DE102021103331A1 - Einsatzteil zum Umgießen und Herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Einsatzteil zum Umgießen und Herstellungsverfahren dafür Download PDF

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Nobuaki Suzuki
Yuichi Mizumura
Ryo Nagasawa
Shotaro Okazaki
Shintaro Ono
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Abstract

Aufgabe: Bereitstellen eines Einsatzteils zum Umgießen und eines Herstellungsverfahrens hierfür, die bei einem Gusserzeugnis das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und einem umgebenden Metallabschnitt verbessern, ein effizientes Herstellen des Einsatzteils ermöglichen und eine Formgenauigkeit des Einsatzteils verbessern.Mittel zur Lösung der Aufgabe: Ein Einsatzteil zum Umgießen mit einem Oberflächenabschnitt, auf den eine zum Umgießen zu verwendende Metallschmelze gießbar ist. Bei einem solchen Einsatzteil weist der Oberflächenabschnitt einen Bodenabschnitt und einen von dem Bodenabschnitt vorstehenden Abschnitt auf. Der vorstehende Abschnitt weist auf eine Stirnfläche, die an einer Stirnseitein einer Vorsprungsrichtung angeordnet ist, und eine Seitenfläche, die sich zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche erstreckt und eine Kontur eines Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts in einer Oberflächenerstreckungsrichtung bildet. Die Kontur des Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts ist in einer Amöbenform ausgebildet. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Einsatzteils zum Umgießen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einsatzteil zum Umgießen (im Weiteren auch „Einsatzteil“) mit einem Oberflächenabschnitt, der dazu eingerichtet ist, dass eine zum Umgießen zu verwendende Metallschmelze darauf gegossen werden kann. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Einsatzteils zum Umgießen.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • Bei der Herstellung von Gusserzeugnissen, wie beispielsweise einem Zylinderblock oder dergleichen, wird unter anderem ein „Umgießen“ genanntes Verfahren verwendet. Bei einem durch das Umgießen hergestellten Gusserzeugnis wird das Einsatzteil integriert, das im Vorfeld separat von dem Gießen des eigentlichen Gusserzeugnisses hergestellt wurde. Im Speziellen wird beim Umgießen im Vorfeld ein Einsatzteil durch Gießen oder dergleichen hergestellt, und das Einsatzteil wird in einer Gussform zur Herstellung des Gusserzeugnisses platziert; und anschließend wird eine Metallschmelze, die durch Schmelzen eines Metalls, wie Aluminium oder dergleichen, erhalten wird, in die Gussform gegossen und dadurch das Gusserzeugnis hergestellt, in welches das Einsatzteil integriert ist. Ein Beispiel für das Einsatzteil zum Umgießen ist eine Zylinderhülse (Zylinderlaufbuchse), die in einen Zylinderblock integriert ist.
  • Wünschenswert ist beim Umgießen neben einer Verbesserung einer Maßgenauigkeit des Einsatzteils vor allem eine Verbesserung des Haftvermögens zwischen der Oberfläche des Einsatzteils und einem Abschnitt eines Metalls (im Folgenden als „umgebender Metallabschnitt“ bezeichnet), das aus einer um das Einsatzteil gegossenen Metallschmelze gebildet ist. Darüber hinaus erhofft man sich von einer Verbesserung des Haftvermögens auch eine Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt.
  • Aus diesem Grund wird manchmal beispielsweise, wie in Patentdokument Nr. 1 offenbart, an der Oberfläche des Einsatzteils ein vorspringender Abschnitt ausgebildet, um das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt zu verbessern. Darüber hinaus wird zur Herstellung eines solchen Einsatzteils zum Umgießen manchmal ein Herstellungsverfahren benutzt, das umfasst: Aufbringen eines Deckschlickers (bzw. Deckschlamms), bei dem ein Bindemittel, wie z. B. Bentonit oder dergleichen, oder ein feuerfestes Material mit Wasser in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis gemischt sind, auf eine Innenumfangsfläche einer vorgewärmten Gussform; Trocknen und Verfestigen des Deckschlickers, um eine Deckschicht mit vertieften Abschnitten entsprechend den vorstehenden Abschnitten auf der Oberfläche des Einsatzteils in der Gussform zu bilden; und danach Gießen der Metallschmelze in die Gussform, um dadurch das Einsatzteil zu erhalten. Ferner wird die Zylinderhülse, bei der es sich um das in den vorstehend beschriebenen Zylinderblock integrierte Einsatzteil handelt, und die zylinderförmig ist, hauptsächlich durch ein Schleudergussverfahren hergestellt. Ein Rohmaterial für das Einsatzteil, das nach einem solchen Herstellungsverfahren hergestellt wird und zylinderförmig ist, wird aus der Gussform in einem Zustand entnommen, in dem ein verfestigter Deckschlicker (in dem Folgenden als „Deckschicht“ bezeichnet) an dessen Oberfläche haftet; und danach wird die Deckschicht, die an der Außenumfangsfläche des Rohmaterials haftet, durch Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Sandstrahlen oder dergleichen, entfernt, und das Rohmaterial wird weiter einem Schneiden, maschinellen Bearbeiten und dergleichen unterzogen; und auf diese Weise kann das zylinderförmige Einsatzteil erhalten werden.
  • In jüngster Zeit ist beispielsweise der Bedarf entstanden, einen Automobilmotor mit hoher Robustheit auszulegen, um Leistungseigenschaften wie Kraftstoffeffizienz, NVH (Noise, Vibration, Harshness) und/oder dergleichen zu verbessern und gleichzeitig Größe und Gewicht zu reduzieren. Aus diesem Grund ist bei dem Zylinderblock, der eine Kernkomponente des Motors ist, die Zylinderhülse, die das Einsatzteil ist und aus Gusseisen hergestellt ist, eine hohe Maßgenauigkeit und eine dünne Wandstärke erforderlich, um Reibungseigenschaften über die Zeit beizubehalten und zu stabilisieren und Kurbelgehäusegase und/oder dergleichen zu unterdrücken. Andererseits kommt es im Motor durchgängig abwechselnd zum Ansteigen und Abfallen der Temperatur. Dadurch werden für eine Zylinderhülse mehrere Leistungseigenschaften benötigt, darunter ein erhöhtes Haftvermögen an einer Grenze zwischen der Zylinderhülse und dem aus Aluminium bestehenden umgebenden Metallabschnitt erhöht und eine gleichmäßige und effiziente Übertragung der Verbrennungswärme von der Zylinderhülse auf den umgebenden Metallabschnitt des Zylinderblocks, um eine Verformung der Zylinderhülse während des Betriebs des Motors zu verhindern.
  • Um derartige Leistungseigenschaften der Zylinderhülse zu erhalten, wird ein vorverarbeitetes Erzeugnis (im Folgenden als „Rohling“ bezeichnet) der Zylinderhülse, das unter Verwendung von Aluminium-Druckguss in den Zylinderblock zu integrieren ist, in einem Zustand, in dem ein Außenumfangsabschnitt des Rohlings eingespannt ist, einer Drehbearbeitung unterzogen und dadurch die Zylinderhülse hergestellt. Aus diesem Grund wird es wichtig, die Außendurchmesserabmessung des Rohmaterials des Einsatzteils zu stabilisieren, um eine ungleichmäßige Dicke des Rohlings möglichst zu verhindern. Ferner verspricht man sich einen Effekt davon, einen vorstehenden Abschnitt auszubilden, der an der gesamten Außenumfangsfläche der Zylinderhülse einen Verankerungseffekt für den umgebenden Metallabschnitt bereitstellt, so dass die durch die Verbrennung und Kühlung des Motors verursachte Verformung der Zylinderbohrung durch den umgebenden Metallabschnitt des Zylinderblocks unterdrückt wird.
  • Um die obigen Leistungseigenschaften einer Zylinderhülse zu erzielen, wird eine Zylinderhülse mit mehreren einzelnen Vorsprüngen vorgeschlagen, die in einer konischen Form derart ausgebildet sind, dass der Durchmesser zur Außenseite der Außenumfangsfläche der Zylinderhülse hin zunimmt, und die an der Außenumfangsfläche angeordnet sind, wie beispielsweise in Patentdokument Nr. 2 gezeigt. Bei einer solchen Zylinderhülse werden mehrere vertiefte Löcher, die von der Innenumfangsfläche der Deckschicht zur Innenseite der Deckschicht hin vertieft sind, in der Gussform ausgebildet, indem die Innenumfangsfläche der zylinderförmigen Gussform mit dem vorstehend beschriebenen Deckschlicker beschichtet wird und der Deckschlicker getrocknet und verfestigt wird. Die Zylinderhülse wird weiter hergestellt, indem unter Verwendung eines Schleudergussverfahrens eine Metallschmelze aus Gusseisen in eine solche Gussform gegossen wird.
  • VORBEKANNTE TECHNISCHE DOKUMENTE
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument Nr. 1: JP 2001-170755 A
    • Patentdokument Nr. 2: JP 2003-326353 A
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
  • In der Zylinderhülse aus Patentdokument Nr. 2 kann die Spitze des einzelnen Vorsprungs jedoch nicht an der Innenumfangsfläche der Gussform anliegen, sondern sich innerhalb der Deckschicht befinden. In diesem Fall können bei den mehreren einzelnen Vorsprüngen Variationen auftreten. Dadurch kann bei der maschinellen Drehbearbeitung des Rohlings die Aufnahmefläche einer zum Einspannen verwendeten Spannvorrichtung gegebenenfalls nicht gleichmäßig an den Spitzen mehrerer einzelner Vorsprünge anliegen, und dadurch kann die Einspannung des Rohmaterials für das Einsatzteil instabil werden. Eine solche instabile Einspannung führt tendenziell zu einer ungleichmäßigen Dicke des Rohlings. Ferner können die Form und die Abmessungen der Außenumfangsfläche des Einsatzteils instabil werden.
  • Darüber hinaus enthält der Deckschlicker, der zur Herstellung der Zylinderhülse der Patentdokumente Nr. 1 und 2 verwendet wird, Bentonit, der als Bindemittel wirkt. Bentonit enthält üblicherweise Kristallwasser, das sich bei einer Temperatur von etwa 450 °C oder mehr zersetzt. Steigt demnach ein Verhältnis von zu vermengendem Bentonit im Deckschlicker, so kommt Bentonit mit der Metallschmelze in Kontakt, das Kristallwasser zersetzt sich dabei, und dadurch wird eine große Menge an Gas freigesetzt. Dabei treten an der Oberfläche des Einsatzteils häufig Gießfehler, wie ein Schlackenloch, eine Gussblase (im Folgenden „Gasfehler“ genannt) und/oder dergleichen auf. Wenn insbesondere die Menge der in die Gussform gegossenen Metallschmelze gering ist und ein Erstarrungszeitraum der Metallschmelze kurz ist, so ist die Erstarrung abgeschlossen, bevor das vorgenannte Gas durch die Metallschmelze ersetzt ist, und dadurch treten sehr leicht Gasfehler auf. Aufgrund derartiger Fehler, wie dieser Gasfehler und/oder dergleichen, kann keine ausreichende Tiefe der an der Oberfläche des Einsatzteils ausgebildeten Vertiefung erzielt werden und keine ausreichende Unebenheit der Oberfläche des Einsatzteils erhalten werden. Als Ergebnis davon kann keine ausreichende Formgenauigkeit des Einsatzteils erzielt werden.
  • Zudem kann es bei dem Einsatzteil und dessen Herstellungsverfahrens an der Unebenheit der Oberfläche des Einsatzteils zu einem Festfressen der Deckschicht kommen. Insbesondere kann es im Bereich der hinterschnittenen Form zwischen den Unebenheiten der Oberfläche des Einsatzteils zu einem Festfressen der Deckschicht kommen. In diesem Fall erhöht sich ein Arbeitszeitraum zum Abtragen der Deckschicht durch Oberflächenbearbeitung, wie beispielsweise Sandstrahlen und/oder dergleichen. Somit besteht ein Verbesserungsbedarf im Hinblick auf eine effiziente Herstellung des Einsatzteils zum Umgießen.
  • In Anbetracht der vorgenannten Gegebenheiten ist es bei einem Einsatzteil zum Umgießen, insbesondere bei dem zylinderförmigen Einsatzteil, gewünscht, eine ungleichmäßige Dicke des Rohlings des Einsatzteils möglichst zu unterdrücken, das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt zu verbessern, das Einsatzteil effizient herzustellen, die Form und die Abmessungen eines Oberflächenabschnitts des Einsatzteils zu stabilisieren und die Formgenauigkeit des Einsatzteils zu verbessern.
  • Darüber hinaus ist bei einem Verfahren zum Herstellen des zylinderförmigen Einsatzteils eine Verbesserung des Haftvermögens zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt gewünscht, es ist eine effiziente Herstellung des Einsatzteils gewünscht, es ist gewünscht, die Form und die Abmessungen des an einem Außenumfang des Einsatzteils angeordneten Oberflächenabschnitts zu stabilisieren, und es ist gewünscht, die Formgenauigkeit des Einsatzteils zu verbessern.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt durch ein Einsatzteil zum Umgießen gelöst, das einen Oberflächenabschnitt aufweist, der dazu eingerichtet ist, dass eine für das Umgießen zu verwendende Metallschmelze darauf gegossen wird, wobei der Oberflächenabschnitt aufweist: einen Bodenabschnitt und einen vorstehenden Abschnitt, der von dem Bodenabschnitt vorsteht; wobei der vorstehende Abschnitt aufweist: eine Stirnfläche, die an einer Stirnseitein einer Vorsprungsrichtung angeordnet ist, und eine Seitenfläche, die sich zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche erstreckt, um eine Kontur eines Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts in einer Oberflächenerstreckungsrichtung zu bilden, die als eine Richtung definiert ist, in der sich der Oberflächenabschnitt ausbreitet; wobei die Seitenfläche mehrere vertiefte Abschnitte aufweist; wobei jeder vertiefte Abschnitt in einer Bogenform ausgebildet ist, die in der Oberflächenerstreckungsrichtung von einer Außenseite des vorstehenden Abschnitts zu einer Innenseite des vorstehenden Abschnitts vertieft ist; und die Kontur des Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts in einer Amöbenform derart ausgebildet ist, dass die mehreren vertieften Abschnitte entlang einer Außenumfangsrichtung des vorstehenden Abschnitts durchgängig verbunden sind.
  • Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt durch ein Verfahren zum Herstellen eines Einsatzteils gelöst, das umfasst: einen Beschichtungsschritt mit Drehen einer um eine Achslinie zentrierten, zylinderförmigen Gussform um die Achslinie und Gießen eines Deckschlickers (bzw. Deckschlamms) auf eine Innenumfangsfläche der Gussform; einen Trocknungsschritt mit Trocknen des gegossenen Deckschlickers, um eine Deckschicht mit darin gebildeten Rissen auszubilden; und einen Metallschmelze-Gussschritt mit Drehen der Gussform um die Achslinie und Gießen einer Metallschmelze auf eine Innenumfangsfläche der Deckschicht, wobei bei dem Beschichtungsschritt eine Temperatur der Gussform in einem Bereich von 140 °C oder mehr bis 180 °C oder weniger eingestellt wird, der Deckschlicker ein feuerfestes Material und ein Bindemittel enthält, und ein Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker in einem Bereich von mehr als 10 Masse% bis weniger als 15 Masse% liegt.
  • EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Bei dem Einsatzteil gemäß einem Aspekt, insbesondere bei dem zylinderförmigen Einsatzteil, kann eine ungleichmäßige Dicke des Rohprodukts weitestgehend verhindert werden, das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt kann erhöht werden, das Einsatzteil kann effizient hergestellt werden, die Form und die Abmessungen des Oberflächenabschnitts des Einsatzteils können stabilisiert werden, und die Formgenauigkeit des Einsatzteils kann verbessert werden.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils mit der zylindrischen Form gemäß einem Aspekt kann das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt erhöht werden, das Einsatzteil kann effizient hergestellt werden, die Form und die Abmessungen des am Außenumfang des Einsatzteils angeordneten Oberflächenabschnitts können stabilisiert werden, und die Formgenauigkeit des Einsatzteils kann verbessert werden.
  • Figurenliste
    • 1 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch ein Einsatzteil zum Umspritzen gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
    • 2 2 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die schematisch einen Teil eines Oberflächenabschnitts des Einsatzteils gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
    • 3 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Schritts (Aufbringungsschritt) des Aufbringens eines Deckschlickers auf eine Innenumfangsfläche einer Gussform in einem Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    • 4 4(a) ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt einer Deckschicht in der ersten Stufe eines Schritts mit Trocknen des Deckschlickers (Trocknungsschritt des Deckschlickers) in dem Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und 4(b) ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil der Innenumfangsfläche der Deckschicht aus 4(a) zeigt.
    • 5 5(a) ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Deckschicht in einer zweiten Stufe des Trocknungsschritts des Deckschlickers im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und 5(b) ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil der Innenumfangsfläche der Deckschicht in 5(a) zeigt.
    • 6 6(a) ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Deckschicht in einer dritten Stufe des Trocknungsschritts des Deckschlickers im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und 6(b) ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil der Innenumfangsfläche der Deckschicht aus 6(a) zeigt.
    • 7 7(a) ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Deckschicht in einer vierten Stufe des Trocknungsschritts des Deckschlickers im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und 7(b) ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil der Innenumfangsfläche der Deckschicht aus 7(a) zeigt.
    • 8 8 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Metallschmelze-Gussschritts im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    • 9 9(a) ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt der Deckschicht nach dem Gießen der Metallschmelze im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt, und 9(b) ist eine Ansicht, die schematisch einen Teil der Innenumfangsfläche der Deckschicht aus 9(a) zeigt.
    • 10 10 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Schritts (Ziehschritt) mit Ziehen des Einsatzteils aus der Gussform im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    • 11 11 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Schritts (Entfernungsschritt) mit Entfernen der Deckschicht durch Sandstrahlen im Herstellungsverfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    • 12 12 ist ein Schaubild, das für Beispiele eine Beziehung zeigt zwischen: einem Verhältnis eines gesamten Flächeninhalts der Stirnflächen der vorstehenden Abschnitte relativ zu einem Flächeninhalt einer virtuellen Ebene im gesamten Oberflächenabschnitt des Einsatzteils mit der zylindrischen Form; und einer Haftfestigkeit der Kontaktfläche zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt um das Einsatzteil herum.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden das Einsatzteil zum Umspritzen und das Herstellungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben. Ein Gusserzeugnis, bei welchem das Einsatzteil gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel anwendbar ist, ist ein Zylinderblock, und das Einsatzteil ist eine Zylinderhülse (Zylinderlaufbuchse), die in dem Zylinderblock enthalten ist. Das Gusserzeugnis, bei welchem das Einsatzteil anwendbar ist, kann jedoch etwas anderes als ein Zylinderblock sein, und das Einsatzteil kann etwas anderes sein als die Zylinderhülse.
  • Wenn beispielsweise das Gusserzeugnis der Zylinderblock oder ein unteres Gehäuse ist, kann das Einsatzteil beispielsweise ein Kurbelzapfenabschnitt sein. Wenn das Gusserzeugnis eine Trommelbremse in einer regenerativen Bremse eines Hybridfahrzeugs, eines Elektrofahrzeugs oder dergleichen ist, kann das Einsatzteil ein Gleitteil der Trommelbremse sein, das mit einem Bremsschuh in Kontakt steht. Wenn das Gusserzeugnis ein Rad für ein Motorrad oder eine Sondermaschine ist, kann das Einsatzteil eine Nabe dieses Rads sein. Wenn das Gusserzeugnis ein Gehäuse ist, wie etwa ein Getriebegehäuse, kann das Einsatzteil ein Lagerabschnitt dieses Gehäuses sein.
  • Des Weiteren hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung die folgenden Faktoren identifiziert, durch die bei dem Verfahren zur Herstellung des Einsatzteils die Unebenheit der Deckschicht, die der Unebenheit der Oberfläche des Einsatzteils entspricht, nicht zufriedenstellend erhalten werden kann. In der Regel entsteht nämlich im Anfangsstadium des Trocknungsschritts des Trocknens des Deckschlickers ein Riss in der Innenumfangsfläche der Deckschicht, die aus dem Deckschlicker gebildet ist, und im weiteren Verlauf dehnt sich der Riss von der Innenumfangsfläche der Deckschicht, die dabei ist, getrocknet zu werden, in Richtung der Innenumfangsfläche der Gussform aus, und im Ergebnis wird ein tiefer Riss in der Deckschicht gebildet. Wird die Deckschicht jedoch im Laufe des Trocknungsschritts vollständig verfestigt, so dehnt sich der Riss in der Deckschicht von der Innenumfangsfläche der Deckschicht nicht bis zur Innenumfangsfläche der Gussform aus, und es besteht dadurch die Möglichkeit, dass in der Deckschicht nicht in ausreichendem Maße Risse mit gleichmäßiger Tiefe erhalten werden können. Ausgehend von diesen Faktoren erfolgt die nachstehende Beschreibung.
  • „Übersicht über das Einsatzteil zum Umgießen“
  • Unter Bezugnahme auf 1 bis 5, 8 und 9 wird eine Übersicht über das Einsatzteil 1 zum Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gegeben. Im Speziellen ist das Einsatzteil 1 zum Umgießen grob wie folgt eingerichtet. Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist das Einsatzteil 1 zum Umgießen einen Oberflächenabschnitt 2 auf, der dergestalt eingerichtet ist, dass eine Metallschmelze H (in 8 und 9 gezeigt und in 9 durch eine virtuelle Linie dargestellt), die zur Herstellung des Einsatzteils 1 zum Umgießen verwendet wird, darauf gegossen werden kann. Der Oberflächenabschnitt 2 weist einen Bodenabschnitt 3 und einen vorstehenden Abschnitt 4 auf, der von dem Bodenabschnitt 3 vorsteht. Man beachte, dass in 1 der vorstehende Abschnitt 4 schwarz ausgefüllt dargestellt ist.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist der vorstehende Abschnitt 4 eine Stirnfläche 5 auf, die sich an der Stirnseitein der Vorsprungsrichtung befindet. Der vorstehende Abschnitt 4 weist auch eine Seitenfläche 6 auf, die sich zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 erstreckt und eine Kontur eines Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts 4 in einer Richtung bildet, in der sich der Oberflächenabschnitt 2 ausbreitet (im Folgenden als „Oberflächenerstreckungsrichtung“ bezeichnet). Es sei erläutert, dass die Oberflächenerstreckungsrichtung eine planare Richtung ist, die orthogonal zu einer Dickenrichtung des Oberflächenabschnitts 2 ist, und ferner, dass die Dickenrichtung des Oberflächenabschnitts 2 parallel zur Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 ist. Die Seitenfläche 6 weist eine Vielzahl von vertieften Abschnitten 7 auf, die in einer nahezu bogenförmigen Bogenform ausgebildet sind, die von der Außenseite des vorstehenden Abschnitts 4 zur Innenseite des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung vertieft ist. Die Kontur des Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts 4 ist derart in einer Amöbenform ausgebildet, dass eine Vielzahl von vertieften Abschnitten 7 in der Außenumfangsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 durchgängig und direkt miteinander verbunden sind.
  • Ferner weist die Seitenfläche 6 eine vertiefte Form auf, die von der Innenseite in der Oberflächenerstreckungsrichtung der Seitenfläche 6 zur Außenseite in der Oberflächenerstreckungsrichtung der Seitenfläche 6 vertieft ist und zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist der Querschnitt des vorstehenden Abschnitts 4 derart ausgebildet, dass er eine hinterschnittene Form aufweist. Aufgrund dessen wird bei dem Einsatzteil 1 ein Verankerungseffekt für einen umgebenden Metallabschnitt auch dann bereitgestellt, wenn eine externe Kraft in einer Dickenrichtung des Oberflächenabschnitts 2 (einer radialen Richtung des nahezu zylinderförmigen Einsatzteils 1) in einem Zustand ausgeübt wird, in dem das Einsatzteil 1 mit einem Teil eines Metalls umgossen ist, das sich in einem Gusserzeugnis im Umfang des Einsatzteils 1 befindet, bzw. anders ausgedrückt, mit einem umgebenden Metallabschnitt. Dadurch wird ein Abschälen zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt erschwert.
  • Des Weiteren kann das Einsatzteil 1 zum Umgießen grob wie folgt eingerichtet sein: Wie in 1 und 2 gezeigt ist, weist der vorstehende Abschnitt 4 außerdem ein Sackloch 8 auf, das von der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung zum Bodenabschnitt 3 hin vertieft ist. In 1 ist das hohle Loch 8 durch einen weißen Abschnitt innerhalb des schwarz ausgefüllt dargestellten vorstehenden Abschnitts 4 angedeutet. Außerdem weist die Innenumfangsfläche des Sacklochs 8 eine vertiefte Form auf, die von der Mitte in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 zur Außenseite in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 hin vertieft ist und zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 angeordnet ist.
  • Wenn hierbei die Tiefe des Sacklochs 8 zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 in Vorsprungsrichtung weniger als etwa 0,5 mm beträgt, kann der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für den umgebenden Metallabschnitt nicht ausreichend erhalten werden, und folglich kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls nicht ausreichend erhalten werden. Zudem kann, wenn die Tiefe des Sacklochs 8 mehr als etwa 5,0 mm beträgt, die Metallschmelze das hohle Loch 8, beispielsweise in einem Druckgussverfahren, nicht ausreichend bis zum Bodenabschnitt 3 ausfüllen. Unter diesem Gesichtspunkt ist es akzeptabel, die Tiefe des Sacklochs 8 zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 5,0 mm oder weniger einzustellen. Es ist bevorzugt, die Tiefe des Sacklochs 8 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 1,5 mm oder weniger einzustellen.
  • Wenn weiterhin die Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 in Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 weniger als etwa 0,5 mm beträgt, kann der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für den umgebenden Metallabschnitt nicht ausreichend erhalten werden, und folglich kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls nicht ausreichend erhalten werden. Zudem kann, wenn die Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 mehr als etwa 5,0 mm beträgt, die Metallschmelze einen von der Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 umschlossenen Raum, beispielsweise in einem Druckgussverfahren, nicht ausreichend bis zum Bodenabschnitt 3 ausfüllen. Unter diesem Gesichtspunkt ist es akzeptabel, die Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 5,0 mm oder weniger in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 einzustellen. Vorzugsweise ist die Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 1,5 mm oder weniger eingestellt.
  • Wenn ferner ein Durchmesser einer virtuellen Kreislinie 8d (durch eine gestrichelte Linie angezeigt) des Sacklochs 8 weniger als ungefähr 0,5 mm beträgt, wobei sich das hohle Loch 8 in einer nahezu kreisförmigen Form um die Mitte 8a in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 entlang zweier äußerster Umfangsabschnitte 8b des Sacklochs 8 an einer Position erstreckt, die in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 der Stirnfläche 5 entspricht, so kann der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für den umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls nicht ausreichend erhalten werden. Ein ausreichender Flächeninhalt E2 der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 auf dem Oberflächenabschnitt 2 kann gegebenenfalls nicht erhalten werden. Wenn weiterhin der Durchmesser der virtuellen Kreislinie 8d des Sacklochs 8 mehr als etwa 8,0 mm beträgt, kann die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 keine Amöbenform bilden, und folglich kann ein Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil 1 für das Umgießen des Gusserzeugnisses und dem umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls nicht ausreichend erhalten werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann der Durchmesser der virtuellen Kreislinie 8d des Sacklochs 8 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 8,0 mm oder weniger eingestellt werden.
  • Zusätzlich wird unter Bezugnahme auf 1, 8 und 9(a) die Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 mit einer Form ausgebildet, die entlang einer Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 verläuft.
  • Hierbei ist eine virtuelle Ebene derart definiert, dass sie sich an einer Position, die in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 der Stirnfläche 5 entspricht, über den gesamten Oberflächenabschnitt 2 ausdehnt. Wenn weiterhin ein Verhältnis des Flächeninhalts E2 der Stirnfläche 5 zu einem Flächeninhalt E1 dieser virtuellen Ebene (im Folgenden bei Bedarf als „Flächenanteil der Stirnfläche 5“ bezeichnet) E2/E1 kleiner als etwa 5 % und weiterhin kleiner als etwa 15 % ist, kann kein ausreichender Flächenanteil E2 der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 auf dem Oberflächenabschnitt 2 erhalten werden, und folglich kann gegebenenfalls kein ausreichendes Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil 1 für das Umgießen des Gusserzeugnisses und dem umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls erhalten werden. Wenn der Flächenanteil E2/E1 der Stirnfläche 5 mehr als etwa 60 % beträgt und ferner mehr als etwa 45 % beträgt, kann die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 keine Amöbenform bilden, und folglich kann das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil 1 für das Umgießen des Gusserzeugnisses und dem umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls nicht ausreichend erhalten werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann der Flächenanteil E2/E1 der Stirnfläche 5 in einem Bereich von ungefähr 5 % oder mehr bis ungefähr 60 % oder weniger eingestellt werden. Vorzugsweise kann der Flächenanteil E2/E1 der Stirnfläche 5 auch in einem Bereich von ungefähr 15 % oder mehr bis ungefähr 45 % oder weniger eingestellt werden.
  • „Einzelheiten über das Einsatzteil“
  • Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 1, 2, 8 und 9(a) Einzelheiten des Einsatzteils 1 zum Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Im Speziellen kann das Einsatzteil 1 zum Umgießen im Einzelnen wie folgt eingerichtet sein: Wie in 1 gezeigt ist, ist dem Einsatzteil 1 zum Umgießen eine um eine Achslinie 1a zentrierte, nahezu zylindrische Form verliehen. Die Form des Einsatzteils ist jedoch nicht auf die vorgenannte Form beschränkt. Die Form des Einsatzteils zum Umgießen kann entsprechend dem Einsatzzweck des Einsatzteils geändert werden. Beispielsweise kann das Einsatzteil eine andere Form als die nahezu zylindrische Form aufweisen, wie etwa: eine nahezu halbrunde Form, wie etwa eine nahezu halbzylindrische Form oder dergleichen; eine nahezu viertelrunde Form, wie etwa eine nahezu viertelzylindrische Form oder dergleichen; eine Form mit einem nahezu U-förmigen Querschnitt; eine Form mit einem nahezu umgekehrten T-förmigen Querschnitt; eine gekrümmte Plattenform; eine flache Plattenform oder dergleichen.
  • Wenn, wie in 8 und 9(a) gezeigt ist, das Einsatzteil 1 unter Verwendung der nahezu zylinderförmigen Gussform 10 gegossen wird, liegt die Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 an der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 an. Deswegen wird die Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 in einer Form entlang der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 ausgebildet.
  • Darüber hinaus ist unter dem Gesichtspunkt des Bestimmens eines Dickenbereichs der Deckschicht N, der später beschrieben wird, eine Länge in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 5,0 mm. Die Länge des vorstehenden Abschnitts 4 in der Vorsprungsrichtung ist vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm bis ungefähr 1,5 mm. Die Länge des vorstehenden Abschnitts 4 in der Vorsprungsrichtung ist besonders vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,8 mm bis ungefähr 1,2 mm.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird durch benachbarte vertiefte Abschnitte 7 ein Verbindungsabschnitt 9 gebildet. Die benachbarten vertieften Abschnitte 7 sind in der Außenumfangsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 durchgängig miteinander verbunden. Dadurch wird der Verbindungsabschnitt 9 derart gebildet, dass er von der Innenseite des vorstehenden Abschnitts 4 zur Außenseite des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung spitz zusammenläuft.
  • Der vertiefte Abschnitt 7 der Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 ist insbesondere an einer Position, die der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 entspricht, in einer nahezu bogenförmigen Bogenform ausgebildet, die von der Außenseite des vorstehenden Abschnitts 4 zur Innenseite des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung vertieft ist. Der vertiefte Abschnitt 7 der Seitenfläche 6 ist ferner an einer Position, die dem Bodenabschnitt 3 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 entspricht, in einer nahezu bogenförmigen Bogenform ausgebildet, die von der Außenseite des vorstehenden Abschnitts 4 zur Innenseite des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung vertieft ist. Der vertiefte Abschnitt 7 der Seitenfläche 6 ist zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 in einer gekrümmten Form ausgebildet, die von der Außenseite des vorstehenden Abschnitts 4 zur Innenseite des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung vertieft ist. Mit anderen Worten ist der vertiefte Abschnitt 7 der Seitenfläche 6 in einer hinterschnittenen Form ausgebildet.
  • Es ergeben sich zufällige Größen der Vielzahl von vertieften Abschnitten 7 der Seitenfläche 6. Aus der Dickenrichtung des Oberflächenabschnitts 2 (bzw. einer radialen Richtung des Einsatzteils 1) betrachtet, ergeben sich zufällige Längen der Vielzahl von nahezu bogenförmigen vertieften Abschnitte 7. Außerdem ergeben sich zufällige gekrümmte Formen der Vielzahl von vertieften Abschnitten 7, die sich zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 erstrecken.
  • Die beiden äußersten Umfangsabschnitte 8b des Sacklochs 8, die zur Definition der virtuellen Kreislinie 8d des Sacklochs 8 herangezogen werden, werden als diejenigen Abschnitte bestimmt, die von der Mitte 8a in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 im Sackloch 8 am weitesten und am zweitweitesten zur Außenseite des Sacklochs 8 hin vorstehen. Beispielsweise kann das hohle Loch 8 aus der Dickenrichtung des Oberflächenabschnitts 2 (bzw. der radialen Richtung des Einsatzteils 1) betrachtet in einer nahezu kreisförmigen Form, einer nahezu elliptischen Form, einer nahezu polygonalen Form oder dergleichen ausgebildet werden. Mit anderen Worten kann die Innenumfangsfläche 8c des Sacklochs 8 in einer nahezu kreisförmigen Form, einer nahezu elliptischen Form, einer nahezu polygonalen Form oder dergleichen ausgebildet werden, und zwar insbesondere an einer Position, die der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 entspricht.
  • Außerdem kann die Innenumfangsfläche 8c des Sacklochs 8 in einer nahezu kreisförmigen Form, einer nahezu elliptischen Form, einer nahezu polygonalen Form oder dergleichen ausgebildet werden, und zwar insbesondere an einer Position, die dem Boden des Sacklochs 8 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 entspricht. Dabei ist außerdem die Innenumfangsfläche 8c des Sacklochs 8 zu einer gekrümmten Form geformt, die von der Mitte 8a in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 zur Außenseite der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 hin vertieft ist und zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die Innenumfangsfläche 8c des Sacklochs 8 derart ausgebildet, dass sie eine hinterschnittene Form aufweist.
  • Wie oben beschrieben ist, weist das Einsatzteil 1 zum Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Oberflächenabschnitt 2 auf, der dergestalt eingerichtet ist, dass eine Metallschmelze, die das Umfangsmetall zum Umgießen des Einsatzteils 1 ist, in den Oberflächenabschnitt 2 gegossen werden kann, und der Oberflächenabschnitt 2 weist den Bodenabschnitt 3 und den vorstehenden Abschnitt 4 auf, der von dem Bodenabschnitt 3 vorsteht. Ferner weist der vorstehende Abschnitt 4 auf die Stirnfläche 5, die an der Stirnseitein der Vorsprungsrichtung angeordnet ist; und die Seitenfläche 6, die sich dergestalt zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 erstreckt, dass sie eine Kontur des Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung bildet, und jede der Seitenflächen 6 ist in einer nahezu bogenförmigen Form ausgebildet, die von der Außenseite des vorstehenden Abschnitts 4 zur Innenseite des vorstehenden Abschnitts 4 in der Oberflächenerstreckungsrichtung vertieft ist, und die Kontur des Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts 4 ist dergestalt in einer Amöbenform ausgebildet, dass sie eine Mehrzahl von vertieften Abschnitten 7 in der Außenumfangsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 durchgängig miteinander verbindet.
  • Dadurch kann der Flächeninhalt E2 der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 auf dem Oberflächenabschnitt 2 effizient vergrößert werden. Ferner kann eine Krümmung oder ein Durchmesser in Bezug auf die Achslinie 1a der Außenumfangsfläche des Einsatzteils 1 im Wesentlichen an die Krümmungen oder Durchmesser bezogen auf die Achslinie 1a der Stirnflächen 5 aller vorstehenden Abschnitte 4 angepasst werden. Dadurch wird beispielsweise, wenn das Einsatzteil 1, insbesondere dessen Innenumfangsfläche, in einem Zustand maschinell hergestellt wird, in dem das Einsatzteil 1 an der Außenumfangsfläche des Einsatzteils 1 mit der nahezu zylinderförmigen Gussform, insbesondere an der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4, eingespannt ist, der Einspannzustand stabilisiert, die Einspannlast kann effizient erhöht werden und die Einspannlast kann auf das Einsatzteil 1 ausgeübt werden, um ein Verziehen desselben zu vermeiden. Dadurch kann besonders gut verhindert werden, dass das Rohprodukt, das ein vorbearbeitetes Produkt des Einsatzteils 1 ist, eine ungleichmäßige Dicke aufweist. Die Bearbeitungsgenauigkeit des Einsatzteils 1 kann verbessert werden, und dadurch können die Form und die Abmessungen wie Rundheit, Zylinderförmigkeit und Koaxialität des Einsatzteils 1, insbesondere die Form und die Abmessungen des Oberflächenabschnitts 2 des Einsatzteils 1, stabilisiert werden, und die Formgenauigkeit des Einsatzteils 1 kann deutlich verbessert werden. Somit kann das Einsatzteil 1 effizient hergestellt werden. Zudem kann das Volumen des Abschnitts mit der hinterschnittenen Form, der an der Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 ausgebildet ist, vergrößert werden. Dadurch kann bei einem Gusserzeugnis, bei dem das Einsatzteil 1 umgossen ist, das Haftvermögen zwischen dem umgossenen Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt erhöht werden. Folglich kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt erhöht werden.
  • Beim Einsatzteil 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der vorstehende Abschnitt 4 das hohle Loch 8 auf, das von der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung zum Bodenabschnitt 3 hin vertieft ist. Außerdem weist die Innenumfangsfläche des Sacklochs 8 eine vertiefte Form auf, die von der Mitte in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 zur Außenseite in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs 8 hin vertieft ist und zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 angeordnet ist. Durch ein solches Sackloch 8 kann der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 gegenüber dem umgebenden Metallabschnitt erhöht werden. Dadurch kann das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt in dem Gusserzeugnis erhöht werden.
  • Bei dem Einsatzteil 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Durchmesser der virtuellen Kreislinie 8d ungefähr 0,5 mm oder mehr und ungefähr 8,0 mm oder weniger, wobei die virtuelle Kreislinie 8d in einer nahezu kreisförmigen Form um die Mitte 8a in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs entlang zweier äußerster Umfangsabschnitte 8b des Sacklochs 8 an einer Position verläuft, die in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 der Stirnfläche 5 entspricht. Bei einem solchen Einsatzteil 1 kann durch Einstellen des Durchmessers der virtuellen Kreislinie 8d des Sacklochs 8 auf ungefähr 0,5 mm oder mehr der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für den umgebenden Metallabschnitt verbessert werden. Darüber hinaus kann der Flächeninhalt E2 der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 auf dem Oberflächenabschnitt 2 effizient vergrößert werden. Darüber hinaus kann durch Einstellen des Durchmessers der virtuellen Kreislinie 8d des Sacklochs 8 auf ungefähr 8,0 mm oder weniger die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 effizient in einer Amöbenform ausgebildet werden. Dadurch kann das Haftvermögen zwischen dem umgossenen Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt verbessert werden.
  • Bei dem Einsatzteil 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Tiefe des Sacklochs 8 zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 5,0 mm oder weniger. Bei einem solchen Einsatzteil 1 kann durch Einstellen der Tiefe des Sacklochs 8 auf ungefähr 0,5 mm oder mehr der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für den umgebenden Metallabschnitt verbessert werden. Dadurch kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt verbessert werden. Zudem kann durch Einstellen der Tiefe des Sacklochs 8 auf ungefähr 5,0 mm oder weniger das Einsatzteil 1 unter Verwendung von Schleuderguss gegossen werden. Dadurch kann das Einsatzteil 1 effizient hergestellt werden.
  • Bei dem Einsatzteil 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 zwischen dem Bodenabschnitt 3 und der Stirnfläche 5 in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 5,0 mm oder weniger. Bei einem solchen Einsatzteil 1 kann durch Einstellen der Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 auf ungefähr 0,5 mm oder mehr der Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für den umgebenden Metallabschnitt verbessert werden. Dadurch kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt verbessert werden. Zudem kann durch Einstellen der Höhe des vorstehenden Abschnitts 4 auf ungefähr 5,0 mm oder weniger das Einsatzteil 1 unter Verwendung von Schleuderguss gegossen werden. Dadurch kann das Einsatzteil 1 effizient hergestellt werden.
  • Bei dem Einsatzteil 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 in einer Form entlang einer Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 ausgebildet. Bei einem solchen Einsatzteil 1 ist es möglich, eine Krümmung oder einen Durchmesser der Außenumfangsfläche des Einsatzteils 1 in Bezug auf die Achslinie 1a gemäß 1 im Wesentlichen mit Krümmungen oder Durchmessern der Stirnflächen 5 aller vorstehenden Abschnitte 4 in Bezug auf die Achslinie 1a in Übereinstimmung zu bringen. Dadurch wird es möglich, eine äußere Form der Einspannvorrichtung für das Einsatzteil 1 zum Zeitpunkt der maschinellen Bearbeitung des Einsatzteils zu stabilisieren und die Form und die Abmessungen des Oberflächenabschnitts 2 des Einsatzteils 1 zu stabilisieren. Somit kann das Einsatzteil 1 effizient hergestellt werden.
  • Bei dem Einsatzteil 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt ein Verhältnis E2/E1 des Flächeninhalts E2 der Stirnfläche 5 relativ zum Flächeninhalt E1 der virtuellen Ebene, die derart definiert ist, dass sie sich an der Position, die in der Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts 4 der Stirnfläche 5 entspricht, über die gesamte Oberfläche des Oberflächenabschnitts 2 ausdehnt, mit anderen Worten, der Flächenanteil E2/E1 der Stirnfläche 5, in einem Bereich von ungefähr 5 % oder mehr bis ungefähr 60 % oder weniger. Bei einem solchen Einsatzteil 1 kann durch Einstellen des Flächenanteils E2/E1 der Stirnfläche 5 auf ungefähr 5 % oder mehr der Flächeninhalt E2 der Stirnfläche 5 des vorstehenden Abschnitts 4 auf dem Oberflächenabschnitt 2 effizient vergrößert werden. Durch Einstellen des Flächenanteils E2/E1 der Stirnfläche 5 auf ungefähr 60 % oder weniger kann die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 effizient in einer Amöbenform ausgebildet werden. Dadurch kann das Haftvermögen zwischen dem umgossenen Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt in dem Gusserzeugnis verbessert werden.
  • „Übersicht über ein Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils zum Umgießen“
  • Unter Bezugnahme auf 3 bis 9 wird eine Übersicht über ein Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 zum Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gegeben. Im Speziellen ist das Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 zum Umgießen grob wie folgt eingerichtet: Wie in 3 gezeigt ist, wird bei dem Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 zum Umgießen eine um die Achslinie 10a zentrierte, nahezu zylindrische Gussform 10 verwendet.
  • Bei einem solchen Herstellungsverfahren wird, wie in 3 gezeigt ist, die Gussform 10 um die Achslinie 10a gedreht und ein Deckschlicker M auf die Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 gegossen (Beschichtungsschritt). Es sei angemerkt, dass in 3 und 8 als Beispiel ein Drehzustand der Gussform 10 durch einen bogenförmigen Pfeil J angedeutet ist. Der Deckschlicker M enthält ein feuerfestes Material, ein Bindemittel und Wasser. Außerdem wird bei dem Beschichtungsschritt eine durch die Drehung der Gussform 10 erzeugte Zentrifugalkraft in einem Bereich von ungefähr 10 G bis ungefähr 30 G eingestellt. Zur Information: 1 G ist 9,8 m/s2.
  • Dabei wird beim Beschichten mit dem Deckschlicker M, wenn die Temperatur der Gussform 10 kleiner als ungefähr 140 °C ist, das Trocknen des Deckschlickers M verzögert, und dadurch sinkt die Produktivität. Außerdem bleibt der halbgetrocknete Zustand der Deckschicht N über lange Zeit erhalten. Dabei wird ein tiefer Riss F ausgebildet, so dass die Deckschicht N eine große Zellgröße aufweist, und es kommt zu Verformungen in der gerissenen Deckschicht N. Wenn bei einer Deckschicht in diesem Zustand eine Hochtemperatur-Metallschmelze (Metallschmelze für das Umfangsmetall) in die Gussform gegossen wird, kann die an der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 haftende Deckschicht 11 sich ablösen. Wenn zudem die Temperatur der Gussform 10 im Beschichtungsschritt mehr als ungefähr 180 °C beträgt und/oder wenn ein Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker M etwa 10 Massen-% oder weniger beträgt, setzen sich die Risse F der Deckschicht N nicht gleichmäßig von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N zur Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 hin fort, und die Tiefe der Risse F wird flach und zufällig. Im Einzelnen tritt ein Zustand auf, bei dem der von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N erzeugte Riss F die Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 nicht erreicht, sondern sich nur bis zu einer Mitte im Inneren der Deckschicht N erstreckt. Wenn zudem der Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker M ungefähr 15 Masse% oder mehr beträgt, wird die Viskosität des Deckschlickers M extrem hoch, und der Deckschlicker M kann bei dem Beschichtungsschritt nicht gleichmäßig auf die gesamte Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 aufgebracht werden. Unter diesem Gesichtspunkt kann bei dem Beschichtungsschritt die Temperatur der Gussform 10 in einem Bereich von ungefähr 140 °C oder mehr und ungefähr 180 °C oder weniger eingestellt werden, und der Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker M kann in einem Bereich von mehr als ungefähr 10 Masse% und weniger als ungefähr 15 Masse% eingestellt werden. Als das Bindemittel kann beispielsweise Bentonit verwendet werden, der eine Art Ton enthaltenden Montmorillonit als Hauptbestandteil aufweist.
  • Wie in 4 bis 7 gezeigt ist, wird der gegossene Deckschlicker M nach dem Beschichtungsschritt derart getrocknet, dass eine Deckschicht N ausgebildet wird, in der Risse F bis zur Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 gelangen (Trocknungsschritt). Wie in 8 und 9 gezeigt ist, wird die Metallschmelze H nach dem Trocknungsschritt derart gegossen, dass sie, ausgehend von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N durch Spalte der Risse F mit der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 in Kontakt kommt, während die Gussform 10 um die Achslinie 10a gedreht wird (Metallschmelze-Gussschritt). Es sei angemerkt, dass als ein Beispiel in 9 die Metallschmelze H in einem schraffierten Zustand mit mehreren parallelen, diagonalen gestrichelte Linien gezeigt ist. Mit anderen Worten umfasst das Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 den Beschichtungsschritt, den Trocknungsschritt und den Metallschmelze-Gussschritt, wie oben beschrieben. Außerdem wird bei dem Metallschmelze-Gussschritt eine durch die Drehung der Gussform 10 erzeugte Zentrifugalkraft in einem Bereich von ungefähr 90 G bis ungefähr 125 G eingestellt. Wenn bei dem Metallschmelze-Gussschritt Gusseisen verwendet wird, wird die Temperatur der in die Gussform 10 zu gießenden Metallschmelze H vorzugsweise auf ungefähr 1400 °C bis ungefähr 1470 °C eingestellt. Die Zentrifugalkraft der Gussform und die Temperatur der Metallschmelze in dem Metallschmelze-Gussschritt sind jedoch nicht auf die vorgenannten Werte eingeschränkt. Die Zentrifugalkraft der Gussform und die Temperatur der Metallschmelze im Metallschmelze-Gussschritt können sich je nach dem Material der zu gießenden Metallschmelze von den vorgenannten Werten unterscheiden.
  • Des Weiteren kann das Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 zum Umgießen grob wie folgt durchgeführt werden: Der Deckschlicker M enthält ferner einen kohlenstoffhaltigen Zusatzstoff. Falls der kohlenstoffhaltige Zusatzstoff nicht in dem Deckschlicker M enthalten ist, oder falls der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs in dem Deckschlicker M weniger als ungefähr 0,1 Masse% beträgt, können in dem Oberflächenabschnitt 2 des Einsatzteils 1 Gasfehlstellen auftreten. Falls der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker M ungefähr 0,5 Masse% oder mehr beträgt, wird beim Gießen der Metallschmelze H in die Gussform 10 im Metallschmelze-Gussschritt das Kristallwasser des in der Deckschicht N enthaltenen Bentonits zersetzt, und das durch diese Zersetzung erzeugte Gas wird vorzugsweise reduziert. Deswegen wird das Ausmaß der Verformungen der gerissenen Deckschicht N groß, und dadurch kann die gerissene Deckschicht N sich von der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 lösen. Unter diesem Gesichtspunkt liegt der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker M vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 0,1 Masse% oder mehr bis weniger als ungefähr 0,5 Masse%.
  • „Einzelheiten des Verfahrens zum Herstellen des Einsatzteils“
  • Unter Bezugnahme auf 3 bis 11 werden Einzelheiten des Verfahrens zum Herstellen des Einsatzteils 1 zum Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Im Speziellen kann mit dem Verfahren das Einsatzteil 1 zum Umgießen im Einzelnen wie folgt hergestellt werden: Bei dem Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 wird, wie in 10 gezeigt, nach dem Metallschmelze-Gussschritt ein Rohmaterial R des Einsatzteils 1 aus der Gussform 10 herausgezogen, wobei das Rohmaterial R in einer Richtung entlang der Achslinie 10a der Gussform 10 bewegt wird (Ziehschritt). Das Rohmaterial R befindet sich in einem Zustand, in dem die verfestigte Deckschicht N am Oberflächenabschnitt 2 des Einsatzteils 1 anhaftet. Es sei angemerkt, dass in 10 als ein Beispiel eine Richtung des Ziehens aus der Gussform 10 durch einen Pfeil Q angedeutet ist, der sich linear erstreckt.
  • Wie in 11 gezeigt ist, wird nach dem Ziehschritt die Deckschicht N durch eine Oberflächenbearbeitung wie beispielsweise Sandstrahlen (Entfernungsschritt (oder Sandstrahlschritt)) von dem Rohmaterial R entfernt. Beispielsweise werden, wie in 11 gezeigt ist, bei dem Sandstrahlen oder dergleichen mehrere Kugeln oder Körner B auf die Deckschicht N des Rohmaterials R gestrahlt, und dadurch wird die Deckschicht N abgewischt und entfernt. Es sei angemerkt, dass in 11 Richtungen mehrerer zu strahlender Kugeln oder Körner B durch geradlinige Pfeile D angedeutet sind, und die vorstehenden Abschnitte 4 sind schwarz ausgefüllt dargestellt. Durch einen solchen Schritt des Entfernens wird das Einsatzteil 1 erhalten. Ein solches Herstellungsverfahren kann zusätzlich zu dem Beschichtungsschritt, dem Trocknungsschritt und dem Metallschmelze-Gussschritt auch den Ziehschritt und den Schritt des Entfernens, wie oben beschrieben, umfassen.
  • Ferner kann, wie in 3 dargestellt ist, der im Beschichtungsschritt zu verwendende Deckschlicker M in der folgenden Weise hergestellt werden: Der Deckschlicker M enthält Bentonit, der ein Beispiel für das Bindemittel ist, Diatomeenerde, die ein Beispiel für das feuerfeste Material ist, und Wasser, als seine Grundbestandteile. Ein solcher Deckschlicker M kann Materialien wie Bentonit, Diatomeenerde und Wasser in den nachstehenden Massenverhältnissen dieser Materialien zur Gesamtmasse des Deckschlickers M enthalten: Insbesondere kann der Deckschlicker M Bentonit in einem Bereich von mehr als ungefähr 10 Masse% und ungefähr 13 Masse% oder weniger, Diatomeenerde in einem Bereich von ungefähr 8 Masse% bis ungefähr 15 Masse% und Wasser in einem Bereich von ungefähr 72 Masse% bis ungefähr 82 Masse% enthalten.
  • Wenn der Deckschlicker M ungefähr 10 Masse% oder weniger Bentonit enthält, schrumpft die Deckschicht N im Trocknungsschritt nicht ausreichend, so dass der Riss F nicht in der Deckschicht N ausgebildet werden kann, und die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 des Einsatzteils 1, die in der Amöbenform ausgebildet ist, nicht bereitgestellt werden kann. Wenn zudem der Deckschlicker M mehr als ungefähr 13 Masse% Bentonit enthält, wird die Viskosität des Deckschlickers M hoch, und es wird im Beschichtungsschritt schwierig, den Deckschlicker M so zu gießen, dass die gesamte Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 gleichmäßig mit dem Deckschlicker M beschichtet wird. Wenn der Deckschlicker M dagegen mehr als ungefähr 10 Masse% und ungefähr 13 Masse% oder weniger Bentonit enthält, ist es möglich, den Riss F in der Deckschicht N auszubilden, so dass die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 des Einsatzteils 1, das in der Amöbenform ausgebildet ist, bereitgestellt werden kann, und im Beschichtungsschritt kann der Deckschlicker M fließen, so dass die gesamte Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 gleichmäßig mit dem Deckschlicker M beschichtet wird.
  • In dem Deckschlicker M ist insbesondere ein Verhältnis der Masse an Wasser mit Ausnahme einer von der Diatomeenerde absorbierten Menge bezogen auf die Masse an Bentonit (= Masse an Wasser mit Ausnahme der von der Diatomeenerde absorbierten Menge/Masse an Bentonit) eine wichtige Kennzahl zur Bestimmung der Form des Risses F, und wenn sich das Verhältnis ungefähr 6,0 annähert, kann der Riss F der Deckschicht N groß werden. Wenn ferner ein Verhältnis der Masse an Bentonit bezogen auf die Masse an Diatomeenerde (= Masse an Bentonit/Masse an Diatomeenerde) in einem Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 1,5 eingestellt wird, wird ein Einfluss auf die Tiefe und Breite des Risses F groß.
  • Falls das Verhältnis der Masse an Wasser mit Ausnahme der von der Diatomeenerde absorbierten Menge zur Masse an Bentonit weniger als ungefähr 4,0 beträgt, und/oder falls das Verhältnis der Masse an Bentonit zur Masse an Diatomeenerde weniger als ungefähr 0,7 beträgt, wird es schwierig, den Riss F in der Deckschicht N auszubilden, um die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 des Einsatzteils 1, das in der Amöbenform ausgebildet ist, bereitzustellen. Falls das Verhältnis der Masse an Wasser mit Ausnahme der von der Diatomeenerde absorbierten Menge zur Masse an Bentonit mehr als ungefähr 6,0 beträgt, und/oder falls das Verhältnis der Masse an Bentonit zur Masse an Diatomeenerde mehr als ungefähr 1,5 beträgt, kann sich die gerissene Deckschicht N aufgrund von Verformungen von der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 lösen. Unter diesem Gesichtspunkt kann das Verhältnis der Masse an Wasser mit Ausnahme der von der Diatomeenerde absorbierten Menge zur Masse an Bentonit in einem Bereich von ungefähr 4,0 bis ungefähr 6,0 eingestellt werden. Ferner kann das Verhältnis der Masse an Bentonit bezogen auf die Masse an Diatomeenerde in einem Bereich von ungefähr 0,7 bis ungefähr 1,5 eingestellt werden.
  • Falls das feuerfeste Mittel Diatomeenerde ist, wird für die Diatomeenerde Pulver verwendet, das eine Partikelgröße in einem Bereich von ungefähr 1 µm bis ungefähr 150 µm aufweist. Darüber hinaus kann auch ein Material verwendet werden, bei dem mehrere Arten von Diatomeenerde gemischt sind. Beispielsweise kann ein Material verwendet werden, bei dem organische Stoffe in der Diatomeenerde durch Hochtemperaturfeuerung entfernt worden sind. Außerdem kann ein Material verwendet werden, das mit Diatomeenerde gemischt ist, die in einem Zustand, in dem ihr eine geringe Menge an Carbonat oder dergleichen zugesetzt ist, einer Schmelzfeuerung unterzogen worden ist, und das auf seiner Oberfläche einen dünnen glasartigen Beschichtungsfilm aufweist. Hierbei begünstigt das erstere Material ein gleichmäßiges Schrumpfen der Deckschicht N im Trocknungsschritt, und dadurch wird ein Auslöser zur Bildung des Risses F bereitgestellt. Bei letzterem Material wird die Zusammensetzung durch den glasartigen Beschichtungsfilm stabilisiert, und dadurch kann es eine Festigkeit der Deckschicht N verbessern. Deswegen kann insbesondere im Metallschmelze-Gussschritt letzteres Material verhindern, dass sich die Deckschicht N aufgrund der Metallschmelze H löst und abfällt.
  • Zudem wird bei Kontakt einer Hochtemperatur-Metallschmelze H mit der Deckschicht N das gesamte Kristallwasser im Bentonit in kurzer Zeit als Gas freigesetzt. Dadurch wird, falls die Menge der in die Gussform 10 gegossenen Metallschmelze H gering ist und die Erstarrungszeit der Metallschmelze H gering ist, insbesondere ein Trennen des aus dem Kristallwasser von Bentonit stammenden Gases von der Metallschmelze H verzögert, und dadurch wird begünstigt, dass Gasfehler an der Oberfläche des Einsatzteils 1 für das Umgießen erzeugt werden.
  • Andererseits wird bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Deckschlicker M auf die Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 aufgebracht, wobei dem Deckschlicker M der kohlenstoffhaltige Zusatzstoff zugegeben und gleichmäßig im Deckschlicker M dispergiert ist. Dadurch können beim Gießen der Hochtemperatur-Metallschmelze H auf die Deckschicht N reduzierende Gase wie CO und CnHm aus der Deckschicht N entstehen, und dadurch kann eine reduzierende Atmosphäre zwischen der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 und der Deckschicht N gebildet werden. In diesem Fall wird unmittelbar nach dem Gießen das Kristallwasser des Bentonits in der Gussform 10 explosiv vergast und außerdem beim Schleudergießen zentrifugal abgeschieden und versucht, weiter in die Metallschmelze H einzudringen. Diesem Phänomen entgegenwirkend kann der reduzierende Gasfilm, der die vorstehend genannte reduzierende Atmosphäre bildet, kann das Eindringen des aus dem Kristallwasser zersetzten Gases in die Metallschmelze H verhindern. Des Weiteren verbrennt und verschwindet das Gas, das aus dem Kristallwasser stammt, und dadurch kann dem Auftreten von Gasfehlern entgegengewirkt werden.
  • Zudem kann das reduzierende Gas die Oxidation der Oberfläche der Metallschmelze H, die mit der Deckschicht N in Kontakt kommt, unterdrücken. Entsprechend ist es möglich, die Oberflächenspannung der Metallschmelze H zu erhöhen, und es ist möglich, einen Kontaktwinkel (Benetzungseigenschaft) zwischen der Metallschmelze H und der Deckschicht N zu verringern. Dadurch kann verhindert werden, dass die Deckschicht N an der Oberfläche des Einsatzteils 1 festfrisst, ein Defekt in der hervorstehenden Form an der Oberfläche des Einsatzteils 1, der von dem Festfressen der Deckschicht N herrührt, kann verhindert werden, und das Ziehen des Rohmaterials R des Einsatzteils 1 aus der Gussform 10 heraus im Ziehschritt kann verbessert werden.
  • Wenn weiterhin die Dicke der Deckschicht N weniger als ungefähr 0,5 mm beträgt, kann ein Verankerungseffekt des Einsatzteils 1 für einen Metallabschnitt, der in einem Gusserzeugnis um das Einsatzteil 1 herum angeordnet ist, mit anderen Worten, für den umgebenden Metallabschnitt, nicht ausreichend erhalten werden, und folglich kann die Wärmeleitfähigkeit zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt gegebenenfalls nicht ausreichend erhalten werden. Zudem besteht bei einer Dicke der Deckschicht N von mehr als ungefähr 5,0 mm die Möglichkeit, dass das Einsatzteil 1 nicht unter Verwendung des Schleudergusses gegossen werden kann. Unter diesem Gesichtspunkt kann die Dicke der Deckschicht N in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 5,0 mm oder weniger eingestellt werden. Wenn das Einsatzteil 1 mit einer nahezu zylindrischen Form, wie etwa eine Zylinderhülse, hergestellt wird, kann die Dicke der Deckschicht N in einem Bereich von ungefähr 0,5 mm oder mehr bis ungefähr 1,5 mm oder weniger eingestellt werden, und zwar unter dem gleichen Gesichtspunkt wie der obere Grenzwert und der untere Grenzwert, die wie oben beschrieben bestimmt werden, und ferner kann die Dicke der Deckschicht N in einem Bereich von ungefähr 0,8 mm oder mehr bis ungefähr 1,2 mm oder weniger eingestellt werden.
  • Es wird im Weiteren unter Bezugnahme auf 4 bis 9 ein Mechanismus beschrieben, der den Riss F in der Deckschicht N im Trocknungsschritt und im Metallschmelze-Gussschritt wachsen lässt. Wie in 4 gezeigt, liegt in der ersten Stufe des Trocknungsschritts, insbesondere in der Anfangsstufe, die Temperatur der Gussform 10 in einem Bereich von ungefähr 140 °C oder mehr und ungefähr 180 °C oder weniger; und ein Wassergehalt in der Deckschicht N verdampft, und dadurch wird Wasserdampf aus der Deckschicht N erzeugt. In dieser ersten Stufe wird in der Deckschicht N noch kein Riss F erzeugt. Es sei angemerkt, dass in 4(a), 5(a) und 6(a) als Beispiel ein Zustand, in dem der Wassergehalt der Deckschicht N verdampft, durch wellenförmige Pfeile V angedeutet ist.
  • Bezug nehmend auf 4 bis 6 breitet sich in einem Zeitraum, während der Trocknungsschritt mit der ersten Stufe beginnt und über die zweite Stufe die dritte Stufe erreicht, ein Schrumpfbereich der Deckschicht N allmählich von der Innenumfangsfläche N1 zur Außenumfangsfläche N2 der Deckschicht N hin aus. Es sei angemerkt, dass in 5(a) und 6(a) als Beispiel der Schrumpfzustand der Deckschicht N durch geradlinige Pfeile K angedeutet ist. Durch ein solches Schrumpfen der Deckschicht N dehnt sich der Riss F allmählich von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N zur Außenumfangsfläche N2 der Deckschicht N hin aus und erweitert sich allmählich in einer Ausbreitungsrichtung der Deckschicht N (im Folgenden „Schichtausbreitungsrichtung“). Es sei angemerkt, dass die Außenumfangsfläche N2 der Deckschicht N auf der in der Dickenrichtung der Deckschicht N gegenüberliegenden Seite der Innenumfangsfläche N1 angeordnet ist und an der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 anliegt. Außerdem ist die Schichtausbreitungsrichtung eine planare Richtung, die orthogonal zur Dickenrichtung der Deckschicht N ist.
  • Im Einzelnen wird, wie in 5 gezeigt ist, in der zweiten Stufe des Trocknungsschritts der Riss F derart ausgebildet, dass er von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N zur Mitte in der Dickenrichtung der Deckschicht N vertieft ist. Wie in 6 gezeigt ist, wird in der dritten Stufe des Trocknungsschritts der Riss F derart ausgebildet, dass er sich von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N bis zur Außenumfangsfläche N2 der Deckschicht N, mit anderen Worten der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10, erstreckt. Ferner wird die Größe des Risses F in der Schichtausbreitungsrichtung in der dritten Stufe größer als die Größe des Risses F in der Schichtausbreitungsrichtung in der zweiten Stufe. Zusätzlich kann die Größe des Risses F in der Schichtausbreitungsrichtung auch als Breite des Risses F bezeichnet werden.
  • Bezug nehmend auf 6 und 7 wird in einem Zeitraum, während der Trocknungsschritt die vierte Stufe, insbesondere die fertiggestellte Stufe nach der dritten Stufe erreicht, die Schrumpfung in der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N und die Schrumpfung in der Außenumfangsfläche N2 der Deckschicht N größer als die Schrumpfung in der Mitte in Dickenrichtung der Deckschicht N. Durch eine derartige Schrumpfung, wie in 7 gezeigt ist, wird in der vierten Stufe des Trocknungsschritts die Seitenfläche N3 der Deckschicht N, die durch den Riss F gebildet wird, in einer gekrümmten Form ausgebildet, die in der Schichtausbreitungsrichtung von der Innenseite der Deckschicht N zu deren Außenseite vorsteht. Im Einzelnen ist die Seitenfläche N3 der Deckschicht N in einer hinterschnittenen Form ausgebildet. Es sei angemerkt, dass in der vierten Stufe des Trocknungsschritts die Temperatur der Gussform 10 vorzugsweise bei 100 °C oder mehr gehalten wird. Die Temperatur der Gussform in der vierten Stufe ist jedoch nicht auf die vorgenannte Temperatur eingeschränkt.
  • Wie in 8 und 9 gezeigt ist, wird die Metallschmelze H nach dem obigen Trocknungsschritt im Metallschmelze-Gussschritt auf die Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N in der Gussform 10 gegossen, wodurch das Kristallwasser von Bentonit, das in der Deckschicht N enthalten ist, schnell freigesetzt wird und dadurch die Deckschicht N weiter schrumpft. Dabei wird die Differenz zwischen dem Ausmaß der Schrumpfung der Innenumfangsfläche N1 und der Außenumfangsfläche N2 der Deckschicht N und dem Ausmaß der Schrumpfung in der Mitte der Deckschicht N in Dickenrichtung noch größer.
  • Zusätzlich kann die im Metallschmelze-Gussschritt in die Gussform 10 gegossene Metallschmelze H, also ein Material des Einsatzteils 1, ein Metall mit einem großen spezifischen Gewicht sein, um beim Schleudergießen des Einsatzteils 1 effektiv eine Zentrifugalkraftwirkung bereitzustellen. Beim Material des Einsatzteils 1 kann es sich beispielsweise um Gusseisen, eine Kupferlegierung, eine Zinnlegierung, eine Zinklegierung oder dergleichen handeln. Bei dem Gusseisen handelt es sich im Allgemeinen um eine ternäre Legierung, die Fe (Eisen), C (Kohlenstoff) und Si (Silizium) enthält, und wenn das Material des Einsatzteils 1 ein solches Gusseisen ist, kann es sich bei dem Material um Lamellengraphit-Gusseisen, Kugelgraphit-Gusseisen oder dergleichen handeln.
  • Wenn es sich bei dem Einsatzteil 1 um die Zylinderhülse handelt, kann es sich beim Material des Einsatzteils 1 beispielsweise um Lamellengraphit-Gusseisen handeln, das neben Fe, C und Si zusätzlich Mn (Mangan), P (Phosphor), S (Schwefel) und andere Elemente enthält, um hervorragende Gleiteigenschaften und Verschleißfestigkeit zu erhalten. Darüber hinaus kommt beim Metallschmelze-Gussschritt aufgrund des Risses F die Metallschmelze H mit der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 in Kontakt. Dadurch kann es bei einem Kohlenstoffäquivalent (CE-Wert) der Metallschmelze H von weniger als ungefähr 4,2 zu einer Bildung von Weißeisen durch einen solchen Kontakt kommen. Darüber hinaus kann bei einem Kohlenstoffäquivalent der Metallschmelze H von mehr als ungefähr 4,7 die Graphitgröße gröber werden, wobei eine bemerkenswerte Kristallisation von Primärgraphit auftritt, und darüber hinaus wird ein Graphitfilm auf der Innenumfangsfläche des Einsatzteils 1 ausgebildet. Unter diesem Gesichtspunkt kann das Kohlenstoffäquivalent der Metallschmelze H in einem Bereich von ungefähr 4,2 bis ungefähr 4,7 eingestellt werden.
  • Wie oben beschrieben, umfasst das Verfahren zur Herstellung des Einsatzteils 1 für das Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel den Beschichtungsschritt, den Trocknungsschritt und den Metallschmelze-Gussschritt wie im Vorstehenden; und beim Beschichtungsschritt wird eine Temperatur der Gussform 10 in einem Bereich von ungefähr 140 °C oder mehr und ungefähr 180 °C oder weniger eingestellt, und der Deckschlicker M enthält das feuerfeste Material und das Bindemittel, und der Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker M ist in einem Bereich von mehr als ungefähr 10 Masse% und weniger als ungefähr 15 Masse%.
  • Beim Verfahren zur Herstellung des Einsatzteils 1 für das Umgießen gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird beim Beschichtungsschritt die Temperatur der Gussform 10 in einem Bereich von ungefähr 140 °C oder mehr und ungefähr 180 °C oder weniger eingestellt, und der Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker M übersteigt ungefähr 10 Masse%; und dadurch ist es im Trocknungsschritt möglich, ein unzureichendes Trocknen der Deckschicht N zuverlässig zu verhindern und den Riss F der Deckschicht N sicher dergestalt auszubilden, dass er von der Innenumfangsfläche N1 der Deckschicht N bis zur Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 verläuft. Zudem ist der Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker M geringer als ungefähr 15 Masse%, und dadurch ist es möglich, den Deckschlicker M so zu gießen, dass die gesamte Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 gleichmäßig und sicher mit dem Deckschlicker M beschichtet wird. Dadurch wird es möglich, die Form und die Abmessungen des Oberflächenabschnitts 2 des Einsatzteils 1 zum Umgießen zu stabilisieren und außerdem die Formgenauigkeit des Einsatzteils 1 zum Umgießen deutlich zu verbessern. Somit ist es möglich, das Einsatzteil 1 effizient herzustellen. Bei dem Verfahren zur Herstellung des Einsatzteils 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Seitenfläche 6 des vorstehenden Abschnitts 4 des Oberflächenabschnitts 2 des Einsatzteils 1 wie vorstehend beschrieben in der Amöbenform auszubilden. Dadurch kann in dem Gusserzeugnis das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil 1 und dem umgebenden Metallabschnitt verbessert werden.
  • Bei dem Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der Deckschlicker M ferner den kohlenstoffhaltigen Zusatzstoff. Bei einem solchen Herstellungsverfahren kann durch den im Deckschlicker M enthaltenen kohlenstoffhaltigen Zusatzstoff ein Festfressen der Deckschicht im Oberflächenabschnitt 2 des Einsatzteils 1 für das Umgießen effizient verhindert werden. Außerdem kann das Auftreten der Gasfehler im Oberflächenabschnitt 2 des Einsatzteils 1 unterdrückt werden. Dadurch wird es möglich, die Form und die Abmessungen des Oberflächenabschnitts 2 und eine Gussqualität des Einsatzteils 1 zu stabilisieren und außerdem die Formgenauigkeit des Einsatzteils 1 deutlich zu verbessern.
  • Bei dem Verfahren zur Herstellung des Einsatzteils 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker M in einem Bereich von ungefähr 0,1 Masse% oder mehr bis weniger als ungefähr 0,5 Masse%. Dadurch, dass bei dem Herstellungsverfahren der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker M ungefähr 0,1 Masse% oder mehr beträgt, kann das Auftreten der Gasfehler im Oberflächenabschnitt 2 des Einsatzteils 1 zuverlässig unterdrückt werden. Dadurch, dass der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker M weniger als ungefähr 0,5 Masse% beträgt, kann beim Gießen der Metallschmelze H in die Gussform 10 bei dem Metallschmelze-Gussschritt einem Ablösen der gerissenen Deckschicht N von der Innenumfangsfläche 11 der Gussform 10 aufgrund der Verformung zuverlässig entgegengewirkt werden. Dadurch ist es möglich, die Form und die Abmessungen des Oberflächenabschnitts 2 des Einsatzteils 1 zu stabilisieren und außerdem die Formgenauigkeit des Einsatzteils 1 deutlich zu verbessern. Somit ist es möglich, das Einsatzteil 1 effizient herzustellen.
  • Vorstehend wurden zwar die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, und die vorliegende Erfindung kann basierend auf ihrem technischen Gedanken modifiziert und verändert werden.
  • Beispiele
  • „Beispiele 1 bis 8 und Vergleichsbeispiel 1“
  • Zunächst wurden Deckschichten gemäß Beispiel 1 bis 8 und Vergleichsbeispiel 1 auf gleichartige Weise ausgebildet, mit Ausnahme eines Deckschlickers, der später beschrieben wird. Was das Ausbilden der jeweiligen Deckschicht betrifft, so wurde in einem Beschichtungsschritt der Deckschlicker auf eine Innenumfangsfläche einer Gussform dergestalt aufgebracht, dass eine Dicke der Deckschicht 1,0 mm bis 1,2 mm betrug; und in einem Trocknungsschritt wurde der aufgebrachte Deckschlicker getrocknet und dadurch eine Deckschicht mit Rissen darin ausgebildet. Eine Temperatur der Gussform betrug 150 °C bis 170 °C. Nach dem Trocknungsschritt, also vor einem als Nächstes beschriebenen Metallschmelze-Gussschritt, wurde eine Qualität der Risse in der Deckschicht überprüft. Des Weiteren wurde der Metallschmelze-Gussschritt mit Gießen von Gusseisen auf die Deckschicht an der Innenumfangsfläche einer solchen Gussform unter Verwendung eines Schleudergussverfahrens durchgeführt; danach wurde in einem Rohmaterial eines Einsatzteils, das aus der Gussform herausgezogen wurde, ein Oberflächenabschnitt des Einsatzteils und die an dem Oberflächenabschnitt haftende Deckschicht beobachtet; und bei dieser Beobachtung wurden das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Gasfehler im Oberflächenabschnitt und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Ablösungen der Deckschicht überprüft.
  • Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, wurden in den Deckschichten gemäß den Beispielen 1 bis 8 und dem Vergleichsbeispiel 1 die folgenden Deckschlicker verwendet: In Beispiel 1 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 11,0 Masse% Bentonit und 15,0 Masse% Diatomeenerde enthielt; ein solcher Deckschlicker enthielt keinen kohlenstoffhaltigen Zusatzstoff, wie Kohlenpulver; und in einem solchen Deckschlicker lag ein Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde (= Masse des Bentonits/Masse der Diatomeenerde) bei 0,73.
  • In Beispiel 2 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 11,0 Masse% Bentonit, 15,0 Masse% Diatomeenerde und 0,1 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,73.
  • In Beispiel 3 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 11,0 Masse% Bentonit, 15,0 Masse% Diatomeenerde und 0,2 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,73.
  • In Beispiel 4 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 11,0 Masse% Bentonit, 15,0 Masse% Diatomeenerde und 0,4 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,73.
  • In Beispiel 5 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 11,0 Masse% Bentonit, 15,0 Masse% Diatomeenerde und 0,5 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,73.
  • In Beispiel 6 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 12,0 Masse% Bentonit, 15,0 Masse% Diatomeenerde und 0,2 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,80.
  • In Beispiel 7 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 12,0 Masse% Bentonit, 12,5 Masse% Diatomeenerde und 0,2 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,96.
  • In Beispiel 8 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 12,0 Masse% Bentonit, 7,5 Masse% Diatomeenerde und 0,2 Masse% Kohlenpulver enthielt; und in einem solchen Deckschlicker lag das Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 1,60.
  • In Vergleichsbeispiel 1 wurde ein Deckschlicker verwendet, der 10,0 Masse% Bentonit und 15,0 Masse% Diatomeenerde enthielt; der Deckschlicker enthielt keinen kohlenstoffhaltigen Zusatzstoff, wie Kohlenpulver; und in einem solchen Deckschlicker lag ein Verhältnis der Masse des Bentonits zur Masse der Diatomeenerde bei 0,67.
  • Tabelle 1
    Deckschicht Mischung des Deckschlickers Vor Gießen der Metallschmelze Nach Gießen der Metallschmelze
    Bentonit-Gehalt (Masse%) Diatomeenerde-Gehalt (Masse%) Kohlen - pulver-Gehalt (Masse%) Masse Bentonit / Masse Diatomeenerde Riss in Deckschicht Gasfehler im Oberflächenabschnitt Ablösen der Deckschicht
    Beispiel 1 11,0 15,0 keines 0,73 gut schlecht gut
    Beispiel 2 11,0 15,0 0,1 0,73 gut gut gut
    Beispiel 3 11,0 15,0 0,2 0,73 gut gut gut
    Beispiel 4 11,0 15,0 0,4 0,73 gut gut gut
    Beispiel 5 11,0 15,0 0,5 0,73 gut gut schlecht
    Beispiel 6 11,0 15,0 0,2 0,80 gut gut gut
    Beispiel 7 12,0 12,5 0,2 0,96 gut gut gut
    Beispiel 8 12,0 7,5 0,2 1,60 i. O. gut gut
    Vergleichsbeispiel 1 10,0 15,0 keines 0,67 schlecht schlecht gut
  • Vor dem Gießen der Metallschmelze war die Qualität der Risse in den auf den Innenumfangsflächen der Gussformen unter Verwendung der Deckschlicker der Beispiele 1 bis 8 und des Vergleichsbeispiels 1 ausgebildeten Deckschichten wie in Tabelle 1 gezeigt. Zudem war nach dem Metallschmelze-Gussschritt in den Rohmaterialien der Einsatzteile, bei welchen die aus den Deckschlickern der Beispiele 1 bis 8 und des Vergleichsbeispiels 1 erhaltenen Deckschichten an den Oberflächenabschnitten der Einsatzteile hafteten, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Ablösungen der Deckschicht und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Gasfehlern im Oberflächenabschnitt wie in Tabelle 1 gezeigt. Es sei angemerkt, dass in Tabelle 1 hinsichtlich der Qualität der Risse vor dem Gießen der Metallschmelze ein Fall, in dem sich alle Risse von der Innenumfangsfläche der Deckschicht zur Innenumfangsfläche der Gussform erstrecken, als „gut“ angegeben ist; ein Fall, in dem sich nicht alle Risse, aber mehr als die Hälfte der Risse von der Innenumfangsfläche der Deckschicht zur Innenumfangsfläche der Gussform erstrecken, als „i. O.“ angegeben ist; und ein Fall, in dem sich mehr als die Hälfte der Risse nicht von der Innenumfangsfläche der Deckschicht zur Innenumfangsfläche der Gussform erstrecken, als „schlecht“ angegeben ist. Zudem ist in Tabelle 1 hinsichtlich des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Gasfehlern im Oberflächenabschnitt und dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Ablösungen der Deckschicht nach dem Metallschmelze-Gussschritt ein Fall, in welchem die Gasfehler nicht auftreten und keine Ablösung vorliegt, als „gut“ angegeben, und ein Fall, in welchem Gasfehler auftreten und Ablösungen vorliegen, ist mit „schlecht“ angegeben.
  • Bezug nehmend auf Tabelle 1 erstrecken sich in den Deckschichten gemäß den Beispielen 1 bis 7 alle Risse von der Innenumfangsfläche der Deckschicht bis zur Innenumfangsfläche der Gussform. Zusätzlich erstrecken sich in der Deckschicht gemäß Beispiel 8 mehr als die Hälfte der Risse von der Innenumfangsfläche der Deckschicht bis zur Innenumfangsfläche der Gussform. Bei denjenigen Einsatzteilen, die unter Verwendung der Deckschichten gemäß den Beispielen 1 bis 8 hergestellt wurden, insbesondere der Deckschichten gemäß den Beispielen 1 bis 7 konnten die Seitenflächen der vorstehenden Abschnitte in der Amöbenform ausgebildet werden. Dagegen erstreckte sich in der Deckschicht gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 kein Riss von der Innenumfangsfläche der Deckschicht bis zur Innenumfangsfläche der Gussform. Bei einem Einsatzteil, das unter Verwendung der Deckschicht gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt wurde, konnte die Seitenfläche des vorstehenden Abschnitts nicht in der Amöbenform ausgebildet werden.
  • Somit wurde bestätigt, dass, wenn der Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker, insbesondere Bentonit, 10 Masse% überschritt, die Risse in der Deckschicht ausgebildet werden konnten, um die Seitenfläche des vorstehenden Abschnitts des Einsatzteils in einer Amöbenform auszubilden. Ferner wurde bestätigt, dass, wenn das Verhältnis der Masse des Bindemittels, insbesondere Bentonit, zu der Masse des feuerfesten Materials, insbesondere der Diatomeenerde, in einem Bereich von 0,7 bis 1,5 lag, die Risse in der Deckschicht dergestalt ausgebildet werden konnten, dass mit größerer Sicherheit die Seitenfläche des vorstehenden Abschnitts des Einsatzteils in der Amöbenform ausgebildet wurde.
  • Bezug nehmend auf Tabelle 1 traten in den Deckschichten gemäß den Beispielen 2 bis 5 keine Gasfehler auf. In den Deckschichten gemäß Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 traten Gasfehler auf. Somit wurde bestätigt, dass das Auftreten der Gasfehler unterdrückt werden konnte, wenn der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker, insbesondere des Kohlenpulvers, 0,1 Masse% oder mehr betrug. Ferner kam es bei den Deckschichten gemäß den Beispielen 2 bis 4 nicht zu Ablösungen der Deckschicht. In der Deckschicht gemäß Beispiel 5 kam es zu Ablösungen der Deckschicht. Somit wurde bestätigt, dass das Auftreten von Ablösungen der Deckschicht unterdrückt werden konnte, wenn der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker, insbesondere des Kohlenpulvers, weniger als 0,5 Masse% betrug. Im Speziellen wurde bestätigt, dass der Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 Masse% oder mehr bis weniger als 0,5 Masse% liegt, um sowohl die Gasfehler als auch ein Ablösen der Deckschicht zu un terdrücken.
  • „Beispiel 9“
  • In Beispiel 9 wurde eine Beziehung zwischen Verhältnissen von Flächeninhalten von Stirnflächen zu Flächeninhalten von virtuellen Ebenen bei mehreren Einsatzteilen überprüft, oder anders ausgedruckt, eine Beziehung zwischen den Flächenanteilen der Stirnflächen und den relativen Haftfestigkeiten der Einsatzteile für umgebende Metallelemente. Es sei angemerkt, dass die mehreren Einsatzteile gemäß Beispiel 9 die gleichen wie im obigen Ausführungsbeispiel sind, sofern im Folgenden nichts anderes angegeben ist.
  • Ein Material des jeweiligen Einsatzteils gemäß Beispiel 9 ist Lamellengraphit-Gusseisen, das neben Fe, C und Si zusätzlich Mn, P, S und andere Elemente enthält. Als Material für das umgebende Metallteil wurde eine Aluminiumlegierung gewählt. Weiterhin wird die relative Haftfestigkeit als ein Verhältnis einer Haftfestigkeit (MPa) des Einsatzteils gemäß Beispiel 9 zu einer Referenzhaftfestigkeit (MPa) des Einsatzteils bestimmt, die minimal benötigt wird (= Haftfestigkeit des Einsatzteils gemäß Beispiel 9 / Referenzhaftfestigkeit des Einsatzteils). Falls die Haftfestigkeit des Einsatzteils gemäß Beispiel 9 gleich der Referenzhaftfestigkeit des Einsatzteils ist, wird also die relative Haftfestigkeit 1,0, und in 12, die später beschrieben wird, ist ein solcher Fall durch eine dicke Linie W angegeben.
  • Die Haftfestigkeit des Einsatzteils gemäß Beispiel 9 wurde in der folgenden Weise gemessen: Im Speziellen wurde aus jedem Einsatzteil ein Prüfstück mit einer Haftfläche in einem Bereich von 300 mm2 bis 500 mm2 ausgeschnitten; die Oberfläche des umgebenden Metallelements und die Oberfläche des Einsatzteils im Prüfstück wurden jeweils mit einem wärmehärtenden Klebstoff auf Epoxidbasis an einem Streckwerkzeug befestigt; und das Prüfstück wurde einem vertikalen Ablösetest unterzogen, bei dem das Streckwerkzeug unter Verwendung einer Präzisionsuniversalprüfmaschine in einer Richtung senkrecht zur Haftfläche gezogen wurde. Die Haftfestigkeit wurde als ein Wert bestimmt, der durch Dividieren der Maximalbelastung zu dem Zeitpunkt, zu dem sich das umgebende Metallelement und das Einsatzteil voneinander lösten, durch einen Flächeninhalt der Haftfläche des Prüfstücks vor der Prüfung erhalten wurde.
  • Darüber hinaus zeigte bei dem Einsatzteil, wenn der Flächenanteil der Stirnfläche 45 % überschritt, die relative Haftfestigkeit eine abnehmende Tendenz. Aus diesem Grund wird zur Überprüfung eines besonders bevorzugten Bereichs des Flächenanteils der Stirnfläche basierend auf der ansteigenden Tendenz der relativen Haftfestigkeit der Flächenanteil der Stirnfläche der mehreren Einsatzteilen gemäß Beispiel 9 in einem Bereich von mehr als 0 % und 45 % oder weniger gewählt.
  • Die Beziehung zwischen den Flächenanteilen der Stirnflächen der mehreren Einsatzteile gemäß Beispiel 9 und den relativen Haftfestigkeiten dieser Einsatzteile zu den umgebenden Metallelementen war wie in 12 gezeigt. 12 ist ein Diagramm, in dem der Flächenanteil (in %) der Stirnfläche auf der horizontalen Achslinie X und die relative Haftfestigkeit auf der vertikalen Achslinie Y aufgetragen ist. Die Daten der mehreren Einsatzteile sind in dem Diagramm aufgetragen, und außerdem ist eine polynomiale Näherungskurve Z eingezeichnet (durch eine gestrichelte Linie angegeben), die auf diesen Daten basiert.
  • Bezug nehmend auf die polynomiale Näherungskurve Z der 12 ist die relative Haftfestigkeit im Wesentlichen konstant, wenn der Flächenanteil der Stirnfläche in einem Bereich von mehr als 0 % und weniger als 5 % liegt. Wenn der Flächenanteil der Stirnfläche auf 5 % oder mehr ansteigt, beginnt die relative Haftfestigkeit zu steigen. W wenn der Flächenanteil der Stirnfläche auf 15 % oder mehr ansteigt, steigt die relative Haftfestigkeit stark an. Wenn der Flächenanteil der Stirnfläche auf 15 % oder mehr ansteigt, ist eine relative Haftfestigkeit von 1,5 oder mehr gesichert. Somit wurde bestätigt, dass sich das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt in dem Gusserzeugnis verbessern ließ, wenn der Flächenanteil der Stirnfläche 5 % oder mehr betrug. Ferner wurde bestätigt, dass sich das Haftvermögen zwischen dem Einsatzteil und dem umgebenden Metallabschnitt in dem Gusserzeugnis weiter verbessern ließ, wenn der Flächenanteil der Stirnfläche in einem Bereich von 15 % oder mehr und 45 % oder weniger lag.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Einsatzteil zum Umgießen (Einsatzteil)
    2
    Oberflächenabschnitt
    3
    Bodenabschnitt
    4
    vorstehender Abschnitt
    5
    Stirnfläche
    6
    Seitenfläche
    7
    vertiefter Abschnitt
    8
    Sackloch
    8a
    Mitte
    8b
    äußerster Umfangsabschnitt
    10
    Gussform
    10a
    Achslinie
    11
    Innenumfangsfläche
    M
    Deckschlicker
    N
    Deckschicht
    N1
    Innenumfangsfläche
    H
    Riss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2001170755 A [0007]
    • JP 2003326353 A [0007]

Claims (11)

  1. Einsatzteil zum Umgießen, aufweisend einen Oberflächenabschnitt, der dazu eingerichtet ist, dass eine für das Umgießen zu verwendende Metallschmelze darauf gegossen wird, wobei der Oberflächenabschnitt aufweist: einen Bodenabschnitt und einen vorstehenden Abschnitt, der von dem Bodenabschnitt vorsteht, der vorstehende Abschnitt aufweist: eine Stirnfläche, die an einer Stirnseite in einer Vorsprungsrichtung des vorstehenden Abschnitts angeordnet ist, und eine Seitenfläche, die sich zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche erstreckt und eine Kontur eines Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts in einer Oberflächenerstreckungsrichtung bildet, wobei die Oberflächenerstreckungsrichtung als eine Richtung definiert ist, in der sich der Oberflächenabschnitt erstreckt, die Seitenfläche mehrere vertiefte Abschnitte aufweist, wobei jeder vertiefte Abschnitt in einer Bogenform ausgebildet ist, die in der Oberflächenerstreckungsrichtung von einer Außenseite des vorstehenden Abschnitts zu einer Innenseite des vorstehenden Abschnitts vertieft ist, und die Kontur des Außenumfangs des vorstehenden Abschnitts derart in einer Amöbenform ausgebildet ist, dass die mehreren vertieften Abschnitte entlang einer Außenumfangsrichtung des vorstehenden Abschnitts durchgängig verbunden sind.
  2. Einsatzteil nach Anspruch 1, wobei der vorstehende Abschnitt ein Sackloch aufweist, das in der Vorsprungsrichtung von der Stirnfläche zum Bodenabschnitt hin reicht.
  3. Einsatzteil nach Anspruch 2, wobei eine Innenumfangsfläche des Sacklochs eine vertiefte Form aufweist, die von einer Mitte in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs zu einer Außenseite in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs hin vertieft ist und zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche des vorstehenden Abschnitts angeordnet ist.
  4. Einsatzteil nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Durchmesser einer virtuellen Kreislinie, die in einer Kreisform um die Mitte in der Oberflächenerstreckungsrichtung des Sacklochs entlang zweier äußerster Umfangsabschnitte des Sacklochs an einer Position verläuft, die in der Vorsprungsrichtung der Stirnfläche entspricht, in einem Bereich von 0,5 mm oder mehr bis 8,0 mm oder weniger liegt.
  5. Einsatzteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine Tiefe des Sacklochs zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche in der Vorsprungsrichtung in einem Bereich von 0,5 mm oder mehr bis 5,0 mm oder weniger liegt.
  6. Einsatzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Höhe des vorstehenden Abschnitts zwischen dem Bodenabschnitt und der Stirnfläche in der Vorsprungsrichtung in einem Bereich von 0,5 mm oder mehr bis 5,0 mm oder weniger liegt.
  7. Einsatzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Verhältnis eines Flächeninhalts der Stirnfläche relativ zu einem Flächeninhalt einer virtuellen Ebene, die derart definiert ist, dass sie sich an der Position, die in der Vorsprungsrichtung der Stirnfläche entspricht, über die gesamte Oberfläche des Oberflächenabschnitts ausdehnt, in einem Bereich von 5 % oder mehr bis 60 % oder weniger liegt.
  8. Einsatzteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Stirnfläche des vorstehenden Abschnitts in einer Form entlang einer Innenumfangsfläche einer zylinderförmigen Gussform ausgebildet ist.
  9. Verfahren zum Herstellen eines Einsatzteils zum Umgießen, umfassend: einen Beschichtungsschritt mit Drehen einer um eine Achslinie zentrierten, zylinderförmigen Gussform um die Achslinie und Gießen eines Deckschlickers auf eine Innenumfangsfläche der Gussform; einen Trocknungsschritt mit Trocknen des gegossenen Deckschlickers, um eine Deckschicht mit darin gebildeten Rissen auszubilden; und einen Metallschmelze-Gussschritt mit Drehen der Gussform um die Achslinie und Gießen einer Metallschmelze auf eine Innenumfangsfläche der Deckschicht, wobei bei dem Beschichtungsschritt eine Temperatur der Gussform in einem Bereich von 140 °C oder mehr bis 180 °C oder weniger eingestellt wird, der Deckschlicker ein feuerfestes Material und ein Bindemittel enthält, und ein Gehalt des Bindemittels im Deckschlicker in einem Bereich von mehr als 10 Masse% bis weniger als 15 Masse% liegt.
  10. Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils nach Anspruch 9, wobei der Deckschlicker einen kohlenstoffhaltigen Zusatzstoff enthält.
  11. Verfahren zum Herstellen des Einsatzteils nach Anspruch 10, wobei ein Gehalt des kohlenstoffhaltigen Zusatzstoffs im Deckschlicker in einem Bereich von 0,1 Masse% oder mehr bis weniger als 0,5 Masse% liegt.
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