DE19750687A1 - Method for casting in inserted parts - Google Patents

Method for casting in inserted parts

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Gerhard Neutz
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Abstract

Roughness peaks forming undercuts (20, 22) oriented essentially perpendicular to the enveloping outer contour (14) are produced on the part surfaces (10, 12) by additional blasting with a granulate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eingießen von Eingußteilen, insbesondere von Zylinderlaufbüchsen, Lagerbrücken, Gewindeverstärkungen o. dgl., in Leichtmetallegierung, wie z. B. Aluminium- oder Magnesiumlegierung, wobei die Eingußteile mit einer Oberflächenstrukturierung mit zur einhüllenden Außenkontur des Eingußteils senkrechten oder geneigten Teilflächen versehen werden, um beim Eingießen eine Verklammerung des Eingußteils im Umguß zu erreichen.The invention relates to a method for pouring Castings, especially cylinder liners, Bearing bridges, thread reinforcements or the like, in Light metal alloy, such as B. aluminum or Magnesium alloy, the castings with a Surface structuring with an enveloping outer contour of the pouring part vertical or inclined partial surfaces to be provided in order to clamp the To achieve the casting in the casting.

Beim Eingießen von Eingußteilen im Druckgießverfahren, insbesondere im klassischen Druckgießverfahren, aber auch im Squeeze-Casting-, Tixocasting- oder im Mitteldruckverfahren ist man bestrebt, eine optimale Bindung des Eingußteils im Umguß zu erreichen. Bspw. ist es nahezu unmöglich zwischen Grauguß-Teilen oder Messing- Teilen und dem Umguß eine metallurgische Bindung herzustellen, so daß die Einbindung des Eingußteils fast ausschließlich durch sog. Verklammerungseffekte bewirkt wird.When pouring cast parts in the die casting process, especially in the classic die casting process, but also in squeeze casting, tixocasting or in  Medium pressure processes are striving to achieve an optimal To achieve binding of the casting in the casting. E.g. is it is almost impossible between gray cast iron parts or brass Parts and the casting a metallurgical bond produce so that the integration of the casting part almost exclusively caused by so-called bracketing effects becomes.

Es ist bekannt, Eingußteile mit Oberflächenstrukturen, wie Rippen, Nocken oder schwalbenschwanzförmigen Strukturen zu versehen, welche eine Verklammerung des Eingußteils im Umguß bewirken sollen.It is known to cast parts with surface structures, such as Ribs, cams or dovetail structures too provided which a clamping of the casting in Should cause castings.

Es ist desweiteren bekannt, Eingußteile durch Strahlen aufzurauhen, wobei durch Materialabtrag eine Oberflächenrauigkeit erzeugt wird. Eine andere Möglichkeit, eine Oberflächenstruktur herzustellen, ist der sog. Rauguß; dieser ist jedoch nur in Verbindung mit Grauguß durchführbar.It is also known to cast parts by blasting to roughen, with a material removal Surface roughness is generated. Another possibility, To produce a surface structure is the so-called Rough cast iron; however, this is only in connection with gray cast iron feasible.

Es hat sich gezeigt, daß das Eingießen von Eingußteilen in Leichtmetallegierung noch nicht hinreichend beherrscht wird. Der mechanische Formschluß wie auch ein guter Wärmeübergang zwischen dem Eingußteil und dem Umguß werden in nicht hinreichendem Maße erreicht. Durch die Oberflächenstrukturierung kann ein Lösen des Eingußteils in Richtung der einhüllenden Außenkontur, also bspw. in Längsrichtung einer Zylinderlaufbüchse in den meisten Fällen verhindert werden, senkrecht zur einhüllenden Außenkontur also in radialer Richtung der Zylinderlaufbüchse ist dies jedoch oftmals nicht möglich, so daß sich der Umguß beim Erstarren von der Oberfläche des Eingußteils ablösen kann. Dies bringt bei Gußstücken, wo hohe Kräfte übertragen werden, bspw. im Bereich der Lagerstuhlbrücken von Motorblöcken, erhebliche Probleme mit sich.It has been shown that the pouring of castings not yet adequately mastered in light metal alloy becomes. The mechanical form fit as well as a good one Heat transfer between the casting and the casting are insufficiently achieved. Through the Surface structuring can loosen the cast part  in the direction of the enveloping outer contour, for example in Longitudinal direction of a cylinder liner in most Cases are prevented from being perpendicular to the envelope Outer contour so in the radial direction However, this is often not possible with the cylinder liner, so that the overmoulding freezes from the surface of the cast part can peel off. This brings with castings, where high forces are transmitted, for example in the area of Bearing block bridges of engine blocks, significant problems with yourself.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bindung zwischen Eingußteilen und Leichtmetallumguß weiter zu verbessern.Proceeding from this, the present invention is the Task based on the bond between the castings and Light metal casting continues to improve.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch zusätzliches Strahlen der Oberflächenstrukturierung unter verdrängender Verformung Rauspitzen in den Teilflächen erzeugt werden, die im Wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur des Eingußstücks Hinterschnitte bilden, die vom Umguß ausgefüllt werden.This task is initiated in a procedure described type according to the invention solved in that by additional blasting of the surface structuring with displacing deformation Partial surfaces are created that are substantially perpendicular for the enveloping outer contour of the casting Form undercuts that are filled in by the casting.

Mit der Erfindung wurde erkannt, daß eine makroskopische Oberflächenstrukturierung, die bspw. in der Größenordnung 0,5 bis 2 mm betragen kann jedoch nicht hierauf beschränkt ist, durch Strahlen derart aufgeraut werden kann, daß sich quer oder im wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur Hinterschnitte bilden, die dann vom Umguß ausgefüllt werden und ein Ablösen des Umgusses von der Oberfläche des Eingußteils verhindern.With the invention it was recognized that a macroscopic Surface structuring, for example in the order of magnitude However, 0.5 to 2 mm cannot be limited to this  is can be roughened by blasting in such a way that across or substantially perpendicular to the envelope Form the outer contour of undercuts, which are then cast to be filled in and a detachment of the casting from the Prevent the surface of the casting.

Die Oberflächenstrukturierung mit zur einhüllenden Außenkontur geneigten Teilflächen kann in an sich bekannter Weise ringförmig, gewindeförmig oder in der Form von Längsrillen oder sich kreuzenden Rillen (Waffelung) oder rombenförmig, tetraederförmiger oder kegelstumpfförmig durch entsprechende Erhebungen oder Vertiefungen ausgebildet werden. Diese Strukturen können durch spanende Bearbeitung, Rollen, Walzen, Schmieden, Strangpressen oder Gießen erzeugt werden. Die Oberflächenstrukturen werden dann nach der Erfindung vorzugsweise unter Verwendung spitzkörnigen Granulats derart verdrängend verformt, daß sich in den Teilflächen Rauspitzen ausbilden, die Hinterschnitte bilden.The surface structuring with the envelope The outer contour of the inclined partial surfaces can be known Way ring-shaped, thread-like or in the form of Longitudinal grooves or intersecting grooves (waffles) or rombe-shaped, tetrahedral or frustoconical through appropriate surveys or deepening be formed. These structures can be machined Machining, rolling, rolling, forging, extrusion or Casting are generated. The surface structures are then according to the invention preferably using pointed granules so deformed that form out in the partial areas that Make undercuts.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Größe der Rauspitzen der Hinterschnitte etwa das 0,05 bis 0,2-fache der Größe bzw. Tiefe der Oberflächenstrukturierung betragen oder anders ausgedrückt, die Oberflächenstrukturierung etwa fünf- bis zwanzigmal größer gewählt wird als die durch Strahlen erzeugten Rauigkeitsstrukturen. It has proven beneficial if the size of the Pointing out the undercuts about 0.05 to 0.2 times the size or depth of the surface structuring or in other words, the surface structuring, for example is chosen five to twenty times larger than that by Rays created roughness structures.  

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das Strahlen im Wesentlichen senkrecht zu den Teilflächen der Oberflächenstrukturierung durchgeführt wird. Hierdurch wird erreicht, daß eine maximale verdrängende Verformung im Bereich der Teilflächen erreicht wird. Demgegenüber hätte eine im Wesentlichen tangentiale Auftreffrichtung des Strahls auf einer Teilfläche eine weitgehend abrasive Wirkung.It proves to be particularly advantageous if that Rays essentially perpendicular to the partial surfaces of the Surface structuring is carried out. This will achieves that a maximum displacement deformation in Area of the partial areas is reached. In contrast an essentially tangential direction of impact of the A largely abrasive jet on a partial surface Effect.

Bei einer komplexstrukturierten Oberfläche wird vorgeschlagen, daß die Strahlrichtung etwa senkrecht zur einhüllenden Außenkontur des Eingußteils gewählt wird, damit sich solchenfalls ein größtmöglicher Grad an verdrängender Verformung im Bereich der Teilflächen erreichen läßt.With a complex structured surface suggested that the beam direction approximately perpendicular to enveloping outer contour of the cast part is selected, so that in this case the greatest possible degree displacing deformation in the area of the partial surfaces can be achieved.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung zeigt:Further features, details and advantages of the invention result from the graphic representation and following description of the invention Procedure. The drawing shows:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zylinderlaufbüchse aus übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung; Figure 1 is a perspective view of a cylinder liner made of hypereutectic aluminum-silicon alloy.

Fig. 2 eine ausschnittsweise Vergrößerung der Oberfläche der Zylinderlaufbüchse; Fig. 2 is a partial enlargement of the surface of the cylinder liner;

Fig. 3 und 4 eine schematische Darstellung des Strahlen der Teilflächen der Oberfläche. FIGS. 3 and 4 is a schematic representation of the beam of the partial areas of the surface.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand einer Zylinderlaufbüchse aus übereutektischer Aluminium- Silizium-Legierung beschrieben. Die in einem separaten Gießprozeß hergestellte Zylinderlaufbüchse 2 wird bspw. durch spanabhebende Bearbeitung mit einer rillenförmigen Oberflächenstrukturierung 4 versehen, die aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Die Oberflächenstrukturierung 4 ist so ausgebildet, daß die jeweiligen Erhebungen 6 bzw. Vertiefungen 8 von in erster Näherung ebenen Teilflächen 10, 12 begrenzt werden, die zu einer imaginären einhüllenden Außenkontur 14 der Zylinderlaufbüchse 2 geneigt angeordnet sind.The method according to the invention is described below using a cylinder liner made of hypereutectic aluminum-silicon alloy. The cylinder liner 2 produced in a separate casting process is provided, for example by machining, with a grooved surface structure 4 , which can be seen in FIG. 2. The surface structuring 4 is designed in such a way that the respective elevations 6 or depressions 8 are delimited by partial surfaces 10 , 12 which are flat in a first approximation and which are arranged inclined to an imaginary enveloping outer contour 14 of the cylinder liner 2 .

Zur Verbesserung der Bindung des Eingußteils in dem Leichtmetallumguß, der im dargestellten Fall von einer gut vergießbaren untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird, wird die Oberfläche der Zylinderlaufbüchse 2 mit einem spitzkörnigen Granulat gestrahlt. Hierbei wird das Material an der tatsächlichen geometrischen Oberfläche der Teilflächen 10, 12 derart verformt, daß im Wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur 14 Hinterschneidungen 20, 22 gebildet werden.To improve the binding of the casting in the light metal casting, which is formed in the case shown by a well castable hypoeutectic aluminum-silicon alloy, the surface of the cylinder liner 2 is blasted with a pointed granulate. In this case, the material on the actual geometric surface of the partial surfaces 10 , 12 is deformed in such a way that undercuts 20 , 22 are formed essentially perpendicular to the enveloping outer contour 14 .

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Strahlrichtung 16, wie in der Fig. 3 angedeutet, im Wesentlichen senkrecht zu den Teilflächen 10 verläuft. Hierbei werden die Teilflächen 12 nicht vom Strahl erfaßt. Es besteht daher nicht die Gefahr, daß das spitzkörnige Granulat auf die Teilflächen 12 im Wesentlichen tangential auftrifft und einen unerwünschten abrasiven Abtrag bewirkt. Bei einer komplexen Oberflächenstruktur oder bei einer weniger steil verlaufenden Orientierung der Teilflächen 10, 12, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Strahlrichtung 16 etwa senkrecht zur einhüllenden Außenkontur 14 der Zylinderlaufbüchse auftrifft. Das Strahlmittel wird wie durch die Pfeile 18 angedeutet von einer Teilfläche 10 reflektiert und auf die andere Teilfläche 12 geleitet. Es hinterläßt hierbei Verwerfungen bzw. Aufrauungen in den Teilflächen 10, 12, die in der Fig. 4 durch gestrichelte Linien angedeutet sind und Hinterschnitte 20, 22 ausbilden.It proves to be advantageous if the beam direction 16 , as indicated in FIG. 3, runs essentially perpendicular to the partial surfaces 10 . Here, the partial areas 12 are not captured by the beam. There is therefore no danger that the pointed granules will hit the partial surfaces 12 essentially tangentially and cause undesired abrasive removal. With a complex surface structure or with a less steep orientation of the partial surfaces 10 , 12 , as indicated in FIG. 4, it can prove to be advantageous if the beam direction 16 strikes approximately perpendicular to the enveloping outer contour 14 of the cylinder liner. As indicated by the arrows 18, the blasting agent is reflected from one partial surface 10 and directed onto the other partial surface 12 . It leaves warping or roughening in the partial surfaces 10 , 12 , which are indicated in FIG. 4 by dashed lines and form undercuts 20 , 22 .

Durch diese zur einhüllenden Außenkontur 14 im Wesentlichen senkrechten Hinterschnitte 20, 22 wird ein Ablösen des Umgusses in radialer Richtung der Zylinderlaufbüchse verhindert.These undercuts 20 , 22 , which are essentially perpendicular to the enveloping outer contour 14 , prevent detachment of the encapsulation in the radial direction of the cylinder liner.

Claims (5)

1. Verfahren zum Eingießen von Eingußteilen, insbesondere von Zylinderlaufbüchsen, Lagerbrücken, Gewindeverstärkungen, in Leichtmetallegierung, wie z. B. Aluminium- oder Magnesiumlegierung, wobei die Eingußteile mit einer Oberflächenstrukturierung mit zur einhüllenden Außenkontur des Eingußteils senkrechten oder geneigten Teilflächen versehen werden, um beim Eingießen eine Verklammerung des Eingußteils im Umguß zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, daß durch zusätzliches Strahlen der Oberflächenstrukturierung (4) unter verdrängender Verformung Rauspitzen in den Teilflächen (10, 12) erzeugt werden, die im Wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur (14) des Eingußstücks Hinterschnitte (20, 22) bilden, die vom Umguß ausgefüllt werden.1. Process for casting in castings, in particular cylinder liners, bearing bridges, thread reinforcements, in light metal alloy, such as. B. aluminum or magnesium alloy, the cast parts are provided with a surface structuring with perpendicular to the enveloping outer contour of the cast part or inclined surfaces to achieve a clamping of the cast part in the casting during casting, characterized in that by additional blasting the surface structuring ( 4 ) with displacing deformation, spikes are produced in the partial surfaces ( 10 , 12 ), which form undercuts ( 20 , 22 ) substantially perpendicular to the enveloping outer contour ( 14 ) of the cast-in piece, which are filled in by the casting. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlmittel spitzkörnige Granulate verwendet werden. 2. The method according to claim 1, characterized in that that used as granular pointed granules become.   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Rauspitzen der Hinterschnitte (20, 22) etwa das 0,05 bis 0,2-fache der Größe bzw. Tiefe der Oberflächenstrukturierung beträgt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the size of the tips of the undercuts ( 20 , 22 ) is approximately 0.05 to 0.2 times the size or depth of the surface structuring. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlen im wesentlichen senkrecht zu den Teilflächen der Oberflächenstrukturierung durchgeführt wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized that the blasting essentially perpendicular to the partial areas of the Surface structuring is carried out. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlen etwa senkrecht zur einhüllenden Außenkontur (14) des Eingußteils (2) durchgeführt wird.5. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the blasting is carried out approximately perpendicular to the enveloping outer contour ( 14 ) of the cast part ( 2 ).
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