden. Eine Untergrenze einer zu mischenden Menge des Lösungsmittels ist vorzugsweise wenigstens 60 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels. Deren Obergrenze ist vorzugsweise höchstens 85 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels. Das Formbeschichtungsmittel kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Materialien außerdem ein organisches Lösungsmittel enthalten, das einen Siedepunkt aufweist, der höher als der des Wassers ist, wie z. B. Butanol. In diesem Fall kann das organische Lösungsmittel mit Wasser gemischt und verwendet werden.
Das Formbeschichtungsmittel kann außer den oben beschriebenen Materialien außerdem ein Aggregat enthalten. Als das Aggregat können ein Mineralpulver, das aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid besteht, wie z. B. Mullit und Thera Beads, künstlicher keramischer Sand oder Gusssand, wie z. B. Zirkonsand, Chromitsand, Quarzsand, Olivinsand und Spinellsand, verwendet werden. Insbesondere sind Mullit und Thera Beads aufgrund der geringen relativen Dichte, um die Trennung von dem feuerbeständigen Material und dem Bindemittel zu verhindern, und außerdem hinsichtlich des Förderns der Kontraktion der Formbeschichtungsschicht, wenn sie getrocknet wird und erstarrt, ohne das Lösungsmittel zu absorbieren, und des Vergrößerns der Risse in der Formbeschichtungsschicht bevorzugt. Eine Untergrenze einer zu mischenden Menge des Aggregats ist vorzugsweise wenigstens 1,0 Masse-%, bevorzugter wenigstens 1,5 Masse-% und am bevorzugtesten wenigstens 3,0 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels. Deren Obergrenze ist nicht besonders eingeschränkt, wobei sie aber vorzugsweise höchstens 25 Masse-% und bevorzugter höchstens 10 Masse-% beträgt.
Das Formbeschichtungsmittel kann durch das Mischen wenigstens des feuerbeständigen Materials, des Bindemittels und des Lösungsmittels und in Abhängigkeit von den Umständen ferner durch das Mischen des Aggregats darin in der Form einer Aufschlämmung hergestellt werden.
9(B) ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die einen Schritt des Auftragens des Formbeschichtungsmittels 32l auf eine Oberfläche 31s einer Form 31, in die das geschmolzene Metall gegossen werden soll, veranschaulicht. In dieser Ausführungsform ist die Oberfläche, auf die das geschmolzene Material gegossen werden soll (die im Folgenden außerdem als die Kontaktfläche des geschmolzenen Metalls bezeichnet wird), der innere Umfang der Form, wobei die Oberfläche vor der Bildung der Formbeschichtungsschicht vorzugsweise etwa flach ist. In diesem Schritt wird das Formbeschichtungsmittel 32l auf den inneren Umfang 31s der Form unter Verwendung einer Düse 41 aufgetragen, während die zylindrische Form 31 in einer festen Richtung 40 gedreht wird. Es ist bevorzugt, dass das Formbeschichtungsmittel durch das Bewegen der Düse 41 in einer Längsrichtung 42 des Zylinders mit einer konstanten Drehzahl, während ein bestimmter Abstand von dem inneren Umfang 31s der Form aufrechterhalten wird, gleichmäßig auf den gesamten inneren Umfang des Zylinders aufgetragen wird. In dem Fall der Verwendung einer zylindrischen Form ist es bevorzugt, dass die Form in einem Zustand gedreht wird, in dem der Zylinder z. B. horizontal gerollt wird. Eine Zentrifugalbeschleunigung der Form während der Drehung ist vorzugsweise auf 4 G bis einschließlich 40 G gesetzt.
Es ist bevorzugt, dass der innere Umfang 31s der Form während des Auftragens des Formbeschichtungsmittels auf die Form auf eine Temperatur erwärmt ist, die keinen plötzlichen Anstieg der Temperatur des Formbeschichtungsmittels verursacht. Die Erwärmungstemperatur beträgt vorzugsweise 110 bis 210°C und bevorzugter 120 bis 180°C.
9(C) ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die einen Schritt des Bildens einer Formbeschichtungsschicht 32s, die die Form von Rissen aufweist, durch das Trocknen des aufgetragenen Formbeschichtungsmittels veranschaulicht. Es ist bevorzugt, dass die Form 31 in der festen Richtung 40 gedreht wird, bis das Formbeschichtungsmittel getrocknet ist.
Das Formbeschichtungsmittel kann getrocknet werden, während die Form nach dem Auftragen gedreht wird. Das Formbeschichtungsmittel kann durch Erwärmen oder durch die Wärme von der erwärmten Form getrocknet werden und erstarren. Die Haltezeit der Drehung beträgt vorzugsweise 0,25 bis 3 Minuten. Alternativ kann der Zeitraum, der erforderlich ist, um das Formbeschichtungsmittel zu trocknen und damit das Formbeschichtungsmittel erstarrt, bei Bedarf durch das Erwärmen der Form von der Innenseite oder der Außenseite der Form verringert werden, nachdem die Drehung der Form gestoppt worden ist.
Wenn das Formbeschichtungsmittel nach dem Auftragen durch eine weitere Erwärmung getrocknet wird, wird die Erwärmung vorzugsweise bei einer Temperatur ausgeführt, die nicht kleiner als eine Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels und nicht größer als eine Temperatur, die um 110°C höher als die Verdampfungstemperatur ist, ist. Folglich kann die Formbeschichtungsschicht, die die Form von Rissen aufweist, in einem Zustand des Unterdrückens eines plötzlichen Anstiegs der Temperatur des Lösungsmittels aus dem Inneren des Formbeschichtungsmittels und außerdem des Unterdrückens einer übermäßigen Erzeugung von Luftblasen (Wasserdampf) gebildet werden. Eine Untergrenze der Erwärmungstemperatur ist vorzugsweise die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels oder mehr, bevorzugter eine Temperatur, die um 10°C oder mehr höher als die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels ist, am bevorzugtesten eine Temperatur, die um 20°C höher als die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels ist. Eine Obergrenze der Erwärmungstemperatur ist vorzugsweise eine Temperatur, die um 110°C oder weniger höher als die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels ist, bevorzugter eine Temperatur, die um 80°C oder weniger höher als die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels ist, am bevorzugtesten eine Temperatur, die um 40°C höher als die Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels ist. Wenn das Formbeschichtungsmittel durch eine weitere Erwärmung nach dem Auftragen getrocknet wird, beträgt der Erwärmungszeitraum vorzugsweise 0,25 bis 3 Minuten.
Die Dicke der Formbeschichtungsschicht, nachdem sie getrocknet ist, ist nicht besonders eingeschränkt, wobei aber deren durchschnittliche Dicke vorzugsweise 0,1 mm bis 5,0 mm und bevorzugter 0,5 bis 2,0 mm beträgt.
Die 8(A) bis 8(D) sind konzeptionelle graphische Darstellungen, die einen Bildungsmechanismus der Formbeschichtungsschicht veranschaulichen. Wie in 8(A) veranschaulicht ist, verdampfen einige flüchtige Komponenten 33 aus dem auf die erwärmte Form 31 aufgetragenen Formbeschichtungsmittel 32l. 8(B) veranschaulicht einen Anfangszustand der Formbeschichtungsschicht 32s während des Trocknens und der Erstarrung. In dieser Stufe verdampft eine große Menge der flüchtigen Komponenten 33 aus der Formbeschichtungsschicht 32c, wobei das Auftreten einer Kontraktion 34 in zufälligen Intervallen in der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht 32s beginnt, wobei folglich die Risse 35i erzeugt werden. 8(C) veranschaulicht einen Zwischenzustand während des Trocknens und der Erstarrung. Die Kontraktion 34 der Formbeschichtungsschicht 32s schreitet weiter fort, wobei die Risse 35m, die sich bis zur Oberfläche der Form 31 erstrecken, von der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht 32s erzeugt werden. Im Ergebnis weisen die Hohlräume in der Dickenrichtung der Formbeschichtungsschicht jeder einen keilförmigen Querschnitt auf. In Abhängigkeit von den Umständen kann die Formbeschichtungsschicht vollständig in einen derartigen rissigen Zustand getrocknet werden und erstarren. 8(D) veranschaulicht einen Endzustand während des Trocknens und der Erstarrung. Es werden Risse 35f, die die Formbeschichtungsschicht durchdringen, erzeugt, wobei folglich die Formbeschichtungsschicht 32s, die in einige Blöcke aufgeteilt ist, erhalten wird. Weiterhin sind die Risse durch die Kontraktion der Formbeschichtungsschicht entlang der Oberfläche der Form in einer Richtung, die zu den Rissen 35f etwa senkrecht ist, verlängert. Die so erhaltene Formbeschichtungsschicht kann Risse in einer netzartigen Form auf ihrer Oberfläche enthalten.
9(D) ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die einen Schritt des Gießens eines geschmolzenen Gusseisen-Metalls 43 in die Form 31 von oberhalb der Formbeschichtungsschicht 32s und des Ausführens des Schleudergießens, während die Form 31 in der festen Richtung 40 gedreht wird, veranschaulicht. Wie in dem Fall nach 9(B) kann das geschmolzene Metall unter Verwendung von Zufuhrmitteln für geschmolzenes Metall, wie z. B. einer Düse, in das Innere des Zylinders gegossen werden, während die Form gedreht wird. Für die Drehung der Form ist die Zentrifugalbeschleunigung der Form vorzugsweise auf 100 G bis einschließlich 120 G gesetzt. Durch das Drehen der Form verursacht die Zentrifugalkraft, dass das geschmolzene Metall außerdem in die Risse in der Formbeschichtungsschicht fließt. Folglich können die erwünschten linearen Vorsprünge auf der Oberfläche des Elements zum Einsetzen gebildet werden. Die Temperatur des geschmolzenen Metalls ist nicht besonders eingeschränkt, solange wie seine Temperatur eine Schmelztemperatur des Gusseisens, des Metalls, der Legierung oder dergleichen, das zu verwenden ist, ist. Im Fall der Verwendung von Gusseisen ist die Temperatur des geschmolzenen Metalls vorzugsweise 1380 bis 1450°C. Außerdem ist die Temperatur der Form, wenn das geschmolzene Metall in die Form gegossen wird, vorzugsweise 100 bis 300°C.
9(E) ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die einen Schritt des Erstarrens des geschmolzenen Gusseisen-Metalls veranschaulicht. Durch das Kühlen des geschmolzenen Gusseisen-Metalls 43 von außerhalb der Form 31 und folglich das Erstarren des geschmolzenen Gusseisen-Metalls wird ein geformter Körper 44 in der Form eines Elements zum Einsetzen erhalten. Nach dem Gießen durch das Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form kann das geschmolzene Metall z. B. während 0,25 bis 1 Minute gelassen werden, um natürlich abzukühlen und zu erstarren. Alternativ kann das geschmolzene Metall durch das natürliche Kühlen des geformten Körpers von einer eutektischen Erstarrungsendtemperatur bis zu einer Temperatur, die um 100°C tiefer als die eutektische Erstarrungsendtemperatur ist, erstarren. Es ist bevorzugt, dass die Drehung der Form gestoppt wird, nachdem das geschmolzene Metall erstarrt ist. Um die Ausfällung eines Ferrits in der Metallzusammensetzung des geformten Körpers 44 zu verhindern, kann die Außenseite der Form z. B. mit Wasser gekühlt werden, während die Form bei einer eutektoiden Transformationsendtemperatur (Ar1-Transformationsendtemperatur), z. B. einer Temperatur bis zu etwa 730°C, in Abhängigkeit von der Masse oder der Dicke des Elements zum Einsetzen gedreht wird. Der geformte Körper in der Form des Elements zum Einsetzen wird durch das Erstarren und Abkühlen des geschmolzenen Metalls erhalten, wie oben beschrieben worden ist.
9(F) ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die einen Schritt des Nehmens des geformten Körpers 44 in der Form des Elements zum Einsetzen aus der Form 31 veranschaulicht. Ein Verfahren zum Nehmen des geformten Körpers aus der Form ist nicht besonders eingeschränkt, wobei es gemäß der Form der Form ausgewählt wird. In dem Fall einer zylindrischen Form kann der geformte Körper 44 z. B. durch das Befestigen eines Reißverschlusses, der eine nach außen öffnende Kralle aufweist, am Ende des Innendurchmessers des geformten Körpers und das Ziehen der Seite des anderen Endes des Reißverschlusses in einer Pfeilrichtung 45 in 9(F) mit einem Hydraulikzylinder oder dergleichen aus der Form 31 genommen werden.
9(G) ist eine konzeptionelle graphische Darstellung, die einen Schritt des Entfernens der Formbeschichtungsschicht 32s von dem aus der Form 31 genommenen geformten Körper 44 veranschaulicht. Der aus der Form genommene geformte Körper kann die auf seiner Oberfläche befestigte Formbeschichtungsschicht aufweisen. Ein Verfahren zum Entfernen der Formbeschichtungsschicht von dem geformten Körper ist nicht besonders eingeschränkt, wobei eine Sandstrahlreinigung, eine Wasserstrahlreinigung, eine Trockeneisreinigung oder dergleichen angewendet werden kann. Die Formbeschichtungsschicht 32s kann z. B. durch das Bewegen des geformten Körpers 44 in einer Pfeilrichtung 46 und das Schleudern eines Sandstrahls 47 auf die Formbeschichtungsschicht 32s auf der Oberfläche des geformten Körpers 44 von dem geformten Körper 44 entfernt werden. In dem Fall der Sandstrahlreinigung können ein Keramikpulver mit einer Korngröße von Nr. 240 bis Nr. 8000 und einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 0,5 bis 60 μm als die zu schleudernden Medien verwendet werden, wobei ein Schleuderdruck vorzugsweise 0,1 bis 0,4 MPa beträgt. In dem Fall der Wasserstrahlreinigung beträgt der Schleuderdruck vorzugsweise 0,1 bis 0,4 MPa.
9(H) veranschaulicht ein Element zum Einsetzen 48, nachdem die Formbeschichtungsschicht von dem geformten Körper entfernt worden ist. Das Element zum Einsetzen 48, das einen netzartig geformten konvexen Abschnitt auf seiner Oberfläche 48s aufweist, wird durch das Entfernen der Formbeschichtungsschicht von dem geformten Körper erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein konvexer Abschnitt, der eine vorgegebene Form mit einer Höhe aufweist, der nicht durch ein herkömmliches Fertigungsverfahren verwirklicht werden kann, auf der Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen gebildet werden. Folglich kann das Element zum Einsetzen eine hohe Adhäsionsfestigkeit an dem Gussaluminium aufweisen. Das Element zum Einsetzen gemäß der vorliegenden Erfindung ist außerdem für ein anderes Element als ein Gleitteil, das eine hohe Steifigkeit und eine hervorragende Wärmeübertragung, Wärmeableitung und Wärmeleitfähigkeit aufweist, z. B. ein Einsetzelement in einem Teil, auf das ein Rotationsdrehmoment wirkt, wie z. B. eine Aluminium-Bremstrommel, eine Aluminiumdruckguss-Radnabe für ein Motorrad und einen Lagerzapfenabschnitt in einem Antriebsstrangsystem, verwendbar.
Das oben beschriebene Herstellungsverfahren ist bevorzugt, um eine unterschnittene Struktur der Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen zu bilden. Wenn ein Abschnitt, der keine unterschnittene Struktur aufweist, in einem Abschnitt der Einsetzfläche des Elements zum Einsetzen erforderlich ist, kann der Abschnitt geschliffen oder abgeschnitten werden. Alternativ kann ein Element zum Einsetzen, das einen Abschnitt ohne die unterschnittene Struktur aufweist, außerdem z. B. durch das Maskieren der Einsetzfläche mit Ausnahme des oben beschriebenen Abschnitts und das thermische Spritzen eines Metalls auf die Oberfläche, während das Element zum Einsetzen gedreht wird, gebildet werden.
Das so erhaltene Element zum Einsetzen kann z. B. unter Verwendung eines Druckgussverfahrens gegossen werden. Die Einspritzbedingungen sind nicht besonders eingeschränkt, wobei aber z. B. ADC12, ADC10 oder ADC3 verwendet und bei 620 bis 670°C gegossen werden können, wobei die Einspritzung mit einem Einspritzdruck von 50 bis 100 MPa bei einer Einspritzgeschwindigkeit von 1,5 bis 4,0 m/Sekunde ausgeführt werden kann. Folglich kann das Einsetzelement erhalten werden.
[Beispiele]
(Die Herstellung des Elements zum Einsetzen)
<Das Beispiel 1>
Ein Formbeschichtungsmittel wurde durch das Mischen von Diatomit, Mullit, Bentonit und Wasser und das Rühren der Mischung mit einem (von der Ryobi Co., Ltd. hergestellten) Leistungsmischer hergestellt. Was ein Zusammensetzungsverhältnis der jeweiligen Komponenten betrifft, betrug das Diatomit 9 Masse-%, betrug das Mullit 6 Masse-%, betrug das Bentonit 10 Masse-% und betrug das Wasser 75 Masse-% der Gesamtmasse des Formbeschichtungsmittels.
Eine zylindrische Form mit einem Innendurchmesser von etwa 79 mm wurde als eine Form für ein Element zum Einsetzen verwendet, wobei eine Temperatur des inneren Umfangs des Zylinders auf 160°C gesetzt war. Diese Temperatur konnte mit einem Kontaktthermometer oder einem Strahlungsthermometer gemessen werden. Eine Formbeschichtungsschicht wurde durch das Auftragen des Formbeschichtungsmittels auf den inneren Umfang der Form mit einer Düse gebildet, während die Form mit einer Zentrifugalbeschleunigung von 4 bis 10 G gedreht wurde, wobei der zylindrische Abschnitt (die Längsrichtung des Zylinders) seitlich festgelegt war. Die Formbeschichtungsschicht wurde durch das Aufrechterhalten der Drehung der Form während etwa 1 Minute nach dem Auftragen auf dem inneren Umfang der Form gebildet. 10 veranschaulicht eine Photographie des inneren Umfangs der Form, nachdem die Formbeschichtungsschicht gebildet wurde. Die so erhaltene Formbeschichtungsschicht wies die Form von Rissen auf, die in ihrer Oberfläche ausgebildet sind, und wies eine durchschnittliche Dicke von etwa 1 mm auf. Die Dicke der Schicht wurde durch das Messen der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht an 10 Stellen mit einer Messsonde (Fe-2.5 LwA) erhalten, die mit einem elektromagnetischen Schichtdickemesser (Modellnr. SWT-8000II, hergestellt von der Sanko Electronic Laboratory Co., Ltd.) verbunden war, und dann das Berechnen eines Durchschnitts aus den gemessenen Werten erhalten.
Als Nächstes wurde durch das Gießen eines geschmolzenen Metalls in die Form, die die auf ihrem inneren Umfang ausgebildete Formbeschichtungsschicht aufweist, das Element zum Einsetzen gegossen. Als das geschmolzene Metall wurde bei 1420°C geschmolzenes Gusseisen verwendet. Das Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form wurde durch das Festlegen der Temperatur des inneren Umfangs der Form auf 160°C, während die Form mit einer Zentrifugalbeschleunigung von 120 G gedreht wurde, ausgeführt. Nachdem das geschmolzene Metall in die Form gegossen war, wurde die Drehung der Form wären 0,5 Minuten aufrechterhalten. Dann wurde die Form mit Kühlwasser vom äußeren Umfang der Form auf 730°C oder weniger abgekühlt, während die Form gedreht wurde. Folglich war das geschmolzene Metall erstarrt und abgekühlt, um einen geformten Körper des Elements zum Einsetzen zu erhalten.
Nachdem das geschmolzene Metall erstarrt und abgekühlt war, wurde die Drehung der Form gestoppt. Dann wurde ein Reißverschluss mit einer sich nach außen öffnenden Klaue am Ende des Innendurchmessers des geformten Körpers befestigt, wobei der geformte Körper durch das Bewegen des Reißverschlusses in einer Richtung entgegengesetzt zu der Form aus der Form gezogen wurde, wobei das andere Ende des Reißverschlusses mit einem Hydraulikzylinder verbunden war. Danach wurde die Formbeschichtungsschicht durch das Schleudern eines Sandstrahls auf den äußeren Umfang des so herausgezogenen geformten Körpers von dem geformten Körper entfernt. Der geschleuderte Sandstrahl war ein Keramikpulver mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von 23 μm, wobei ein Schleuderdruck 0,3 MPa betrug. Folglich wurde die Formbeschichtungsschicht entfernt, um ein langgestrecktes zylindrisches Rohmaterial eines Elements zum Einsetzen zu erhalten, das einen Innendurchmesser von 64 mm und eine Dicke von 7,5 mm aufweist. Weiterhin wurde das Rohmaterial des Elements zum Einsetzen in eine erforderliche Länge geschnitten, wobei außerdem der innere Umfang basierend auf dem äußeren Durchmesser durch Drehen maschinell bearbeitet wurde. Folglich wurde ein Element zum Einsetzen mit einer Länge von 124 mm und einer Dicke von 4,5 mm erhalten. Die Tabelle 1 veranschaulicht ein Zusammensetzungsverhältnis des Formbeschichtungsmittels, um das Element zum Einsetzen zu erhalten, eine Formtemperatur, eine Dicke der Formbeschichtungsschicht, eine Dicke des Elements zum Einsetzen und einen Typ der Vorsprungstruktur auf dem äußeren Umfang des Elements zum Einsetzen. Die Dicke des Rohmaterials des Elements zum Einsetzen und des Elements zum Einsetzen, die oben beschrieben worden ist, bedeutet eine Zylinderdicke, die durch das Messen der Dicke zwischen beiden Stirnflächen an 5 Stellen mit einem Messschieber und das Berechnen ihres Durchschnittswerts erhalten wurde.
<Die Beispiele 2 bis 24 und 26>
Die Elemente zum Einsetzen wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit Ausnahme, dass das Zusammensetzungsverhältnis des Formbeschichtungsmittels, die Formtemperatur, die Dicke der Formbeschichtungsschicht und die Dicke des Elements zum Einsetzen festgelegt waren, wie in der Tabelle 1 veranschaulicht ist.
<Das Beispiel 25>
Anstelle von Mullit wurden Thera Beads als das Aggregat verwendet, wobei das Zusammensetzungsverhältnis des Formbeschichtungsmittels, die Formtemperatur und die Dicke der Formbeschichtungsschicht festgelegt wurden, wie in der Tabelle 1 veranschaulicht ist. Ein Formbeschichtungsmittel wurde auf die Oberfläche einer vorgewärmten Form gegossen. Dann wurde das Formbeschichtungsmittel getrocknet und erstarrte das Formbeschichtungsmittel, um eine Formbeschichtungsschicht zu bilden. 18 veranschaulicht eine Photographie einer Oberfläche der Formbeschichtungsschicht des Beispiels 25. Aus dieser Photographie wurde bestätigt, dass die Form der Risse auf der Oberfläche gebildet werden konnte, selbst wenn Thera Beads als das Aggregat verwendet wurde und eine flache Plattenform verwendet wurde. Deshalb wurde bestätigt, dass Vorsprünge in einer netzartigen Form wie in dem Fall der Beispiele 1 bis 24 und 26 gebildet werden konnten, selbst wenn die Bedingungen dieses Beispiels mit einer zylindrischen Form, auf die eine Zentrifugalkraft wirkt, angewendet wurden.
<Das Vergleichsbeispiel 1>
Ein zylindrischer Hauptkörper, der bisher als ein Element zum Einsetzen für den Aluminiumdruckguss verwendet worden war, wurde als ein Element zum Einsetzen des Vergleichsbeispiels 1 verwendet.
[Die Beobachtung des äußeren Einsetzumfangs des Elements zum Einsetzen]
11(A) veranschaulicht eine Photographie des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1. 11(B) ist eine vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d2 in 11(A). 12(A) veranschaulicht eine Photographie des Elements zum Einsetzen des Beispiels 21. 12(B) ist eine vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d3 in 12(A). 13 veranschaulicht eine Photographie des Elements zum Einsetzen des Beispiels 16. 13(B) ist eine vergrößerte Ansicht eines von einem Quadrat umgebenen Bereichs d4 in 13(A). Die vergrößerten Ansichten zeigen die Bilder der äußeren Umfänge der Elemente zum Einsetzen, die durch eine Makrophotographie mit einer Nahaufnahmekamera aufgenommen wurden. Aus den 11(A), 12(A) und 13(A) wurde bestätigt, dass ein netzartig geformter Abschnitt auf dem äußeren Umfang jedes der Elemente zum Einsetzen der Beispiele 1, 21 und 16 vorhanden war. In den 12(B) und 13(B) wurde ein deutlicherer konvexer Abschnitt als in 11(B) beobachtet, wobei in Betracht gezogen wird, dass dies infolge der Höhe des konvexen Abschnitts so ist. Überdies tendierte der lineare Abschnitt in 13(B) dazu, eine größere Breite als der in 12(B) aufzuweisen, wobei in Betracht gezogen wird, dass dies so ist, weil die in der Formbeschichtungsschicht erzeugten Risse große Öffnungen aufwiesen. Basierend auf einem derartigen Unterschied der Struktur wurde der Typ des Beispiels 1 als der netzartig geformte Typ I klassifiziert, wurde der Typ des Beispiels 21 als der netzartig geformte Typ II klassifiziert und wurde der Typ des Beispiels 16 als der netzartig geformte Typ III klassifiziert. Die Tabelle 1 veranschaulicht außerdem ein Ergebnis der Klassifikation der Elemente zum Einsetzen der anderen Beispiele durch das Überprüfen der Oberflächenstrukturen auf deren äußeren Umfängen.
14 bis 16 veranschaulichen Photographien der äußeren Einsetzumfänge der Elemente zum Einsetzen der Beispiele 1, 21 und 5, die mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) beobachtet wurden. 17 ist eine schematische Ansicht, die den äußeren Einsetzumfang des Elements zum Einsetzen des Vergleichsbeispiels 1 bei etwa 25X Vergrößerung veranschaulicht. In den 14 bis 16 repräsentieren die durch die unterbrochenen Kreise umgebenen Abschnitte konvergierte Abschnitte, in denen lineare Abschnitte verschmolzen waren. Die Zahl in jedem der Kreise repräsentiert die Anzahl der in jedem der konvergierten Abschnitte verschmolzenen linearen Abschnitte. Die 14 bis 16 veranschaulichen, dass der netzartig geformte konvexe Abschnitt mehrere lineare Abschnitte und mehrere konvergierte Abschnitte enthielt, wobei jeder einige der darin verschmolzenen linearen Abschnitte aufweist, dass die Anzahl der verschmolzenen linearen Abschnitte zwischen den konvergierten Abschnitten verschieden ist und dass die linearen Abschnitte in zufälligen Richtungen verschmolzen wurden. Andererseits wurde in 17 keine kontinuierliche lineare Vorsprungstruktur beobachtet, selbst wenn mehr als ein verengter nadelförmiger Vorsprung beobachtet wurde.
[Die Auswertung des projizierten Bereichs des netzartig geformten konvexen Abschnitts]

Ein Verhältnis der projizierten Flächen des konvexen Abschnitts bezüglich der Gesamtfläche des beobachteten Bereichs wurde durch das Beobachten des äußeren Einsetzumfangs des Elements zum Einsetzen des Beispiels 2 mit einem (von der Keyence Corporation hergestellten) digitalen Mikroskop VHX-5000 und das Ausführen einer Binärisierungsverarbeitung mit der (von der Inotech Co., Ltd., hergestellten) Bildbearbeitungs-Software QuickGrainPro berechnet. Dann wurde durch das Ausführen der gleichen Auswertung an 3 Stellen ein Durchschnittswert berechnet. Die Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse. Außerdem wurden die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 6, 8, 15 bis 20 und 24 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 2 deren Ergebnisse zeigt. [Tabelle 2]

	Dicke der Formbeschichtungsschicht/mm	Typ der Vorsprungstruktur	Verhältnis der projizierten Flächen des netzartig geformten konvexen Abschnitts (Durchschnittswert)/%
Beispiel 2	1,0	netzartig geformter Typ I	26,5
Beispiel 6	2,0	netzartig geformter Typ III	59,5
Beispiel 8	2,0	netzartig geformter Typ III	43,7
Beispiel 15	1,5	netzartig geformter Typ II	42,1
Beispiel 16	2,0	netzartig geformter Typ III	42,4
Beispiel 17	1,5	netzartig geformter Typ II	42,4
Beispiel 18	1,5	netzartig geformter Typ II	18,7
Beispiel 19	1,0	netzartig geformter Typ I	16,9
Beispiel 20	1,5	netzartig geformter Typ I	32,9
Beispiel 24	1,5	netzartig geformter Typ II	23,1

19 veranschaulicht ein durch Binärisierung eines Bildes des äußeren Einsetzumfangs des Elements zum Einsetzen des Beispiels 2, das bei 2,5X Vergrößerung mit dem digitalen Mikroskop VHX-5000 aufgenommen wurde, erhaltenes Bild. In 19 ist die Einsetzfläche in einen Abschnitt U, in dem der konvexe Abschnitt von oberhalb des Oberteils des konvexen Abschnitts projiziert wurde, und einen von dem konvexen Abschnitt umgebenen flachen Abschnitt F aufgeteilt. Dann wurde ein Verhältnis des projizierten Abschnitts U des konvexen Abschnitts zu der Gesamtfläche, die die Summe der beiden Abschnitte ist, als ein Verhältnis der projizierten Flächen des konvexen Abschnittes festgelegt. Wie in der Tabelle 2 veranschaulicht ist, tendierte das Verhältnis der projizierten Flächen dazu, zwischen den oben beschriebenen Typen der netzartig geformten Struktur zu variieren. Das Verhältnis der projizierten Flächen war für den Typ I der netzartig geformten Struktur 11% bis 33%, für den Typ II der netzartig geformten Struktur 18% bis 42% und für den Typ III der netzartig geformten Struktur 42 bis 60%.
[Die Messung und die Auswertung des einbeschriebenen Kreises in dem netzartig geformten konvexen Abschnitt]
Der äußere Umfang des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1 wurde mit dem (von der Keyence Corporation hergestellten) digitalen Mikroskop VHX-5000 beobachtet, wobei ein tangential an den Umriss eines von den linearen Abschnitten umgebenden Abschnitts einbeschriebener Kreis in dem beobachteten Bereich erzeugt wurde. Dann wurde der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises gemessen. Die Durchmesser der einbeschriebenen Kreise, die in dem beobachteten Bereich identifiziert werden konnten, wurden an 10 Stellen zufällig gemessen, wobei deren Durchschnittswert berechnet wurde. Die Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse. Außerdem wurden die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 5, 7, 9, 11, 21 und 22 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 3 deren Ergebnisse zeigt.
20 veranschaulicht eine Photographie des äußeren Einsetzumfangs des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1, die bei 7X Vergrößerung mit dem digitalen Mikroskop VHX-5000 aufgenommen wurde. In 20 repräsentieren die unterbrochenen Kreise die einbeschriebenen Kreise in den von dem netzartig geformten konvexen Abschnitt umgebenen Abschnitten. Wie in der Tabelle 3 veranschaulicht ist, tendiert der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises dazu, zwischen den oben beschriebenen Typen der netzartig geformten Struktur zu variieren. Der Durchmesser des einbeschriebenen Kreises war 1,8 bis 4,1 mm für den Typ I der netzartig geformten Struktur, 1,2 bis 5,0 mm für den Typ II der netzartig geformten Struktur und 1,7 bis 5,0 mm für den Typ III der netzartig geformten Struktur.
[Die Auswertung der Länge in der Breitenrichtung der Oberseite des linearen Abschnitts in dem netzartig geformten konvexen Abschnitt]
Der äußere Einsetzumfang des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1 wurde mit dem (von der Keyence Corporation hergestellten) digitalen Mikroskop VHX-5000 beobachtet, wobei die Länge in der Breitenrichtung der Oberseite des linearen Abschnitts am Oberteil des netzartig geformten konvexen Abschnitts gemessen wurde. Durch das Ausführen der Auswertung an 10 Stellen in dem beobachteten Bereich wurde ein Durchschnittswert berechnet, wobei die Tabelle 3 die Ergebnisse zeigt. Außerdem wurden die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 5, 7, 9, 11, 21 und 22 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 3 deren Ergebnisse zeigt. Wie in der Tabelle 3 veranschaulicht ist, tendierte die Länge in der Breitenrichtung des linearen Abschnitts dazu, zwischen den oben beschriebenen Typen der netzartig geformten Struktur zu variieren. Die Länge in der Breitenrichtung war für den Typ I der netzartig geformten Struktur 0,1 bis 1,2 mm, für den Typ II der netzartig geformten Struktur 0,2 bis 2,7 mm und für den Typ III der netzartig geformten Struktur 0,2 bis 2,9 mm.
[Die Auswertung der Höhe vom Boden des netzartig geformten konvexen Abschnitts bis zur Oberseite des Oberteils]
Der äußere Einsetzumfang des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1 wurde mit dem (von der Keyence Corporation hergestellten) digitalen Mikroskop VHX-5000 beobachtet, wobei die Höhe vom Boden (der flachen Oberfläche) des konvexen Abschnitts bis zur Oberseite des Oberteils des konvexen Abschnitts gemessen wurde. In drei Ansichten wurde die Höhe an 6 bis 10 Stellen pro Ansicht gemessen, wobei die Tabelle 4 die Ergebnisse des Berechnens von deren Durchschnittswerten zeigt. Außerdem wurden die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 5, 7, 9, 11, 13, 14, 21, 23, 23 und 24 und des Vergleichsbeispiels 1 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 4 deren Ergebnisse zeigt.
21 veranschaulicht eine Photographie des äußeren Einsetzumfangs des Elements zum Einsetzen des Beispiels 1, die bei 6X Vergrößerung mit dem digitalen Mikroskop VHX-5000 aufgenommen wurde. In 21 repräsentiert eine Linie 49 eine Position einer Oberfläche (eines Bodens des konvexen Abschnitts) ohne einen zu messenden konvexen Abschnitt c1. Wie in der Tabelle 4 veranschaulicht ist, tendierte der Bereich der Höhe von der Oberfläche ohne einen konvexen Abschnitt bis zur Oberseite des Oberteils des konvexen Abschnitts dazu, zwischen den oben beschriebenen Typen der netzartig geformten Struktur zu variieren. Der Höhenbereich war für den Typ I der netzartig geformten Struktur 0,6 bis 0,8 mm, für den Typ II der netzartig geformten Struktur 0,8 bis 1,1 mm und für den Typ III der netzartig geformten Struktur 0,9 bis 1,5 mm.
[Die Auswertung der Steifigkeit des Elements zum Einsetzen (radiale Richtung)]
Das Rohmaterial des Elements zum Einsetzen des Beispiels 5 wurde in eine erforderliche Länge geschnitten, wobei außerdem der innere Umfang basierend auf dem äußeren Durchmesser durch Drehen maschinell bearbeitet wurde, um das Element zum Einsetzen zu erhalten. Das so erhaltene Element zum Einsetzen wurde als Prüfstück für die Auswertung der Steifigkeit verwendet. 22(A) ist eine Photographie, die die äußere Form des Prüfstücks veranschaulicht. Wie in 22(A) veranschaulicht ist, wies das Prüfstück einen Innendurchmesser β von 73 mm, eine Länge γ von 30 mm und eine Dicke von 3 mm auf. Dann wurde ein Elastizitätsmodul des Prüfstücks unter Verwendung einer Präzisionsuniversalprüfvorrichtung (AG-100 kN Xplus, hergestellt von der Shimadzu Co., Ltd.) ausgewertet. 22(B) ist eine Photographie, die einen Zustand der Prüfvorrichtung und des Prüfstücks gerade vor dem Prüfen veranschaulicht. Die Prüfvorrichtung komprimierte ein Prüfstück 51 in einer radialen Richtung durch das Bewegen eines Druckendstücks (eines Druckstempels) 52 in einer Abwärtsrichtung 53. Dann wurde eine Belastungsverschiebungskurve durch das Messen der Verschiebung bezüglich der Belastung bei der Druckdeformation des Prüfstücks 51 erzeugt. Danach wurde ein Anstieg der Druckbelastung zur Verschiebung innerhalb der Proportionalitätsgrenze, d. h., eine Federkonstante, berechnet und für den Vergleich der Steifigkeit des Elements zum Einsetzen verwendet. Das Prüfstück 51 war so angeordnet, dass sein äußerer Umfang mit dem Druckendstück in Kontakt gelangt. Überdies wurde ein V-förmiger Block 50 verwendet, um das Prüfstück 51 zu fixieren, um zu verhindern, dass sich das Prüfstück während der Prüfung bewegt. Eine Fallgeschwindigkeit des Druckendstücks war 1 mm/min. Die Tabelle 5 und 23 veranschaulichen das Ergebnis. Außerdem wurden die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 7, 9, 11, 13, 21, 22 und 23 und das Vergleichsbeispiel 1 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 5 und 23 deren Ergebnisse veranschaulichen.
Ein relationaler Ausdruck y = 5,2857 e^0,0435x wurde im Ergebnis des Erzeugens einer graphischen Darstellung einer Federkonstante bezüglich des Gewichts des Elements zum Einsetzen wie in 23 basierend auf dem in der Tabelle 5 veranschaulichten Ergebnis und des Erzeugens einer angenäherten Linie mit den Ergebnissen der Beispiele 5, 7, 9, 11, 13, 21, 22 und 23 abgeleitet. Basierend auf dem Ausdruck wurde bestätigt, dass ein Gewicht für dieselbe Federkonstante wie die des Vergleichsbeispiels 1 etwa 102 g beträgt. Dies zeigte, dass das Gewicht im Vergleich zu dem Element zum Einsetzen des Vergleichsbeispiels 1 um 4% verringert werden konnte.
(Die Herstellung des Einsetzelements)
<Das Beispiel 27>
Ein etwa zylindrisches Einsetzelement wurde durch das Gießen des äußeren Umfangs des Elements zum Einsetzen des Beispiels 2 mit Aluminium unter Verwendung eines Druckgussverfahrens hergestellt. Es wurde ADC12 als das Aluminium verwendet und bei 650°C gegossen, wobei das Gießen mit einem Einspritzdruck von 65 MPa bei einer Einspritzgeschwindigkeit von 2,0 m/Sekunde ausgeführt wurde. Das so erhaltene Einsetzelement wurde basierend auf dem inneren Umfang durch Drehen maschinell bearbeitet, bis der Außendurchmesser des Aluminiums auf dem äußeren Umfang 81 mm erreicht hat, und dann basierend auf dem äußeren Umfang durch Drehen maschinell bearbeitet, bis der Innendurchmesser des inneren Umfangs des Einsetzelements 73 mm erreicht hat. Folglich wurde die Dicke des Einsetzelements auf 4 mm gesetzt. Weiterhin wurde das Einsetzelement so geschnitten, dass die Länge der langen Seite des Zylinders des Einsetzelements 30 mm beträgt. Folglich wurden Prüfstücke für die Auswertung der Steifigkeit in einer Richtung des Bohrungsdurchmessers bzw. in einer axialen Richtung des Einsetzelements hergestellt.
<Die Beispiele 28 bis 30 und das Vergleichsbeispiel 2>
Die Prüfstücke zum Auswerten der Steifigkeit des Einsetzelements wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 27 hergestellt, mit Ausnahme, dass die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 3, 4 und 7 bzw. des Vergleichsbeispiels 1 verwendet wurden. Es wird jedoch angegeben, dass das Prüfstück des Beispiels 30 nur für die Auswertung der Steifigkeit in der axialen Richtung verwendet wurde.
<Das Beispiel 31>
Ein etwa zylindrisches Einsetzelement wurde durch das Gießen des äußeren Umfangs des Elements zum Einsetzen des Beispiels 2 mit Aluminium unter Verwendung eines Druckgussverfahrens hergestellt. Es wurde ADC12 als das Aluminium verwendet und bei 650°C gegossen, wobei das Gießen mit einem Einspritzdruck von 65 MPa bei einer Einspritzgeschwindigkeit von 2,0 m/Sekunde ausgeführt wurde. Folglich wurde ein etwa zylindrisches Einsetzelement mit einem Außendurchmesser von 89 mm, einem Innendurchmesser von 70 mm und einer Länge von etwa 128 mm hergestellt. Wie später beschrieben wird, wurden ein Prüfstück zum Messen der Wärmeleitfähigkeit und ein Prüfstück zum Messen der Adhäsionsfestigkeit zwischen dem Aluminium und dem Element zum Einsetzen von dem so erhaltenen Einsetzelement hergestellt.
<Die Beispiele 32 bis 34 und die Vergleichsbeispiele 3 und 4>
Die Einsetzelemente wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 31 hergestellt, mit Ausnahme, dass die Elemente zum Einsetzen der Beispiele 10, 12 und 14 und des Vergleichsbeispiels 1 verwendet wurden. Überdies waren die Vergleichsbeispiele 3 und 4 Einsetzelemente, die durch das separate Druckgießen jenes des Vergleichsbeispiels 1 erhalten wurden, während das Vergleichsbeispiel 4 für den Zweck des Überprüfens der Reproduzierbarkeit des Vergleichsbeispiels 3 verwendet wurde.
[Die Querschnittsbeobachtung des Einsetzelements]
24 veranschaulicht ein Ergebnis der Beobachtung des Querschnitts des Einsetzelements des Beispiels 33 mit einem optischen Mikroskop (Modellnr. GX51, hergestellt von der Olympus Corporation). Auf einer Grenzfläche zwischen dem Element zum Einsetzen 71 und dem Aluminium 72 wurden konvexe Abschnitte, die eine etwa T-Form T1 und eine etwa invertierte L-Form T2 im Querschnitt aufweisen, beobachtet.
[Die Auswertung der Steifigkeit des Einsetzelements (Richtung des Bohrungsdurchmessers)]
Eine Federkonstante in radialer Richtung des Prüfstücks des Beispiels 27 wurde unter Verwendung einer Präzisionsuniversalprüfvorrichtung (AG-100 kN Xplus, hergestellt von der Shimadzu Co., Ltd.) ausgewertet. Ein Messverfahren war das gleiche wie das, das für die Auswertung der Steifigkeit des Elements zum Einsetzen verwendet wurde, das oben beschrieben wurde. Die Tabelle 6 zeigt die Ergebnisse. Außerdem wurden die Prüfstücke der Beispiele 28 und 29 des Vergleichsbeispiels 2 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 6 deren Ergebnisse zeigt. Die Federkonstante wurde aus einer Belastungsverschiebungskurve berechnet, wenn die Belastung 400 bis 1000 N war. Die Berechnung wurde unter der Annahme ausgeführt, dass ein Verhältnis der Federkonstante zum spezifischen Gewicht, die eine Angabe der Auswertung der Steifigkeit ist, ein ”spezifischer Modul” war. Eine Rohdichte des Prüfstücks wurde als das spezifische Gewicht verwendet. Die Rohdichte des Prüfstücks wurde durch das Teilen des gemessenen Gewichts des Prüfstücks durch das aus den Abmessungen des Prüfstücks berechnete Volumen gemessen. Es wurde aus dem Ergebnis bestätigt, dass der spezifische Modul in der radialen Richtung des Prüfstücks in den Beispielen 27 bis 29 höher als im Vergleichsbeispiel 2 war.
[Die Auswertung der Steifigkeit des Einsetzelements (axiale Richtung)]
Ein Elastizitätsmodul in der axialen Richtung des Prüfstücks des Beispiels 27 wurde unter Verwendung einer Präzisionsuniversalprüfvorrichtung (AG-100 kN Xplus, hergestellt von der Shimadzu Co., Ltd.) ausgewertet. 25(A) veranschaulicht die äußere Form des Prüfstücks. 25(B) veranschaulicht einen Zustand gerade vor dem Prüfen. Wie oben beschrieben worden ist, wies das Prüfstück einen Außendurchmesser α von 81 mm, einen Innendurchmesser β von 73 mm und eine Länge γ von 30 mm auf. Die Prüfvorrichtung komprimierte das Prüfstück 61 durch das Bewegen eines Druckendstücks in einer Abwärtsrichtung 63. Dann wurde eine Belastungsverschiebungskurve vor dem Überschreiten der Proportionalitätsgrenze der Druckbelastung durch das Prüfstück 61 erhalten, um einen Elastizitätsmodul in der axialen Richtung zu messen. Um die Steifigkeit in der axialen Richtung des Prüfstücks auszuwerten, wurde das Prüfstück so angeordnet, dass beide Stirnflächen anstatt des äußeren Umfangs des Prüfstücks mit dem Druckendstück und einem Prüfstand in Kontakt gelangen. Eine Fallgeschwindigkeit des Druckendstücks war 1 mm/min. Die Tabelle 7 zeigt die Ergebnisse. Außerdem wurden die Prüfstücke der Beispiele 28 bis 30 und des Vergleichsbeispiels 2 ähnlich ausgewertet, wobei die Tabelle 7 deren Ergebnisse zeigt. Ein Elastizitätsmodul wurde aus einer Belastungsverschiebungskurve berechnet, wenn die Belastung 30 bis 70 kN betrug. Der spezifische Modul wurde unter Verwendung der Rohdichte des Prüfstücks als das spezifische Gewicht berechnet. Die Rohdichte des Prüfstücks wurde durch das Teilen des gemessenen Gewichts des Prüfstücks durch das aus den Abmessungen des Prüfstücks berechnete Volumen gemessen. Es wurde aus dem Ergebnis bestätigt, dass der spezifische Modul in der axialen Richtung des Prüfstücks in den Beispielen 27 bis 30 höher als im Vergleichsbeispiel 2 war.
[Die Auswertung der Wärmeleitfähigkeit des Einsetzelements]
Eine kreisförmige Platte, die einen mit einer Prüfvorrichtung kompatiblen Durchmesser aufweist, wurde aus dem Einsetzelement des Beispiels 31 geschnitten, um ein Prüfstück zu erhalten. Das Prüfstück war so festgelegt, dass das Element zum Einsetzen und das Gussaluminium an der Grenzfläche dazwischen die gleiche Dicke aufwiesen. Es wird angegeben, dass das kreisförmige Prüfstück aus einem Abschnitt nahe an der Einspritz-Eingießöffnung (der Seite der Eingießöffnung) beim Gießen mit Aluminium und aus einem Abschnitt am entferntesten von der Eingießöffnung (einer der Eingießöffnung gegenüberliegende Seite) geschnitten wurde. Deshalb wurden als eine Prüfung der Wärmeleitfähigkeit eine spezifische Wärme und eine Temperaturleitfähigkeit durch das Ausführen einer Laserbestrahlung auf die Gusseisenoberfläche des Prüfstücks in der Atmosphäre bei Zimmertemperatur (25°C) unter Verwendung eines Laser-Flash-Verfahrens mit einem Messsystem für thermische Konstanten (TC-7000, hergestellt von der ULVAC-RIKO, Inc.) gemessen. Folglich wurde eine Wärmeleitfähigkeit durch die folgende Gleichung (1) berechnet. λ = Cp × α × ρ (1)
In dem Ausdruck ist λ die Wärmeleitfähigkeit, ist Cp die spezifische Wärme, ist α die Temperaturleitfähigkeit und ist ρ die Dichte bei Zimmertemperatur. Die Dichte bei Zimmertemperatur wurde unter Verwendung der Abmessungen und des Gewichts des Prüfstücks, die in der Atmosphäre bei Zimmertemperatur (25°C) gemessen wurden, berechnet. Außerdem wurden Prüfstücke ähnlich für die Beispiele 32 bis 34 und die Vergleichsbeispiele 3 und 4 ausgeschnitten, wobei die Wärmeleitfähigkeit ausgewertet wurde. Die Tabelle 8 zeigt deren Ergebnisse. Es wurde aus den Ergebnissen bestätigt, dass in den Beispielen 31 bis 34 die Wärmeleitfähigkeit höher als in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 war, ob die Sammlungsposition des Prüfstücks auf der Seite der Eingießöffnung oder auf der der Eingießöffnung gegenüberliegenden Seite war.
[Die Auswertung der Adhäsionsfestigkeit des Einsetzelements]
Aus dem Einsetzelement des Beispiels 31 wurden sieben quadratische Prüfstücke ausgeschnitten, wobei jeder eine Adhäsionsfläche von 300 bis 500 mm² aufweist. Dann wurden dehnbare Einspannvorrichtungen an der Oberfläche der Aluminiumseite und der Oberfläche der Gusseisenseite des Prüfstücks jeweils mit einem wärmeaushärtenden Epoxidklebstoff befestigt, wobei dann eine vertikale Ablöseprüfung unter Verwendung der Präzisionsuniversalprüfvorrichtung (AG-100 kN Xplus, hergestellt von der Shimadzu Co., Ltd.) ausgeführt wurde. Ein durch das Teilen der maximalen Belastung, wenn das Element zum Einsetzen und das Aluminium voneinander getrennt wurden, durch die Adhäsionsfläche des Prüfstücks vor der Prüfung erhaltener Wert wurde als die Adhäsionsfestigkeit verwendet. Außerdem wurden die Prüfstücke für die Beispiele 31 bis 34 und die Vergleichsbeispiele 3 und 4 ähnlich ausgeschnitten und ausgewertet. Die Tabelle 9 veranschaulicht die gemessenen Werte und die durchschnittlichen Werte der Prüfstücke. Die Prüfstücke Nr. 7 im Beispiel 33 und Nrn. 2 und 7 im Beispiel 34 wurden an dem an den dehnbaren Einspannvorrichtungen befestigten Klebstoffabschnitt abgelöst (zerbrochen), waren aber im Durchschnittswert der Adhäsionsfestigkeit enthalten. Aus dem Ergebnis wurde bestätigt, dass die Adhäsionsfestigkeit zwischen dem Element zum Einsetzen und dem Aluminium in den Beispielen 31 bis 34 höher als in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 war.
Bezugszeichenliste

1: linearer Abschnitt
1a, 1b, 1c, 1d, 1e: linearer Abschnitt
2: konvergierter Abschnitt
2a, 2b, 2c, 2d: konvergierter Abschnitt
3: netzartig geformter konvexer Abschnitt
4: Oberteil des konvexen Abschnitts
5: Oberseite des Oberteils des konvexen Abschnitts
6: Boden (flache Oberfläche) des konvexen Abschnitts
7: Abschnitt (vertikale Wand) vom Boden bis zum Oberteil des konvexen Abschnitts
8: Höhe des konvexen Abschnitts
La: Länge der langen Seite des linearen Abschnitts
Lb: Länge der kurzen Seite (Breite) des linearen Abschnitts
L4: Breite des Oberteils des konvexen Abschnitts
L7: Breite der vertikalen Wand
h3: Höhe des konvexen Abschnitts
h4: Höhe (Dicke) des Oberteils des konvexen Abschnitts
h7: Höhe der vertikalen Wand
h9: Dicke bis zur flachen Oberfläche des Einsetzelements
F: flache Oberfläche
Ic: einbeschriebener Kreis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-194983 A [0008]
JP 2007-015005 A [0008]
JP 2003-326353 A [0008]
JP 2003-326346 A [0008]
JP 2001-221098 A [0008]

Claims

Element zum Einsetzen, das einen netzartig geformten konvexen Abschnitt auf einer Einsetzfläche aufweist, wobei der netzartig geformte konvexe Abschnitt einen linearen Abschnitt und einen konvergierten Abschnitt, wo wenigstens zwei lineare Abschnitte verschmolzen sind, enthält.
Element zum Einsetzen nach Anspruch 1, wobei der konvexe Abschnitt eine verengte Form und/oder eine Form, in der eine vertikale Wand des konvexen Abschnitts zu einer zu einer flachen Oberfläche senkrechten Linie geneigt ist, enthält.
Element zum Einsetzen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der netzartig geformte konvexe Abschnitt wenigstens zwei der konvergierten Abschnitte enthält.
Element zum Einsetzen nach Anspruch 3 wobei sich die Anzahl der verschmolzenen linearen Abschnitte zwischen den wenigstens zwei konvergierten Abschnitten unterscheidet und die linearen Abschnitte in zufälligen Richtungen verschmolzen sind.
Element zum Einsetzen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn der netzartig geformte konvexe Abschnitt auf die flache Oberfläche projiziert wird, eine projizierte Fläche des konvexen Abschnitts 5% bis einschließlich 70% einer projizierten Gesamtfläche beträgt.
Element zum Einsetzen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in einem flachen Abschnitt, der von den linearen Abschnitten umgeben ist, ein Durchmesser eines zum Umriss des flachen Abschnitts tangentialen einbeschriebenen Kreises 0,5 mm bis einschließlich 30 mm beträgt.
Element zum Einsetzen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in dem netzartig geformten konvexen Abschnitt eine Höhe von einem Boden bis zu einer Oberseite eines Oberteils 0,1 mm bis einschließlich 5,0 mm beträgt.
Element zum Einsetzen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Länge in der Breitenrichtung des linearen Abschnitts 0,1 mm bis einschließlich 8,0 mm beträgt.
Element zum Einsetzen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Element zum Einsetzen eine Zylinderlaufbuchse ist, die in einen Zylinderblock einer Kraftmaschine einzusetzen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen, wobei das Verfahren umfasst: Auftragen eines Formbeschichtungsmittels auf einer Oberfläche einer Form, in die ein geschmolzenes Metall gegossen werden soll; Bilden einer Formbeschichtungsschicht, die auf ihrer Oberfläche eine Form von Rissen aufweist, durch das Trocknen des aufgetragenen Formbeschichtungsmittels; und Gießen des geschmolzenen Metalls von oberhalb der Formbeschichtungsschicht und Ausführen des Gießens, während die Form gedreht wird.
Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen nach Anspruch 10, wobei die Risse mehrere Hohlräume enthalten, die von der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht die Oberfläche der Form erreichen, eine Breite jedes der Hohlräume von der Oberfläche der Formbeschichtungsschicht zu der Oberfläche der Form verringert ist und/oder sich die Hohlräume entlang der Oberfläche der Form erstrecken.
Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Risse eine netzartige Form aufweisen.
Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Formbeschichtungsmittel wenigstens ein feuerbeständiges Material, ein Bindemittel und ein Lösungsmittel enthält.
Verfahren zum Herstellen eines Elements zum Einsetzen nach Anspruch 13, wobei das Bilden einer Formbeschichtungsschicht das Verdampfen des Lösungsmittels durch das Erwärmen des Formbeschichtungsmittels bei einer Temperatur, die nicht kleiner als eine Verdampfungstemperatur des Lösungsmittels und nicht größer als eine Temperatur, die um 110°C höher als die Verdampfungstemperatur ist, ist, wobei dadurch die Formbeschichtungsschicht gebildet wird, die eine Form der Risse aufweist.