DE2253874A1

DE2253874A1 - Wear resistant lining - in aluminium bush cast in split mould - with steel-metallized aluminium cylinder

Info

Publication number: DE2253874A1
Application number: DE19722253874
Authority: DE
Inventors: Tameichi Imagawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-25
Filing date: 1972-11-03
Publication date: 1973-11-15
Also published as: JPS5429971B2; DE2253874B2; JPS491429A; DE2253874C3

Abstract

A wear- and heat-resistant lining inside an aluminium bush is produced by spraying mild steel on a hollow suport cylinder of aluminium is poured around it to form a bearing mould, aluminium is poured around it to form a bearing shell. After removal from the mould, the core is pushed out from the finished bearing or cylinder liner.

Description

Verfahren zum Berstellen einer genauen Bobruhgsfläche und nach dem Verfahren hergestellte Erzeugnisse Die Erfindung betrifft Verfahren zum Erzeugen von eine hohe Genauigkeit aufwiezenhden Bohrungsflächen und insbesondere ein Verfahren, das es ermöglicht, eine harte, hohen Temperstuen standhaltende, verschleißfeste Bohrungs-und Wandfläche auf der Innenseite eines Zylinders zu erzswugen, der aus netallm z.B. Aluminium oder Aluminiumlegierungen besteht, und gemäß wilchem eine mittels eines brachte Werkstoffschicht in den metallzylinder überführt wird, und nach diesem Verfahren hergestellte Frzeugnisse, Selche Verfahren zum Öberführen oder Transplantieren von Öberzügen sind berezte bekiannt. Method for creating an exact Bobruhgsfläche and after Process Manufactured Products The invention relates to processes for manufacturing of a high accuracy aufwiezenhden bore surfaces and in particular a method, which makes it possible to withstand a hard, high tempering, wear-resistant Bore and wall surface on the inside of a cylinder to ore out of netallm e.g. aluminum or aluminum alloys, and according to wilchem one is transferred into the metal cylinder by means of a material layer, and Products manufactured according to this process, Same process for transferring or transplanting of overcoats are well known.

Bei einem dieser bekannten Verfahren wird eine massive Stange aus Metall, die gewöhnlich aus Stahl besteht, und auf die eine Schicht aufgespritzt wird, um einen Formkern aus Metall zu erzeugen, Beim Gebrauch eines solchen Metalformkerns in Gestalt einer massiven Metall stange ergeben sich verschiedene Nachteile. Erstens ist der Formkern aus dem Metall massiv, und daher weist er nur eine schlechte Wärmeleitfähigkeit auf, so daß der Werkstoff der aufgespritzten Schicht während des Spritzvorgangs örtlich überhitzt wird, und daß daher die Gefahr eines aufreißene der aufgespritzten Öbrzugsschicht besteht. Zweitens wird nach dem aufspritzen des Werkstoffs die Temperatur der aufgebrschten Schicht höher als diejenige des Formkerns aus Metall, , und daher kann sich die aufgespritzte Schicht während des Abkühlens nicht ungehindert zusammenziehen oder schrumpfen, so daß in dem Überzug in der Umfangsrichtung wirkende Zugspannungen zurückbleiben. Drittens zeigt e scih, daß nach dem Umgießen der aufgespritzten Schicht mit Aluminium oder eineer Aluminiumlegierung die Schicht, die zwischen dem Formkern aus Metall und dem Gußstück liegt, in Rihctung i9hrer Mittensbmessung einer Durchkbesanspruchung ausgesetzt wird, , und daß daher die aufgespritzte Schicht mit- ihrer Außenfläche des die Form vildenden metalkerns so fest verbunden ist, daß es äußerst schwierig ist, den Letallkern aus dem aufgespritzten Öberzug zu entfernen. In one of these known methods, a solid rod is made Metal, usually made of steel, sprayed onto one layer is used to produce a mandrel made of metal, When using such a metal mandrel in the form of a solid metal rod there are various disadvantages. First the mold core made of the metal is solid, and therefore it has only poor thermal conductivity on, so that the material of the sprayed-on layer during the spraying process is locally overheated, and that therefore the risk of tearing open the sprayed There is an oil layer. Second, after the material has been sprayed on, the temperature the exposed layer is higher than that of the metal core, and therefore the sprayed-on layer cannot contract unhindered during cooling or shrink so that tensile stresses acting in the circumferential direction in the coating lag behind. Thirdly, it shows that after casting around the sprayed-on layer with aluminum or an aluminum alloy the layer between the mandrel made of metal and the casting lies, in the direction of their center dimension, a through-going stress is exposed, and that therefore the sprayed-on layer with its outer surface of the shape forming metal core is so tightly bound that it is extremely difficult is to remove the lethal core from the sprayed-on coating.

Schlief3lich wird nach dem Entfernen des metallkerna die aufgespritzte Schicht von den in der richtung ihres Umfahge wirkenden Zugspannungen entlastet, so daß sie ungebindert schrumpfen kann, wobei ein Spalt zwischen der äußeren Umfangsfläche der aufgespritzten Schicht und dem Gußteil entsteht, dieeser Spalt weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, und hieraus ergeben sich verschiedane nachteile, wenn man verskucht, das Gußt eil mit einer geauen Be3hrungsfläche zu verschen.Finally, after removing the metal core, the sprayed on Layer relieved of the tensile stresses acting in the direction of its periphery, so that it can shrink freely with a gap between the outer peripheral surface between the sprayed-on layer and the cast part, this gap has a small one Thermal conductivity, and this results in various disadvantages if you tries to give away the casting with an even surface.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehen genannter nachtelle zu vermeiden und ein verbessertes @@unsptantationsverfahren zu schaffen, das es ermöglicht, eine genaue Bohrungsfläche unter Benutzung eines hohlen zylindrischen Stützgliedes zu erzeugen, das als Bormkern aus Metall mit einem aufgespritzten tberzug versehen wird, und das sich leicht aus dem die Form bildenden Eiern entfernen läßt, ohne daß die aufgespritzte Schicht beschädigt wird. Ferner soll ein Verfahren zum Erzeugen einer genauen Zylinderbohrungsfläche geschaffen werden, bei dem die Bohrungsfläche eine äußerst hohe Glätte erhält und so genau wird, daß es höchstens nur noch erforderlich ist, einen einfachen Honvorgang durchzuführen, um die Bohrungsfläche fertigzustellen. Weiterhin soll ein Verfahren zum Herstellen einer gegossenen Zylinderlaufbuchse für Verbrennungsmotoren geschaffen werden, bei der außer einem einfachen Honvorgang keine weitere maschinelle Bearbeitung erforderlich ist. Schließlich soll ein Verfahren geschaffen werden, das es ermöglicht, durch Aufspritzen eine Uberzugsschicht auf einem hohlen zylindrischen Tragglied zu erzeugen und diese aufgespritzte Schicht dann auf ein Erzeugnis zu überführen, das in der Form im Wege des Gießens hergestellt wird. The invention is based on the object mentioned above to avoid mistakes and to create an improved unsptantation process, that makes it possible an accurate hole area using a to produce hollow cylindrical support member as a Bormkern made of metal with a sprayed-on coating is provided, and that easily emerges from the mold forming Eggs can be removed without damaging the sprayed layer. Further aims to provide a method for generating an accurate cylinder bore surface in which the bore surface receives an extremely high level of smoothness and so precisely becomes that it is at most only necessary to carry out a simple honing process, to complete the hole surface. Furthermore, a method for producing a cast cylinder liner for internal combustion engines are created in which apart from a simple honing process does not require any further machining is. Finally, a method is to be created that allows through Spray to produce a coating layer on a hollow cylindrical support member and then to transfer this sprayed-on layer to a product that is in the Form is made by casting.

Der Ausdruck "genaue Bohrung" bezeichnet im folgenden Bohrungen, z.B. die>Lagerbohrungen-von Lagerbuchsen aus Bimetall, die Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren und dergleichen, die dadurch geformt werden können, daß man ein hohlzylindrisches Tragglied aus einem aufgespritzten Öberzug entfernt, der auf dauerhafte Weise mechanisch mit einem Gußstück verbunden ist, und die eine so hohe Genauigkeit aufweist, daß es zur Fertigstellung höchstens erforderlich ist, einen einfachen Honvorgang durchzuführen. The term "exact hole" in the following refers to holes, E.g. the> bearing bores of bimetal bearing bushes, the cylinder bores of internal combustion engines and the like, which can be formed by that a hollow cylindrical support member is removed from a sprayed-on cover, the is mechanically connected in a permanent manner to a casting, and the one so has high accuracy that it is at most necessary for completion, perform a simple honing process.

Zur Lösung der genannten Aufgabe ist durch die Brfindung ein Verfahren zum Herstellen genauer Bohrungen oder Bohrungsflächen geschaffen worden, das Maßnahmen umfaßt, um mit Hilfe eines Spritzverfahrens eine Uberzugsschicht auf die genau bearbeitet Außenfläche eines hohlzylindrischen Traggliedes aufzubringen und so einen hohlen Formkern herzustellen, wobei das hohlzylindrische Stützglied aus einem Werkstoff besteht, bei dem der Wärmedehnungsbeiwert und die Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu dem Werkstoff des aufgespritzten ueberzugs hoch sind, wobei das hohlv zylindrische Stützglied einen Außendurchmesser D hat, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der genauen Bohrungsfläche, und wobei das Stützglied eine solche Wandstärke t hat, daß das Verhältnis D/t gleich 8 bis 70 ist, um ferner den hohlen Formkern in eine Gießform so einzusetzen, daß zwischen dem hohlen Formkern und der Gießform ein ringförmiger Hohlraum verbleibt, um geschmolzenes Aluminium oder eine geschmolzene Aluminiumlegierung in den Hohlraum zu gießen, um den geschmolzenen Werkstoff erstarren zu lassen, damit er sich an der Außenfläche der aufgespritzten Schicht verankert, und um das hohlzylindrische Stützglied aus dem an dem Q;u£stück verankerten ueberzug zu entfernen, so daß die Bohrungsfläche durch die Innenfläche der aufgespritzten tterzugsschlcht gebildet wird, die von der genau bearbeiteten Außenfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes in das Gußstück aus Metall überführt worden ist. The invention provides a method for solving the stated problem have been created to produce precise bores or bore surfaces, the measures comprises, with the help of a spraying process, a coating layer on the precisely machined To apply the outer surface of a hollow cylindrical support member and so a hollow Mold core produce, the hollow cylindrical support member from consists of a material in which the coefficient of thermal expansion and thermal conductivity are high compared to the material of the sprayed-on coating hollow cylindrical support member has an outer diameter D which is slightly smaller than the inside diameter of the exact bore surface, and wherein the support member is a has such a wall thickness t that the ratio D / t is equal to 8 to 70, to furthermore the insert hollow mold core in a mold so that between the hollow mold core and an annular cavity is left in the mold to hold molten aluminum or pouring a molten aluminum alloy into the cavity to keep the molten one Allow the material to solidify so that it adheres to the outer surface of the sprayed-on Layer anchored, and around the hollow cylindrical support member from the on the Q; u £ piece remove anchored cover so that the bore surface through the inner surface the sprayed-on retreat layer is formed by the precisely machined Outer surface of the hollow cylindrical support member transferred into the casting made of metal has been.

Bei einer Ausführungsform der Erdindung ist es zweckmäßig, als das hohlzylindrische Stützglied ein stranggepreßtes Pohr aus Aluminium zu verwenden. In one embodiment of the earth connection, it is expedient as that hollow cylindrical support member using an extruded pipe made of aluminum.

Der Gegenstand der Erfindung und vorteilhafte weitere Sinzelheiten derselben sind nachstehend anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, welches in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. The object of the invention and advantageous further details the same are given below with reference to a particularly preferred exemplary embodiment explained in more detail, which is shown schematically in the drawing.

Es zeigt: Fig. 1 im Längsschnitt ein hohlzylindrisches Stützglied, mittels dessen sich eine genaue Bohrungsfläche herstellen läßt; Fig. 2 im Längsschnitt einen hohlen Formkern, der dadurch hergestellt worden ist, daß mit Hilfe einer Met allspritzpistole auf das hohl zylindrische Stützglied nach Fig. 1 ein überzug aufgespritzt worden ist; Fig. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch den hohlen Formkern nach Fig. 2 Fig0 4 im Längschnitt eine Gießform, in die der hohle Formkern nach Fig. 2 eingesetzt ist; Fig. 5 einen vergrößerten Teilschnitt durch ein mit Hilfe der Gießform nach Fige 4 hergestelltes Gußstück; Fig 6 im Längsschnitt eine Matrize und einen Stempel zum Entfernen des hohlzylindrischen Stützgliedes aus dem Gußstück; und Fig. 7 im Längsschnitt eine gegessene laufbuchse, wie man sie nach dem Entfernen des hohlzylindrischen Stütz gliedes enthält, und die eine genaue Bohrungsfläche auf weist.It shows: Fig. 1 in longitudinal section a hollow cylindrical support member, by means of which an exact bore surface can be produced; Fig. 2 in longitudinal section a hollow mold core, which has been produced by using a Met spray gun on the hollow cylindrical support member after Fig. 1 a coating has been sprayed on; 3 shows an enlarged partial section through the hollow mold core according to Fig. 2 Fig0 4 in longitudinal section a mold into which the hollow mandrel is inserted according to Figure 2; 5 shows an enlarged partial section by a casting produced with the aid of the mold according to Fig. 4; 6 in longitudinal section a die and a punch for removing the hollow cylindrical support member from the casting; and FIG. 7 shows, in longitudinal section, an eaten liner, how to it contains member after removing the hollow cylindrical support, and the one exact hole area has.

In Fig. 1 erkennt man ein hohlzylindrisches Stützglied 1, das aus einem extrudierten Aluminiumrohr hergestellt ist und einen Außendurchmesser D von 38, 14 mm und eine Wandstärke t von 2,5 mm bzw. von 595 mm aufweist, so daß das Verhältnis D/t gleich 15,3 bzw. 10,9 ist. In Fig. 1 you can see a hollow cylindrical support member 1, which from an extruded aluminum tube and an outer diameter D of 38, 14 mm and a wall thickness t of 2.5 mm or 595 mm, so that the Ratio D / t is 15.3 and 10.9, respectively.

Diese beiden Artgen von hohlzylindrischen STützgliedern 1 werden auf ihrer äußeren Umfaugsfläche mit einer aufgespritzten Schicht 2 verschen, die eine Dicke von 0,45 bzw. 0,75 mm hat, Die aufgespritzte Schicht 2 bestaht aus einer Eisenlegierung, z.B. Flußstahl, und sie wurd gemäß Fig. 2 mit Hilfe einer Metallspritzpistele 3 auf der Umfangsfläche des hohlzylindrschen Stützgliedes 1 erzeugt so daß man einen hohlen formkern 4 erhält; während des Aufspr9itzens der Öberzugsschicht 2 wird das hohlzylindrische Stützgleid 1 um seine längsachse gedrcht. These two types of hollow cylindrical support members 1 are give away on their outer Umfaugsfläche with a sprayed-on layer 2, the has a thickness of 0.45 or 0.75 mm. The sprayed-on layer 2 consists of one Iron alloy, e.g. mild steel, and it was prepared as shown in Fig 3 on the peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1 generated so that one hollow mold core 4 receives; during the spraying of the coating layer 2, the hollow cylindrical support rail 1 rotated about its longitudinal axis.

Die auf diese Weise aufgebrachte Öberzugsschicht 2 ist pjorös, sie weist auf ihrer Außenseite unregelmäßge Grühchen und Unterschneidungen auf, und ihre an des hohlzylindrischen Stützglied 1 anliegende Innenfläche ist glatt, wie es aus Fig. 3 ersichtlich ist. Während des Abkühlens verringert sich der Durchmesser des hohlzylindrischen Stützgliedes 1, so daß sich das Stützglied nach innen von der aufgespritzten Uberzugsschicht abhebt und zwischen dem Stützglied 1 und dem Öberzug 2 nach dem Abkühlen ein Spalt mit einer Breite in der Größenordnung von 0,05 mm vorhanden ist. The coating layer 2 applied in this way is pjorous, it has irregular pits and undercuts on its outside, and theirs on the hollow cylindrical Support member 1 abutting inner surface is smooth, as can be seen from FIG. Decreases as it cools down the diameter of the hollow cylindrical support member 1, so that the support member lifts inward from the sprayed-on coating layer and between the support member 1 and the cover 2 after cooling, a gap with a width on the order of magnitude 0.05 mm is present.

Der hohle Formkern 4 nach Fig. 2 wird dann gemäß Fig. 4 in eine geteilte Gießform 5 so eingesetzt, daß er zusamen mit der Gießform einen Hohlraum abgrenzt. Hierauf wird geschmelzenes Aluminium oder eine geschmolzene Aluminiumlegierung durch einen Trichter 6 unter einem Druck von 200 kn/cm² in die Hohlform gegossen, um sie vollständig mit dem geschmolzenen Letc'-1l ? zu füllen, das in alle Grübchen und Upterschneidungen an der freine Außenfläche der aufgespritzten Öberzugsschicht 2 eindringt. The hollow mold core 4 according to FIG. 2 is then divided into a split one according to FIG Casting mold 5 used so that it delimits a cavity together with the casting mold. Melted aluminum or a molten aluminum alloy is then passed through a funnel 6 is poured into the mold under a pressure of 200 kn / cm² to make it completely with the melted Letc'-1l? to fill that in all the dimples and Overcuts on the free outer surface of the sprayed-on coating layer 2 penetrates.

Sobald das geschmolzene Metall 7 erstarrt, schrumpft es am Umfang der Öberzugsschicht 2, und es verankert sich mit der Überzugsschicht mechanisch, so daß eine äußerst feste Verbindung zwischen dem Metall und der Uberzugsschicht enteteht. Wenige Sekunden nach der Beendigung des Eingie-Bens des Aluminums odeer der Aluminiumleglerung werden die beiden Formhälften 5 voneinander getrennt, und das Gußstück 7 und de: hohle Forinkern 4 werden als Ganzes aus der Form entnommen In Fig 4 erkennt man einen Dorn 8, der genau in das Innere des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 paßt. As soon as the molten metal 7 solidifies, it shrinks on the circumference the coating layer 2, and it is mechanically anchored to the coating layer, so that an extremely strong bond between the metal and the coating layer occurs. A few seconds after finishing the pouring of the aluminum or the aluminum alloy, the two mold halves 5 are separated from each other, and the casting 7 and the hollow Forinkern 4 are removed as a whole from the mold In Fig. 4 you can see a mandrel 8, which exactly into the interior of the hollow cylindrical Support member 1 fits.

Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch das Gußstück 7 und die daran verankerte aufgespritzte Uberzugsschicht 22 die sich noch auf dem hohlzylindrischen" Stützglied 1 befindet. Das Gußstück 7 schwindet in radialer Richtung so daß seis Werkstoff in alle Grüchen und Unterschneidungen auf der Außenfläche der Überzusschicht 2 eintritt. Auf diese weise wied die aufgespritzte Überzugsschicht 2 einem hohen Berührungs.druck ausgesetzt, so daß sie radial zusammengedrückt wird, wodurch das Bimetall-oder Verbundgußstück 7 einer Vorspannung ausgesetzt wird. 5 shows an enlarged partial section through the casting 7 and the sprayed-on coating layer 22 anchored thereon, which is still on the hollow cylindrical "support member 1. The casting 7 shrinks in the radial direction so that its material in all gaps and undercuts on the outer surface the overcoat 2 occurs. In this way the sprayed-on coating layer is repeated 2 exposed to high contact pressure so that it is compressed radially, whereby the bimetallic or composite casting 7 is subjected to a preload.

Der Spalt zwischen der überzugsschicht 2 und dem hohlzylindrischen Stützglied 1 wird im Vergleich zu dem Zustand vor dem Gießvorgang erheblich kleiner, doch wird hierdurch das Entfernen des Stützgliedes aus dem Verbundgußteil nicht unmöglich gemahht. The gap between the coating layer 2 and the hollow cylindrical Support member 1 is considerably smaller compared to the state before the casting process, however, it does not remove the support member from the composite casting impossible to mow.

Schließlich kann die aufgespritzte Überzugsschicht 2 örtlich an dem hohl zylindrischen Stützglied 1 festhaften, dessen Härte geringer ist als die Härte der Uberzugsschicht. In einem solchen Fall kst es zweckmäßig, gemaß Fig. 6 eine Matrize 10 zu benutzen, die das Gußstück 7 aufnehmen kann und z.B. als Buchse aus Metall ausgebildet ist und sich mit einem Ende an einem Flansch 7' des Gußstücks 7 abstützen kann, und dann einen Stempel 11 zu betätigen9 mittels dessen eine axiale Kraft auf das hohlzylindrische Stützglied aufgebracht wird, um es aus dem VerbundguB-stück zu entfernen. Finally, the sprayed-on coating layer 2 can be locally attached to the Adhere hollow cylindrical support member 1, the hardness of which is less than the hardness the coating layer. In such a case it would be useful to use one according to FIG To use die 10, which can accommodate the casting 7 and e.g. as a socket Metal is formed and has one end on a flange 7 'of the casting 7 can support, and then to actuate a punch 11 by means of an axial one Force is applied to the hollow cylindrical support member to make it out of the composite cast to remove.

Damit sich das hohlzylindrische Stützglied 1 aus dem Gußstück 7 leichter entfernen läßt, ist es zweckmäßig, vor dem Aufspritzen der Überzugsschicht 2 auf die Außenfläche des Stützgliedes ein Trennmittel aufzubringen, z.B. So that the hollow cylindrical support member 1 from the casting 7 is easier Can be removed, it is advisable to apply the coating layer 2 before spraying on applying a release agent to the outer surface of the support member, e.g.

eine dünne Trennschicht, die-aus einem Trockenschmierstoff, beispielsweise einem Kunstharz, Graphit, Molybdändisulfid oder dergleichen, besteht.a thin separating layer that-made of a dry lubricant, for example a synthetic resin, graphite, molybdenum disulfide or the like.

Fig. 7 zeigt das Bimetallgußstück 7 nach dem Entfernen des hohlzylindrischen Stützgliedes 1, wobei die Bohrungsfläche durch die Innenfläche der aufgespritzten tberzugsschicht 2 gebildet'wird, die von dem hohlzylindrischen Stützglied in die gegossene Buchse 7 überführt worden ist, und deren Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Stützgliedes oder etwas größer als dieser ist. Die Bohrungsfläche des Gußstücks 7 hat die gleiche Glatte wie die genau bearbeitete Außenfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes, auf dem der ueberzug 2 erzeugt wurde. Fig. 7 shows the bimetal casting 7 after the removal of the hollow cylindrical Support member 1, the bore surface through the inner surface of the sprayed-on Coating layer 2 is formed, which from the hollow cylindrical support member into the cast bushing 7 has been transferred, and its inner diameter substantially equal to or slightly larger than the outer diameter of the support member. the The bore surface of the casting 7 is the same Smooth like that exactly Machined outer surface of the hollow cylindrical support member on which the cover 2 was generated.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 1 bis 7 ersichtlich, wird zunächst das hohlzylindrische Stützglied 1 maschinell genau bearbeitet, so daß es einen Außendurchmesser D erhält, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der zu erzeugenden genauen Bohrung, und das Stützglied erhält eine verhältnismäßig geringe Wandstärke t, die so gewahlt ist, daß das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser D und der Wandstärke t in der Größenordnung von 8 bis 30 liegt. Hierbei ist es erforderlich, daß das hohlzylindrische Stützglied 1 aus einem Werkstoff, z.B. As from the above description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. 1 to 7 can be seen, the hollow cylindrical Support member 1 machined precisely so that it has an outer diameter D, which is slightly smaller than the inner diameter of the exact hole to be produced, and the support member is given a relatively small wall thickness t, which is chosen in this way is that the ratio between the outside diameter D and the wall thickness t in is on the order of 8 to 30. Here it is necessary that the hollow cylindrical Support member 1 made of a material, e.g.

Aluminium, hergestellt wird, bei dem der Wärmedehnungsbeiwert und die Wärmeleitfähigkeit höher sind als bei dem Werkstoff der aufgespritzten Überzugsschicht 2. In den meisten Fällen kann man als Stützglied ein Aluminiumrohr benutzen, das mit Hilfe eines Extruders bekannter Art als Strabngpreßerzeugnis hergestellt worden ist. Die aufgespritzte Sberzugsschicht 2 kann vorzugsweise aus einer Eisenlegierung, z.B. Flußstahl oder Kohlenstoffstahl, oder aus Kupferlegierungen oder dergleichen erzeugt werden.Aluminum, for which the coefficient of thermal expansion and the thermal conductivity are higher than that of the material of the sprayed-on coating layer 2. In most cases an aluminum tube can be used as a support member, which has been manufactured as an extrusion by means of an extruder of a known type is. The sprayed-on coating layer 2 can preferably be made of an iron alloy, e.g. mild steel or carbon steel, or made of copper alloys or the like be generated.

Der Wärmedehnungsbeiwert von extrudiertem Aluminium (Aluminiumlegierung 2S) beträgt bei einer Temperatur von 20 bis 1000 C sa 23,5 x 10-6@ C, und seine Wärmeleitfähigkeit beträgt 0,53 CGS-Einheiten, während der Wärmedehnungsbeiwert bei einer Temperatur von 20 bis 1000 C und die Wärmeleitfähigkeit bei der aufgespritzten Uberzugsschicht 2 aus Kohlenstoffstahl etwa 11,7 x 106/0 C bzw. The coefficient of thermal expansion of extruded aluminum (aluminum alloy 2S) is at a temperature of 20 to 1000 C sa 23.5 x 10-6 @ C, and its Thermal conductivity is 0.53 CGS units, while the coefficient of thermal expansion at a temperature of 20 to 1000 C and the thermal conductivity when sprayed on Coating layer 2 made of carbon steel about 11.7 x 106/0 C or

0,12 CGS-Einhelten beträgt.0.12 CGS units.

Das extrudierte Aluminiumrohr kann vor seiner Benutzung als das hohl zylindrische Stützglied 1 gegebenenfalls auf bekannte Weise einer anodischen Oxidation unterzogen werden. The extruded aluminum pipe can be made hollow before being used cylindrical support member 1 optionally in a known manner anodic oxidation be subjected.

Vor dem Gebrauch des Stützgliedes 1 wird seine äußere Umfangsfläche gereinigt, und dann wird die gereinigte Bläche vorzugsweise mit einer Trennschicht versehen; zu diesem Zweck wird ein Trennmittel aufgespritzt9 und danach wird der gewünschte Werkstoff für die überzugsschicht, z.B. Before using the support member 1, its outer peripheral surface cleaned, and then the cleaned surface is preferably coated with a release liner Mistake; For this purpose a release agent is sprayed on9 and then the desired material for the coating layer, e.g.

eine Eisen- oder Kupferlegierung, auf das Stützglied aufgespritzt.an iron or copper alloy, sprayed onto the support member.

Wahrend des Spritzvorgangs beträgt der Abstand zwischen der Metall spritzpistole 3 und dem hohlzylindrischen Stützglied vorzugsweise etwa 200 bis 250 mmO Wird ein Stützglied aus einer Sisen- oder Kupferlegierung benutzt, nimmt die aufgespritzte Überzugsschicht 2 eine mittlere Temperatur von 100 bis 130° C an Die Temperatur des eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden hohlzylindrischen Stützgliedes erhöht sich während des Spritzvorgangs gleich mäßig, so daß an keiner Stelle ein Temperaturgradient vor handen ist. During the spraying process, the distance between the metal is spray gun 3 and the hollow cylindrical support member preferably about 200 to 250 mmO If a support member made of an iron or copper alloy is used, the The sprayed coating layer 2 has an average temperature of 100 to 130 ° C. on the die Temperature of the hollow cylindrical support member, which has a high thermal conductivity increases evenly during the spraying process, so that nowhere Temperature gradient is present.

Nach der Beendigung des Spitzvorgangs läßt man die aufgespritzte Überzugsschicht 2 abkühlen, während sie sich noch auf dem hohlzylindrischen Stützglied 1 befindet. After the end of the sharpening process, the sprayed-on is left Coating layer 2 cool while they are still on the hollow cylindrical support member 1 is located.

Die aufgespritzte Überzugsschicht kann der chrumpfung des Stützgliedes, dessen Wärmedehnungsbeiwert höher ist als derjenige des Überzugs, micht folgen, und daher schwindet der Überzug ungehindert entsprechend seinem eigenen Warmedehnungsbeiwert. Daher bleiben in der aufgesprützten Uberzugsschicht keine in der Umfangsrichtung wirkenden Zug spannungen zurück Rel eihem Versuch wurde ein extrudiertes Aluminiumrohr 1 mit einem Außenddurchmesser von 38, 14 mm und einer Wandstärke von 2,5 mm im Wege des Auf spritzens mit einer Schicht 2 aus Flußstahl verschen, deren Dicke t 0,5 mm betrug, und dann wurde der so hergestellte Formkern auf Taumtemperatuer abgekühlt, Bei diesem Verssch zeigte es scih, daß der Innendurchmesser der aufgespritzten Überzugsschicht 2 den Wert von 38,19 mm annahme so daß ein Spalt mit einer Breite von etwa O,-05 mm zwischen dem extrudierten Aluminiumrohr 1 und der aufgespritzten übers zugsschicht 2 vorhanden war, und daß in der Uberzugsschicht keine in der Umfangsrichtung wirkenden Zugspannungen zuruckblieben.The sprayed-on coating layer can reduce the shrinkage of the support member, whose coefficient of thermal expansion is higher than that of the coating. and therefore the coating freely shrinks according to its own coefficient of thermal expansion. Therefore, none remain in the circumferential direction in the sprayed-on coating layer Acting tensile stresses back rel eihem test was an extruded aluminum tube 1 with an outer end diameter of 38, 14 mm and a wall thickness of 2.5 mm in the way give away the spraying with a layer 2 of mild steel, the thickness t 0.5 mm, and then the mold core produced in this way was cooled to a dream temperature, This verssch showed that the inside diameter of the sprayed-on coating layer 2 assuming the value of 38.19 mm so that a Gap with a width of about 0.05 mm between the extruded aluminum tube 1 and the sprayed on over the drawing layer 2 was present, and that in the covering layer none in the circumferential direction acting tensile stress remained.

Wird der hohle Formkern 4 dadurch hergestellt, daß die Schicht 2 auf die Außenfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 aufgespritzt wird, und wird er einem Druck ausgesetzt, wie es bei der Anwendung des Spritzgießverfaljrens der Fall ist, wird der Dorn 8 gemäß Fig. 4 genau in den hohlen Formkern eingepaßt. If the hollow mold core 4 is produced in that the layer 2 is sprayed onto the outer surface of the hollow cylindrical support member 1, and it is subjected to a pressure, as is the case with the application of the injection molding process is the case, the mandrel 8 is fitted exactly into the hollow mold core as shown in FIG.

Wird mit dem üblichen Gießverfahren gearbeitet, wird der hohle Formkern 4 in eine Gießform eingesetzt, und in die Hohlform wird geschmolzenes Aluminium oder eine geschmolzene Äluminiumlegierung gegossen. Sobald das geschmolzene Metall erstarrt, schwindet es am Umfang der aufgespritzten bterzugsschicht 2, so daß es sich an dieser Schicht mechanisch verankert, wobei eine äußerst feste Verbindung entsteht. If the usual casting process is used, the hollow mold core becomes 4 is inserted into a mold, and molten aluminum is poured into the mold or cast a molten aluminum alloy. Once the molten metal solidified, it shrinks on the circumference of the sprayed-on cover layer 2, so that it mechanically anchored to this layer, with an extremely strong connection arises.

In diesem Fall wird der hohle Formkern 4 und insbesondere die aufgespritzte Überzugsschicht 2 auf der äußeren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 im wesentlichen auf die Temperatur des geschmolzenen Metalls erhitzt, und wenn das geschmolzene Letall erstarrt, wirkt die aufgespritzte Schicht 2, die zwischen dem Stützglied 1 und dem Gußstück 7 liegt, dessen Warmedehnungsbeiwert im wesentlichen gleich demäenigen des Stützgliedes ist, der Schwindungskraft entgegen, die durch das Gußstück 7 radial nach innen zur Wirkung gebracht wird. Daher wird die aufgespritzte überzugsschicht 2 in Richtung ihrer Dicke zusammengedrückt, und der Berührungsdruck zwischen er Schicht 2 und dem Gußstück 7 aus Metall erhöht sich, während die Druckbeanspruchung des hohl zylindrischen Stützgliedes in der Umfangsrichtuag erhalten bleibt, wobei sich das Stützglied ungehindert zusammenziehen kanne Die in der Richtung der Dicke der aufgespritzten Überzugsschicht 2 wirkende Druckspannung wird insbesondere bei der Anwendung des Druckgießverfahrens erheblich gesteigert, und zwar durch die Reaktionskraft, die auf die Außenfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 wirkt, das durch den genau in das Stützglied passenden Dorn 8 abgestützt wird, und infolgedessen wird die aufgespritzte Überugsschicht 2 zusammengedrückt, um die Spalte zwischen den zusammengedrückten kleinen Körnern- der Schicht zu verkleinern und eine festere Bindung zwischen diesen feinen Körnern hervorzurufen, wodurch die Festigkeitseigenschaften der aufgespritzten Überzugs schicht 2 erheblich verbessert werden. In this case, the hollow mold core 4 and in particular the injection-molded Coating layer 2 on the outer peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1 heated substantially to the temperature of the molten metal, and if the melted lethal solidifies, the sprayed-on layer 2, the between the support member 1 and the casting 7, the thermal expansion coefficient of which is essentially is equal to demaing of the support member, counter to the shrinkage force caused by the casting 7 is brought into effect radially inwards. Hence the sprayed on coating layer 2 is compressed in the direction of its thickness, and the contact pressure between he layer 2 and the casting 7 made of metal increases while the compressive stress of the hollow cylindrical support member is retained in the circumferential direction, wherein the support member can contract freely The one in the Compressive stress acting in the direction of the thickness of the sprayed-on coating layer 2 especially when the die casting process is used, and by the reaction force acting on the outer surface of the hollow cylindrical support member 1 acts, which is supported by the mandrel 8 that fits exactly into the support member, and as a result, the sprayed-on Überugsschicht 2 is pressed together to the Gaps between the squeezed small grains - the layer to shrink and to create a stronger bond between these fine grains, whereby the Strength properties of the sprayed-on coating layer 2 significantly improved will.

Die vorstehend erwähnte DruckkraftX die auf die aufgespritzte Überzugsschicht 2 wirkt, kommt auch dann zur Wirkung, wenn beim Gießen kein Druck aufgebracht wird, und zwar infolge der Reaktionskraft, die auf das Schwinden des gegossenen Metalls 7 zurückzuführen ist, und die auf die Umfangsfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 wirkt, wodurch eine festere Bindung zwischen den feinen Körnern der Überzugsschicht 2 hervorgerufen wird. The above-mentioned pressing force X applied to the sprayed coating layer 2 works, also comes into effect if no pressure is applied during casting, as a result of the reaction force applied to the shrinkage of the cast metal 7 is due, and on the peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1 acts, thereby creating a stronger bond between the fine grains of the coating layer 2 is caused.

Wird der Berührungsdruck zwischen der aufgespritzten Uberzug.schicht 1 in dem gegossenen Metall 7 gesteigert, verbessert sich die Verankerung des gegossenen Metalls in den feinen Grübchen und Unterschneidungen der dem Metall benachbarten Fläche der Schicht 2. Diese Verankerungsverbindung wird durch die Spannung aufrechterhalten, die in der Vberzugsschicht in ihrer Umfangsrichtung verbleibt und bei einer Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur des geschmolzenen Metalls fortbesteht; mit anderen Worten, in der Uberzugsschicht 2 wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Vorspannung sogar dann aufrechterhalten, wenn die Gußstücke einer thermischen Beanspruchung ausgesetzt werden0 Wie erwahnt, kann das hohlzylindrische Stützglied 1 ungehindert schwinden, wenn das geschmolzene Metall 7 erstarrt, so daß zwischen dem Stützglied und der aufgespritzten Überzugsschicht 2 ein kleiner Spalt entsteht. Is the contact pressure between the sprayed-on Uberzug.schicht 1 in the cast metal 7 is increased, the anchoring of the cast improves Metal in the fine pits and undercuts of those adjacent to the metal Surface of layer 2. This anchorage connection is maintained by the tension, which remains in the coating layer in its circumferential direction and at a temperature persists below the solidification temperature of the molten metal; with others In other words, in the method according to the invention, a bias voltage is applied in the coating layer 2 maintained even when the castings are exposed to thermal stress As mentioned, the hollow cylindrical support member 1 can be exposed unhindered shrink when the molten metal 7 solidified so that between a small gap is created between the support member and the sprayed-on coating layer 2.

Dieser Spalt hat eine erheblich geringere Breite als die Hohlform, die durch die Gießform und den hohlen Formkern 4 abgegrenzt wird, doch reicht seine Breite aus, um zu ermöglichen, daß nur das hohlzylindrische Stützglied aus dem Gußstück 7 aus Metall entfernt wird, das sich an der Uberzugsschicht 2 verankert hat. This gap has a considerably smaller width than the hollow shape, which is delimited by the mold and the hollow mold core 4, but his is enough Width to allow only the hollow cylindrical support member from the casting 7 is removed from metal that has anchored to the coating layer 2.

Wird das Druckgießverfahren angewendet, bewirkt der fest in das hohlzylindrische Stützglied eingepaßte Dorn 8, daß das ungehinderte Zusammenziehen des Stützgliedes mehr oder weniger weitgehend eingeschränkt wird, doch ist es möglich, den Dorn im kalten Zustand aus dem Stützglied zu entfernen, das dann seinerseits aus der an dem Gußstück 7 verankerten Uberzugsschicht 2 entfernt werden kann. If the die-casting process is used, the effect is fixed in the hollow-cylindrical one Support member fitted mandrel 8 that the unhindered contraction of the support member is more or less largely restricted, but it is possible to use the thorn in the to remove cold state from the support member, which in turn from the on the casting 7 anchored coating layer 2 can be removed.

Das Vorhandensein eines Spaltes zwischen dem hohlzylindrischen Stützglied 1 und der aufgespritzten bberzugsschicht 2 ermöglicht es, das Stützglied aus dem mit der Schicht 2 versehenen Gußstück 7 selbst dann zu entfernen, wenn auf die Außenfläche des Stützgliedes eine große Druckkraft wirkt; gemäß Fig. 6 kann man zu diesem Zweck einen Stempel 11 oder ein beliebiges anderes Werkzeug benutzen. Da die fjberzugsschicht 2 fest an dem Gußstück 7 aus Ivletall verankert ist, besteht hierbei keine Gefahr einer Beschädigung der Lberzagsschicht. The presence of a gap between the hollow cylindrical support member 1 and the sprayed-on coating layer 2 makes it possible to remove the support member from the with the layer 2 provided casting 7 to remove even if on the outer surface a large pressing force acts on the support member; 6 can be used for this purpose use a punch 11 or any other tool. Since the coating layer 2 is firmly anchored to the casting 7 made of Ivletall, there is no danger here damage to the liver layer.

Wie erwähnt, benutzt man vorzugsweise einen Stempel 11 oder ein anderes Werkstück zum Aufbringen einer axialen Kraft, um das hohlzylindrische Stützglied 1 zu entfernen. As mentioned, a stamp 11 or another is preferably used Workpiece for applying an axial force to the hollow cylindrical support member 1 to remove.

Erforderlichenfalls kann man jedoch das Stützglied an seiner Innenfläche abkühlen, um seinen Durchmesser zu verkleinern, woraufhin es sich von der aufgespritzten bberzugsschicht 2 trennen läßt. Alternativ ist es möglich, das hohlzylindrische Stützglied mit Hilfe eines Schneid- oder äumvorgangs zu beseitigen.If necessary, however, you can have the support member on its inner surface cool to reduce its diameter, after which it is removed from the sprayed-on Bberdeckschicht 2 can be separated. Alternatively, it is possible to use the hollow cylindrical Eliminate support member with the help of a cutting or äumvorgangs.

Bei der Innenfläche der aufgespritzten Uberzugsschicht 2 handelt es sich somit um eine Fläche, deren Gestalt durch die genau bearbeitete Umfangsfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 bestimmt worden ist. Daher ist es nur erforderlich, die Umfangsfläche des Stützgliedes genau zu bearbeiten um die Uberzugsschicht mit einer zylindrischen Innenfläche zu versehen, die eine so hohe Genauigkeit aufweist, daß nach dem Gießvorgang nur noch ein einfaches Honen durchgeführt zu werden braucht. The inner surface of the sprayed-on coating layer 2 acts it is therefore a surface whose shape is determined by the precisely machined peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1 has been determined. Therefore it is only necessary to machine the peripheral surface of the support member precisely around the coating layer to provide a cylindrical inner surface with such a high accuracy, that after the casting process only a simple honing needs to be carried out.

Ein stranggepreßtes Roher aus Aluminium hat einen genau bestimmten Durchmesser und eine glatte Oberfläche, so daß man es als hohl zylindrisches Stützglied vermenden kann, ohne daß es irgendeiner besonderen Bearbeitung vedarf. An extruded aluminum tube has a well-defined one Diameter and a smooth surface, so that it can be seen as a hollow cylindrical support member can merge without requiring any special processing.

Wie erwähnt, ist es gemäß der Erfindung erforderlich, ein hohl zylindrisches Stützglied 1 zu benutzen, dessen Außendurchmesser D etwas kleiner ist als der Innendurchmesser der zu erzeugenden genauen Zylinderbohrung, und das eine solche Wandstärke t hat, daß sich für das Verhältnis D/t ein Wert zwischen 8 und 30 ergibt. As mentioned, it is necessary according to the invention, a hollow cylindrical To use support member 1, the outer diameter D is slightly smaller than the inner diameter the exact cylinder bore to be produced, and which has such a wall thickness t, that a value between 8 and 30 results for the ratio D / t.

Benutzt man ein dickwandiges hohl zylindrisches Stützglied, bei dem der Wert des Vergältnisses kleiner ist als 8, weist das Stützglied eine zu hohe Wärmeaufnahmefähigkeit auf. Dies hat zur Folge, daß die auf das Stützglied aufgespritzten geschmolzenen Metallteilchen keine Überzugsschicht 2 von hoher Festigkeit bildend Ferner ist es schwierig, ein solches dickwandiges hohlzylindrisches Stützglied schneller abkühlen zu lassen als die aufgespritzte Überzugsschicht, so daß das Stützglied daran gehindert wird, sich ungestört zusammenzuziehen, und daß es schwierig ist, das gemäß der Erfindung gewünschte Er gebnis zu erzielen. If you use a thick-walled hollow cylindrical support member, in which the value of the ratio is less than 8, the support member has a too high Heat absorption capacity. This has the consequence that the sprayed onto the support member molten metal particles did not form a coating layer 2 of high strength Furthermore, it is difficult to make such a thick-walled hollow cylindrical support member faster to cool than the sprayed coating layer, so that the support member is prevented from contracting undisturbed and that it is difficult to achieve the result desired according to the invention.

Benutzt man dagegen ein dünnwandiges hohlzylindrisches Stützglied, bei dem der Wert des Verhältnisses D/t höher ist als 30, besteht die Gefahr, daß das Stützglied beim Aufspritzen des geschmolzenen Metalls durch die Gasflamme bzw. den Gasstrom örtlich erhitzt und durch auftretende Spannungen verformt wird. In diesem Fall wird es schwierig, eine aufgespritzte Vberzugsschicht 2, mit der gewünschten hohen Genauigkeit zu erzeugen. Außerdem besteht bei einem solchen dünnwandigen Stützglied die Gefahr, daß es zerdrückt wird, wenn es von außen her einer Kraft ausgesetzt wird, wie es beim AufgieBen von geschmolzenem Metall auf die auf die Uberzugsschicht geschieht, so daß der Gießvorgang nicht in der gewünschten Weise abläuft. If, on the other hand, a thin-walled hollow cylindrical support member is used, at which the value of the ratio D / t is higher than 30, there is a risk that the support member when the molten metal is sprayed by the gas flame respectively. the gas flow is locally heated and deformed by the stresses that occur. In In this case it becomes difficult to obtain a sprayed-on coating layer 2 with the desired one to generate high accuracy. In addition, there is such a thin-walled support member the danger that it will be crushed when subjected to an external force as it happens when molten metal is poured onto the coating layer happens so that the casting process does not proceed in the desired manner.

Wie erwähnt, ermöglicht es das erfindungsemäße Verfahren, eine Bohrungsfläche zu erzeugen, die durch die Innenfläche einer aufgespritzten Uberzugsschicht gebildet wird, welche auf eine genau bearbeitete Fläche eines hohlzylindrischen Stützgliedes aufgebracht und dann von dem Stützglied in ein mit der Uberzugsschicht verbundenes Gußstück überführt wird, so daß das Gußstück mit einer genauen Bohrungsfläche versehen wird, die eine so hohe Genauigkeit besitzt, daß nur noch ein sehr geringer Aufwand für die Fertigbearbeitung erforderlich ist. As mentioned, the method according to the invention enables a bore surface to produce, which is formed by the inner surface of a sprayed coating layer which is on a precisely machined surface of a hollow cylindrical support member applied and then from the support member into a bonded to the coating layer Casting is transferred so that the casting is provided with an accurate bore surface which has such a high level of accuracy that only very little effort is required is required for finishing.

Mspriiche:Say:

Claims

BNSBRiCHE 1. Method for creating an accurate bore surface, as a result, that on a precisely machined outer surface A coating layer is applied to a hollow cylindrical support member by spraying is to produce a hollow mold core that the hollow cylindrical support member is made of a material that has a higher coefficient of thermal expansion and has thermal conductivity than the material of the sprayed-on coating layer, that the hollow cylindrical support member has an outer diameter (D); which is a little smaller is than the inside diameter of the exact bore surface to be produced that the Wall thickness (t) of the support member is chosen so that the value of the ratio D / t is between 8 and 30 so that the hollow mold core is inserted into a mold that an annular cavity between the hollow mold core and the mold is present that molten aluminum or a molten aluminum alloy is poured into the annular cavity to allow the molten Aluminum or the aluminum alloy solidifies around the outer surface of the sprayed-on To anchor coating layer, and that the hollow cylindrical support member from the The sprayed-on coating layer anchored to the aluminum or aluminum alloy is removed so that the bore surface through the inner surface of the sprayed Coating layer is formed by the precisely machined outer surface of the hollow cylindrical Support member in that made of aluminum or aluminum alloy Casting has been transferred. 2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that as a hollow cylindrical support member an extruded tube made of aluminum is used.

L e r s e i t e