DE2253874C3 - Use of a hollow cylindrical support member as a mold core - Google Patents
Use of a hollow cylindrical support member as a mold coreInfo
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- DE2253874C3 DE2253874C3 DE19722253874 DE2253874A DE2253874C3 DE 2253874 C3 DE2253874 C3 DE 2253874C3 DE 19722253874 DE19722253874 DE 19722253874 DE 2253874 A DE2253874 A DE 2253874A DE 2253874 C3 DE2253874 C3 DE 2253874C3
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Description
Die Erfindung betrifft dia Verwendung eines hohlzylindrischen Stützglicdes als Fr Tnkern in einer Gießform.The invention relates to the use of a hollow cylindrical Support elements as a core in a casting mold.
Aus der deutschen Auslegeschrift I 291 865 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verbunddruckguß-Stücks aus Aluminium mit einer zylindrischen Innenschicht aus Stahl, die eine harte, hohen Temperaturen standhaltende, verschleißfeste Innenfläche bildet. grundsätzlich bekannt. Die Stahlschicht wird bei dem bekannten Verfahren auf ein massives, zylindrisches Stützglied, das im allgemeinen aus Stahl besteht, aufgespritzt. Ein massiver Formkern dieser Art hat verschiedene Nachteile. Die Wärmeleitfähigkeit ist verhältnismäßig gering, so daß der aufgespritzte Werkstoff während des Spritzvorgangs örtlich überhitzt wird und die Uberzugsschicht aufreißen kann. Die Temperatur der aufgespritzten Schicht ist nach dem Aufspritzen wesentlich höher als diejenige des Stützgliedes, so daß sie sich nicht ungehindert zusammenziehen kann und hohen Spannungen unterworfen wird. Nach dem Umgießen der aufgespritzten Schicht mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung wird die aufgespritzte Schicht einer radial nach innen gerichteten Druckbeanspruchung ausgesetzt und datier fest gegen das Stützglied gepreßt. Bei Verwendung eines massiven Stützgliedes ist dieses nur schwierig ohne Verletzung der aufgespritzten Schicht zu entfernen.From the German Auslegeschrift I 291 865 is a method for producing a composite die-cast piece Made of aluminum with a cylindrical inner layer of steel that can withstand tough, high temperatures forms a durable, wear-resistant inner surface. basically known. The steel layer is used in the known method on a solid, cylindrical support member, which is generally made of steel, sprayed. A solid mandrel of this type has several disadvantages. The thermal conductivity is proportionate low, so that the sprayed-on material overheats locally during the spraying process and the coating can tear. The temperature of the sprayed layer is after Spray much higher than that of the support member so that they do not contract freely can and is subjected to high voltages. After pouring the sprayed-on layer With aluminum or an aluminum alloy, the sprayed-on layer becomes a radial inward directed compressive stress and dated firmly pressed against the support member. Using a massive support member, this is difficult without damaging the sprayed-on layer to remove.
Aus der britischen Patentschrift 936 642 ist die Verwendung eines hohlzylindrischen Stützgliedes beim Verbunddruckguß bekannt.From British patent specification 936 642 is the use of a hollow cylindrical support member known in composite die casting.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für das zuvor erörterte Verfahren einen Weg aufzuzeigen, durch den während des Aufspritz-und Eingußvorgangs und beim anschließenden Herausziehen des Stützglicdes eine Beschädigung der aufgespritzten Schicht und eine Beeinträchtigung der Genauigkeit der Oberfläche dieser Schicht vermieden wird.The invention is therefore based on the object of showing a way for the method discussed above, by during the injection and pouring process and during the subsequent pulling out of the support element, damage to the sprayed-on layer and impairment of accuracy the surface of this layer is avoided.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfinduni die Verwendung eines hohlzylindrischen Stützgliede: mit genau bearbeiteter Außenfläche und verhältnis mäßig geringer Wandstärke aus einem Werkstoff, de höhere Werte des Wärmedehnungskoeffizienten unc der Wärmeleitfähigkeit aufweist als der Werkstof einer auf die Außenfläche aufzuspritzenden Über zugsschicht, als hohler Formkern, der in eiiie Gieß form so eingesetzt wird, daß ein ringförmiger Hohl raum zwischen dem hohlzylindrischen Stützglied unc der Gießform vorhanden ist, wobei der Hohlraunr mit geschmolzenem Aluminium oder einer geschmol zencn Aluminiumlegierung ausgegossen wird, dami es sich an der Außenfläche der aufgespritzten Über zugsschicht verankert, und das hohlzylindrisch« Stützglied aus der mit dem Aluminium oder dei Aluminiumlegierung verankerten aufgc;,p;l'ticn Überzugsschicht entfernt wird. vor.To solve this problem, the invention proposes the use of a hollow cylindrical support member: with a precisely machined outer surface and relatively moderately small wall thickness made of a material, de has higher values of the coefficient of thermal expansion and the thermal conductivity than the material a coating layer to be sprayed onto the outer surface, as a hollow mold core that is poured into one form is used so that an annular hollow space between the hollow cylindrical support member unc The casting mold is present, the Hohlraunr with molten aluminum or a molten zencn aluminum alloy is poured, dami it is anchored to the outer surface of the sprayed-on coating layer, and the hollow-cylindrical " Support member made of the coated layer anchored with aluminum or aluminum alloy Will get removed. before.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsforrr der Erfindung wird das hohlzylindrische Stützgliec als stranggepreßtes Rohr aus Aluminium hergestelltAccording to a preferred embodiment of the invention, the hollow cylindrical support member made as an extruded tube from aluminum
Die Erfindung ist insbesondere geeignet zur Herstellung genauer Bohrungen, wie Lagerbohrungen ir Lagerbuchsen, Zylinderbohrungen von Verbrennungsmotoren und dergleichen, wobei es anschließenc allenfalls erforderlich ist, die Bohrungsfläche zi honen.The invention is particularly suitable for producing precise bores, such as bearing bores ir Bearing bushings, cylinder bores of internal combustion engines and the like, with c if necessary, the bore surface zi honing.
Der Gegenstand der Erfindung und vorteilhafteThe object of the invention and advantageous
weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist. Es zeigtFurther details of the invention are given below on the basis of a particularly preferred exemplary embodiment explained in more detail, which is shown schematically in the drawing. It shows
F i g. 1 im Längsschnitt ein hohlzylindrisches Stützglied, mittels dessen sich eine genaue Bohrungsfläche herstellen läßt,F i g. 1 in longitudinal section a hollow cylindrical support member, by means of which a precise bore surface can be produced,
F i g. 2 im Längsschnitt einen hohlen Formkern,F i g. 2 in longitudinal section a hollow mold core,
der dadurch hergestellt worden ist, daß mit Hilfe einer Mctallspritzpistole auf das hohlzylindrische Stützglied nach Fig. 1 ein Überzug aufgespritzt worden ist,which has been produced in that with the help of a metal spray gun on the hollow cylindrical Support member according to Fig. 1, a coating has been sprayed on,
F i g. 3 einen vergrößerten Teilschnitt durch den hohlen Formkern nach Fig. 2,F i g. 3 shows an enlarged partial section through the hollow mold core according to FIG. 2,
F i g. 4 im Längsschnitt eine Gießform, in die der hohle Formkern nach F i g. 2 eingesetzt ist,
F i g. 5 einen vergrößerten Teilschnitt durch ein mit Hilfe der Gießform nach Fig. 4 hergestelltes
Gußstück,F i g. 4 in longitudinal section a casting mold into which the hollow mold core according to FIG. 2 is inserted,
F i g. 5 shows an enlarged partial section through a casting produced with the aid of the casting mold according to FIG. 4,
F i g. 6 im Längsschnitt eine Matrize und einen Stempel zum Entfernen des hohlzylindrischen Stüizgliedes aus dem Gußstück undF i g. 6 in longitudinal section a die and a punch for removing the hollow cylindrical support member from the casting and
F i g. 7 irn Längsschnitt eine gegossene Laufbuchse, wie man sie nach dem Entfernen des hohlzylindrischen Stützgliedes erhält und die eine genaue Bohrungsfläche aufweist.F i g. 7 in a longitudinal section a cast cylinder liner, how to get it after removing the hollow cylindrical support member and the exact one Has bore surface.
In F i g. I erkennt man ein hohlzylindrisches Stützglied 1, das aus einem extrudierten Aluminiumrohr hergestellt ist und einen Außendurehmesser D von 38,14 mm und eine Wandstärke / von 2,5 mm bzw. von 3,5 mm aufweist, so daß das Verhältnis Djt gleich 15,3 bzw. 10,9 ist.In Fig. I can be seen a hollow cylindrical support member 1, which is made from an extruded aluminum tube and has an outer diameter D of 38.14 mm and a wall thickness / of 2.5 mm or of 3.5 mm, so that the ratio Djt is equal to 15, 3 and 10.9, respectively.
Diese beiden Arten von hohlzylindrischen Stützgliedern 1 werden auf ihrer äußeren Umfangsfläche mit einer aufgespritzten Schicht 2 versehen, die eine Dicke von 0,45 bzw. 0,75 mm hat. Die aufgespritzte Schicht 2 besteht aus einer Eisenlegierung, z. B. Flußstahl, und sie wird gemäß Fig. 2 mit Hilfe einer Metallspritzpistole 3 auf der Umfangsfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 erzeugt, so daß man einenThese two types of hollow cylindrical support members 1 are on their outer peripheral surface provided with a sprayed-on layer 2 which has a thickness of 0.45 or 0.75 mm. The sprayed one Layer 2 consists of an iron alloy, e.g. B. mild steel, and it is shown in FIG. 2 with the help of a Metal spray gun 3 generated on the peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1, so that one
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hohlen Formkern 4 erhält; während des Aufspritzen* der Überzugsschrcht 2 wird das hohlzylindrische Stützglied I um seine Längsachse gedreht.hollow mold core 4 receives; during spraying * the coating step 2, the hollow cylindrical support member I is rotated about its longitudinal axis.
Die auf diese Weise aufgebrachte Überzugsschicht 2 ist porös, sie weist auf ihrer Außenseite unregelmäßige Grübchen und Überschneidungen auf, und ihre an dem hohlzylindrischen Stützglied 1 anliegende Innenfläche ist glatt, wie es aus F i g. 3 ersichtlich ist. Während des Abkühlens verringert sich der Durchmesser des hohlzylindrischen Stützgliedes 1, so daß sich das Stützglied nach innen von der aufgespritzten Überzugsschicht abhebt und zwischen dem Stützglied 1 und dem Überzug 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 porous and has irregular surfaces on its outside Dimples and overlaps on, and its inner surface resting on the hollow cylindrical support member 1 is smooth, as can be seen from FIG. 3 can be seen. During cooling, the diameter of the hollow cylindrical support member 1 is reduced, so that the support member lifts inwardly from the sprayed-on coating layer and between the support member 1 and the coating 2 after cooling, a gap with a width of the order of magnitude 0.05 mm is present.
Der hohle Formkern 4 nach F i g. 2 wird dann gemäß F i g. 4 in eine geteilte Gießform 5 so eingesetzt, daß er zusammen mit der Gießform einen Hohlraum abgrenzt. Hierauf wird geschmolzenes Aluminium oder eine geschmolzene Aluminiumlegierung durch einen Trichter 6 unter einem Druck von 200 kp-'cm2 in clic Hohlform gegossen, um sie vollständig mit dem geschmolzenen Metall 7 zu füllen, das in alle Grübchen und Untcrschneidungen an der freien Außenfläche der aufgespritzten Überzugsschicht 2 eindringt.The hollow mold core 4 according to FIG. 2 is then according to FIG. 4 inserted into a split mold 5 so that it delimits a cavity together with the mold. Molten aluminum or a molten aluminum alloy is then poured into the hollow mold through a funnel 6 under a pressure of 200 kgf-cm 2 in order to fill it completely with the molten metal 7 which has been injected into all pits and undercuts on the free outer surface of the sprayed-on mold Coating layer 2 penetrates.
Sobald das geschmolzene Metall 7 erstarrt, schrumpft es am Umfang der Überzugsschicht 2, und es verankert sich mit der Überzugsschicht mechanisch, so daß eine äußerst feste Verbindung zwischen dem Metal! und der Überzugsschicht entsteht. Wenige Sekunden nach der Beendigung des Eingießen des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung werden die beiden Formhälften 5 voneinander getrennt, und das Gußstück 7 und der hohle Formkern 4 werden als Ganzes aus der Form entnommen.As soon as the molten metal 7 solidifies, it shrinks on the periphery of the coating layer 2, and it is mechanically anchored to the coating layer, creating an extremely strong bond between the Metal! and the coating layer is formed. A few seconds after the completion of the pouring of the Aluminum or the aluminum alloy, the two mold halves 5 are separated from one another, and the casting 7 and the hollow mold core 4 are removed from the mold as a whole.
In F ' g. 4 erkennt man einen Dorn 8. der genau in das Innere des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 paßt.In F 'g. 4 you can see a thorn 8. which is exactly in the interior of the hollow cylindrical support member 1 fits.
F i g. 5 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt durch das Gußstück 7 und die daran verankerte aufgespritzte Ubcrzugsschicht 2, die sich noch auf dem hohlzylindrischen Stützglied 1 befindet. Das Gußstück 7 schwindet in radialer Richtung, so daß sein Werkstoff in alle Grübchen und Untcrschneidungen auf der Außenfläche der Überzugsschicht 2 eintritt. Auf diese Weise wird die aufgespritzte Überzugsschicht 2 einem hohen Berührungsdruck ausgesetzt, so daß sie radial zusammengedrückt wird, wodurch das Bimetall- oder Verbundgußstück 7 einer hohen Vorspannung ausgesetzt wird.F i g. 5 shows an enlarged partial section through the casting 7 and the sprayed-on anchored thereon Cover layer 2, which is still on the hollow cylindrical support member 1. The casting 7 shrinks in a radial direction, so that its material opens up in all pits and undercuts the outer surface of the coating layer 2 enters. In this way, the sprayed coating layer 2 becomes subjected to high contact pressure so that it is compressed radially, whereby the Bimetal or composite casting 7 is exposed to a high preload.
Der Spalt zwischen der Überzugsschicht 2 und dem hühlzylindrischen 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 gemacht.The gap between the coating layer 2 and the hollow-cylindrical support member 1 is compared to FIG the state before the casting process is considerably smaller, but this reduces the removal of the support member not made impossible from the composite casting.
Schließlich kann die aufgespritzte Überzugsschicht 2 örtlich an dem hohlzylindrischen Stützglied 1 festhaften, dessen Härte geringer als die Härte der Überzugsschicht. In einem solchen Fall ist es zweckmäßig, gemäß F i g. 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 T des Gußstücks 7 abstützen kann, und dann einen Sk.mpel 11 zu betätigen, mittels dessen eine axiale Kraft auf das hohlzylindrische Stützglied aufgebracht Aird, um es aus dem Verbundgußstück zu entfernen.Finally, the sprayed-on coating layer 2 can adhere locally to the hollow cylindrical support member 1, the hardness of which is less than the hardness of the coating layer. In such a case it is expedient, according to FIG. 6 to use a die 10 that can accommodate the casting 7 and z. B. is designed as a socket made of metal and can be supported with one end on a flange T of the casting 7, and then to actuate a Sk.mpel 11, by means of which an axial force is applied to the hollow cylindrical support member Aird to make it out of the composite casting to remove.
Damit sich das hohlzylindrische Stützglied 1 aus dem Gußstück 7 leichter entfernen läßt, ist es zweckmäßig, vor dem Aufspritzen der Überzugs-schicht 2 auf die Außenfläche des Stützgliedes ein Trennmitte! aufzubringen, z. B. eine dünne Trennschicht, die aus einem Trockenschmiersioff, beispielsweise einem Kunstharz, Graphit, Molybdändisulfid od. dgl., besteht. So that the hollow cylindrical support member 1 can be removed more easily from the casting 7, it is useful to Before spraying the coating layer 2 onto the outer surface of the support member, a separating agent! to apply, e.g. B. a thin separating layer, which consists of a dry lubricant, for example one Synthetic resin, graphite, molybdenum disulfide or the like. Is made.
F i g. 7 zeigt das Bimetallgußstück 7 nach dem Entfernen des hohlzylindrischen Stützgliedes 1, wobei dieF i g. 7 shows the bimetallic casting 7 after the hollow cylindrical support member 1 has been removed, the
ίο Bohrungsfläche durch die Innenfläche der aufgespritzten Überzugsschicht 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 Glätte wie die genau bearbeitete Außenfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes, auf dem der Überzug 2 erzeugt wurde.ίο Hole area through the inner surface of the sprayed-on Coating layer 2 is formed, which is formed by the hollow cylindrical support member in the cast bushing 7 has been transferred and whose inner diameter is essentially equal to the outer diameter of the Support member or something larger than this. The bore surface of the casting 7 has the same smoothness like the precisely machined outer surface of the hollow cylindrical support member on which the cover 2 was generated.
so Wie aus der vorstehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung an Hand von Fig. I bis 7 ersichtlich, wird zunächst das hohlzylindrische Stützglied 1 maschinell genau bearbeitet. se 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 Wandstäike t, die so gewählt ist, daß das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesscr D und der Wandstärke t in derAs can be seen from the above description of a preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. I to 7, the hollow cylindrical support member 1 is first machined precisely. se that it receives an outer diameter D which is slightly smaller than the inner diameter of the exact bore to be produced, and the support member receives a relatively small wall thickness t, which is chosen so that the ratio between the outer diameter D and the wall thickness t in the
3u Größenordnung von 8 bis 30 liegt. Hierbei ist es erforderlich, daß das hohlzylindrische Stützglied 1 aus einem Werkstoff, z. B. Aluminium, hergestelli wird, bei dem der Wärmedehnungsbeiwert und die Wärmeleitfähigkeit höher sind als bei dem Werkstofl der aufgespritzten Überzugsschicht 2. In den meisten Fällen kann man als Stützglied ein Aluminiumrohi benutzen, das mit Hilfe eines Extruders bekannte! Art als Strangpreßerzeugnis hergestellt worden ist Die aufgespritzte Überzugsschicht 2 kann Vorzugsweise aus einer Eisenlegierung, z. B. Flußstahl odei Kohlenstoffstahl, oder aus Kupferlegierungcn od. dgl erzeugt werden.3u is on the order of 8 to 30. Here it is required that the hollow cylindrical support member 1 made of a material such. B. aluminum, hergestelli where the coefficient of thermal expansion and thermal conductivity are higher than those of the material the sprayed-on coating layer 2. In most cases, an aluminum tube can be used as the support member use that known with the help of an extruder! Art has been manufactured as an extrusion The sprayed-on coating layer 2 can preferably be made of an iron alloy, e.g. B. mild steel odei Carbon steel, or from copper alloys or the like.
Der Wärmedehnungsbeiwert von extrudierterr Aluminium beträgt bei einer Temperatur von 20 bii 100" C etwa 23,5 · 10-«/° C, und seine Wärmeleitfähigkeit beträgt 0,53 CGS-Einhciten, während dei Wärmedehnungsbeiwert bei einer Temperatur vor 20 bis 100GC und die Wärmeleitfähigkeit bei dei aufgespritzten Überzugsschicht 2 aus KohlenstoffThe coefficient of thermal expansion of extruded aluminum at a temperature of 20 to 100 "C is about 23.5 · 10-6 / ° C, and its thermal conductivity is 0.53 CGS units, while the coefficient of thermal expansion at a temperature of 20 to 100 G C and the thermal conductivity of the sprayed-on coating layer 2 made of carbon
Sn stahl etwa 11,7- 10-«/° C bzw. 0,12 CGS-Einheiter beträgt.Sn stole about 11.7-10 "/ ° C or 0.12 CGS units amounts to.
Das ext-udierte Aluminiumrchr kann vor seine Benutzung als das hohlzylindrisctv: Stützglied 1 ge gcbcnenfills auf bekannte Weise einer anodischei Oxidation unterzogen werden.The ext-uded aluminum tube can be used as the hollow cylinder: support member 1 ge gcbcnenfills in the known way of an anodic egg Be subjected to oxidation.
Vor dem Gebrauch des Stützgliedcs 1 wird seini äußere Umfangsfiächc gereinigt, uncl dann wird dii gereinigte Fläche vorzugsweise mit einer Trenn schicht versehen; zu diesem Zweck wird >,\n Trenn mittel aufgespritzt, und danach wird der gewün.-ichti Werkstoff f'ir die Überzugsschicht, z. B. eine Eisen oder Kupfcrl?gierung, auf das Stützglied aufgespritzt Während des Spritzvorgangs beträgt der AbstaniBefore the support member 1 is used, its outer peripheral surface is cleaned, and then the cleaned surface is preferably provided with a separating layer; To this end,>, sprayed \ n separation medium, and thereafter, the gewün.-ichti material f'ir the coating layer, eg. B. an iron or copper alloy, sprayed onto the support member. During the spraying process, the distance is
zwischen der Mctallspritzpistolc 3 und dem hohl zylindrischen Stützglied vorzugsweise etwa 200 bi 250 mm. Wird ein Stützglied aus einer Eisen- ode Kupferlegierung benutzt, nimmt die aufgespritzt Überzugsschicht 2 eine mittlere Temperatur von 101between the metal spray gun 3 and the hollow cylindrical support member preferably about 200 bi 250 mm. If a support member made of an iron or copper alloy is used, it is sprayed on Coating layer 2 has an average temperature of 101
bis I 30 C an. Die Temperatur lies eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden hohlzylindrischcn Stützgliedes erhöht sich während des Spril/vorüangs gleichmäßig, so daß an keiner Stelle ein Temperaturgradient vorhanden ist.to I 30 C. The temperature read a high thermal conductivity having hollow cylindrical support member increases during the spray / vorüangs evenly, so that there is no temperature gradient at any point.
Nach der Beendigung des Spritzvorgangs läßt man die aufgespritzte Übcrzugssehicht 2 abkühlen, während sie sich noch auf dem hohlzylindrischcn Stützglied 1 befindet. Die aufgespritzte Übcrzugsschicht kann der Schrumpfung des Stiitzglicdes. dessen Wärmedehnungsbeiwert höher ist als derjenige des Überzugs, nicht folgen, und daher schwindet der Überzug ungehindert entsprechend seinem eigenen Wärmedehnungsbciwcrt. Daher bleiben in der aufgespritzten Überzugsschicht keine in der Umfangsrichtung wirkenden Zugspannungen zurück.After the end of the spraying process, the sprayed-on cover layer 2 is allowed to cool while it is still on the hollow cylindrical support member 1. The sprayed-on coating layer may cause the shrinkage of the support structure. whose coefficient of thermal expansion is higher than that of the Coating, do not follow, and therefore the coating freely shrinks according to its own Thermal expansion ratio. Therefore, none remain in the circumferential direction in the sprayed coating layer acting tensile stresses.
Bei einem Versuch wurde ein cxtrudicrtcs Aluminiumrohr 1 mit einem Außendurchmesser von 38,14 mm und einer Wandstärke von 2,5 mm im Wege des Aufspritzen mit einer Schicht 2 aus Flußstahl versehen, deren Dicke / 0,5 mm betrug, und dann wurde der so hergestellte Formkern auf Raumtemperatur abgekühlt. Bei diesem Versuch zeigte es sich, daß der Innendurchmesser der aufgespritzten Überzugsschicht 2 den Wert von 38,19 mm annahm, so daß ein Spalt mit einer Breite von etwa 0.05 mm zwischen dem cxtrudicrtcn Aluminiumrohr 1 und der aufgespritzten Überzugsschicht 2 vorhanden war. und daß in der Überzugsschicht keine in der Umfangsrichtung wirkenden Zugspannungen zurückblicbcn.In one experiment, an extruded aluminum tube was used 1 with an outer diameter of 38.14 mm and a wall thickness of 2.5 mm in Ways of spraying with a layer 2 of mild steel the thickness of which was / 0.5 mm, and then the mandrel thus prepared was brought to room temperature cooled down. In this experiment it was found that the inside diameter of the sprayed on Coating layer 2 assumed 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 coating layer 2 was present. and that in the coating layer none in the circumferential direction acting tensile stresses.
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 Spritzgießverfahrens der Fall ist, wird der Dorn 8 gemäß F i g. 4 genau in den hohlen Formkern eingepaßt. If the hollow mold core 4 is produced in that the layer 2 is applied to the outer surface of the hollow cylindrical Support member 1 is sprayed on, and he is subjected to a pressure, as in the application of the injection molding process is the case, the mandrel 8 according to FIG. 4 fitted exactly into the hollow mold core.
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 Aluminiumlegierung gegossen. Sobald das geschmolzene Metall erstarrt, schwindet es am Umfang der aufgespritzten Überzugsschicht 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 4 is inserted into a casting mold, and molten aluminum or a molten aluminum alloy is put into the hollow mold poured. As soon as the molten metal solidifies, it shrinks around the circumference of the sprayed-on Coating layer 2. so that it is mechanically anchored to this layer, with an extremely strong connection arises.
In diesem Fall wird der hohle Formkern 4 und insbesondere die aufgespritzte Oberzugsschicht 2 auf der äußeren Umfangsfläche des hohlzylindrischen Stützgliedes 1 im wesentlichen auf die Temperatur der geschmolzenen Metalls erhitzt, und wenn das geschmolzene Metall erstarrt, wirkt die abgespritzte Schicht 2, die zwischen dem Stützglied 1 und dem Gußstück 7 liegt, dessen Wärmedehnungsbeiwert im wesentlichen gleich demjenigen 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 der Schicht 2 und dem Gußstück 7 aus Metall erhöht sich, während die Druckbeanspruchung des hohlzylindrischen Stützgliedes in der Umfangsrichtung erhalten bleibt, wobei sich das Stützglied ungehindert zusammenziehen kann.In this case, the hollow mold core 4 and in particular the sprayed-on top layer 2 is applied the outer peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1 essentially to the temperature The molten metal is heated, and when the molten metal solidifies, the hosed down acts Layer 2, which lies between the support member 1 and the casting 7, the coefficient of thermal expansion in is substantially the same as that of the support member, opposing the shrinkage force exerted by the casting 7 is brought into effect radially inwards. Therefore, the sprayed coating layer 2 becomes in Compressed in the direction of their thickness, and the contact pressure between the layer 2 and the Casting 7 made of metal increases, while the compressive stress on the hollow cylindrical support member is maintained in the circumferential direction with the support member contracting freely can.
Die in Richtung der Dicke der aufgespritzten Überzugsschicht 2 wirkende Druckspannung wird insbesondere bei der Anwendung des Druckgießverfahrais erheblich gesteigert, und zwar durch die Rcaktioiiskraft. clic auf die Außenfläche des hohlzylindrischen Stiitzgliedes 1 wirkt, das durch den genau in das Stützglied passenden Dorn 8 abgestützt wird, und infolgedessen wird die aufgespritzte Überzugsschicht 2 zusammengedrückt, um die Spalte zwischen den zusammengedrückten kleinen Körnern tier Schicht zu verkleinern und eine festere Bindung /wischen diesen leinen Körnern hcrvorzurufen, wodurch die lcstickeitscigcnschaftcn der aufgespritzten Überzugsschicht 2 erheblich verbessert werden.The compressive stress acting in the direction of the thickness of the sprayed-on coating layer 2 becomes in particular when using the die casting process considerably increased, through the reaction force. click on the outer surface of the hollow cylindrical Support member 1 acts, which is supported by the mandrel 8 which fits exactly into the support member is, and as a result, the sprayed coating layer 2 is compressed to the gap between the compressed small grains of animal layer shrink and form a tighter bond / wipe these linen grains, causing the stickiness of the sprayed-on Coating layer 2 can be greatly improved.
Die vorstehend erwähnte Druckkraft, die auf die aufgespritzte Ühcrzugsschicht 2 wirkt, kommt auchThe aforementioned compressive force applied to the sprayed overcoat layer 2 works, also comes
ts 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 hohlzylindrischcn Stiitzgliedes I wirkt, wodurchts to be effective if there is no pressure when pouring is applied as a result of the reaction force exerted on the shrinkage of the cast metal 7 is due and which acts on the circumferential surface of the hollow cylindrical support member I, whereby
so eine festere Bindung zwischen den feinen Körnern der Überzugsschicht 2 hervorgerufen wird.such a stronger bond between the fine grains the coating layer 2 is caused.
Wird der Berührungsdruck zwischen der aufgespritzten Überzugsschicht 1 in dem gegossenen Metall 7 gesteigert, verbessert sich die Verankerung des gegossenen Metalls in den feinen Grübchen und Untcrschncidungcn der dem Metall benachbarten Fläche der Schicht 2. Diese Verankerungsverbindung wird durch die Spannung aufrechterhalten, die in der Überzugsschicht in 'hrer Umfangsrichtung verbleibt und bei einer Temperatur unterhalb der Erstarrungstemperatur des geschmolzenen Metalls fortbesteht; mit anderen Worten, in der Ubcrzugsschicht 2 wird bei dem erfindungsgemäßcn Verfahren eine Vorspannung sogar dann aufrechterhalten, wenn die Gußstücke einer thermischen Beanspruchung ausgesetzt werden.Is the contact pressure between the sprayed Increased the coating layer 1 in the cast metal 7, the anchoring improves of the cast metal in the fine pits and indentations of those adjacent to the metal Surface of layer 2. This anchoring connection is maintained by the tension created in the Coating layer remains in its circumferential direction and persists at a temperature below the solidification temperature of the molten metal; In other words, in the method according to the invention, a bias voltage is applied in the covering layer 2 maintained even when the castings are exposed to thermal stress will.
Wie erwähnt, 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.As mentioned, the hollow cylindrical support member 1 can freely shrink when the melted Metal 7 solidifies, so that between the support member and the sprayed-on coating layer 2 a small gap arises.
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 Überzugsschicht 2 verankert hat. This gap has a considerably smaller width than the hollow shape created by the casting mold and the hollow Mold core 4 is delimited, but its width is sufficient to enable only the hollow cylindrical support member from the casting 7 to be sufficient Metal that has anchored to the coating layer 2 is removed.
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 Guß-stück 7 verankerten Überzugsschicht 2 entfernt werden kann.If the die casting process is used, the effect is that which is firmly fitted into the hollow cylindrical support member Mandrel 8 that the unhindered contraction of the support member is more or less largely restricted is, but it is possible to remove the mandrel in the cold state from the support member, the then in turn from the anchored to the casting 7 Coating layer 2 can be removed.
Das Vorhandensein eines Spaltes zwischen dem hohlzylindrischen Stützglied 1 und der aufgespritzten Überzugsschicht 2 ermöglicht es, das Stützglied ausThe presence of a gap between the hollow cylindrical support member 1 and the sprayed-on Coating layer 2 enables the support member to be made
6» dem mit der Schicht 2 versehenen Gußstück 7 selbst dann zu entfernen, wenn auf die Außenfläche des Stützgliedes eine große Druckkraft wirkt; gemäß F i g. 6 kann man zu diesem Zweck einen Stempel 11 oder ein beliebiges anderes Werkzeug benutzen. Da die Überzugsschicht 2 fest an dem Gußstück 7 aus Metall verankert ist, besteht hierbei keine Gefahr einer Beschädigung der Überzugsschicht. Wie erwähnt, benutzt man vorzugsweise einen 6 »to remove the casting 7 provided with the layer 2 even if a large compressive force acts on the outer surface of the support member; according to FIG. 6 you can use a punch 11 or any other tool for this purpose. Since the coating layer 2 is firmly anchored to the casting 7 made of metal, there is no risk of damage to the coating layer. As mentioned, it's preferable to use one
Stempel 11 oder ein anderes Werkstück zum Aufbringen einer axialen Kraft, um das hohlzylindrischc Stützglied 1 zu entfernen. Erforderlichenfalls kann man jedoch das Stützglied an seiner Innenfläche abkühlen, um seinen Durchmesser zu verkleinern, woraufhin es sich von der aufgespritzten Überzugssciiicht 2 trennen läßt. Alternativ ist es möglich, das hohlzylindrische Stützglied mit Hilfe eines Schneidoder Räumvorgangs zu beseitigen.Stamp 11 or another workpiece for applying an axial force to the hollow cylindrical c Remove support member 1. If necessary, however, the support member can be cooled on its inner surface, to reduce its diameter, whereupon it is visible from the sprayed-on coating 2 can be separated. Alternatively, it is possible to cut the hollow cylindrical support member with the help of a cutting or To eliminate the broaching process.
Bei der Innenfläche der aufgespritzten Überzugsschicht 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 Überzugsschicht 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 is thus a surface whose Shape has been determined by the precisely machined peripheral surface of the hollow cylindrical support member 1 is. Therefore, it is only necessary to precisely machine the peripheral surface of the support member to form the coating layer to be provided with a cylindrical inner surface which has such a high accuracy that after the casting process only a simple honing needs to be carried out.
Ein stranggepreßtes Rohr aus Aluminium hat einen genau bestimmten Durchmesser und eine glatte Oberfläche, so daß man es als hohlzylindrisches Stützglied verwenden kann, ohne daß es irgendeiner besonderen Bearbeitung bedarf.An extruded aluminum tube has a precisely determined diameter and a smooth one Surface, so that it can be used as a hollow cylindrical support member without any special processing is required.
Wie erwähnt, ist es gemäß der Erfindung erforderlich, ein hohlzylindrisches Stützglied 1 zu benutzen, dessen Außendurchmesser D etwas kleiner ist als d?r Innendurchmesser der zu erzeugenden genauen Zylinderbohrung und das eine solche Wandstärke / hat, daß sich für das Verhältnis DIt ein Wert zwischen 8 und 30 ergibt.As mentioned, it is necessary according to the invention to use a hollow cylindrical support member 1, the outside diameter D of which is somewhat smaller than the inside diameter of the exact cylinder bore to be produced and which has such a wall thickness / that the ratio DIt has a value between 8 and 30 results.
Benutzt man ein dickwandiges hohlzylindrisches Stützglied, bei dem der Wert des Verhältnisses DIt kleiner ist als 8, weist das Stützglied eine zu hohe Wärmeaufnahmefähigkeit auf. Dies hat zur Folge, daß die auf das Stützglied aufgespritzten geschmolze nen Metallteilchen keine Überzugsschicht 2 von hohe Festigkeit bilden. Ferner ist es schwierig, ein solche dickwandiges hohlzylindrisches Stützglied schnelle abkühlen zu lassen als die aufgespritzte Überzugs schicht, so daß das Stützglied daran gehindert wird sich ungestört zusammenzuziehen, und daß es schwie rig ist, das gemäß der Erfindung gewünschte Ergeb nis zu erzielen.If a thick-walled hollow cylindrical support member is used, in which the value of the ratio DIt is less than 8, the support member has too high a heat absorption capacity. As a result, the molten metal particles sprayed on the support member do not form a coating layer 2 of high strength. Furthermore, it is difficult to let such a thick-walled hollow cylindrical support member cool quickly than the sprayed-on coating layer, so that the support member is prevented from contracting undisturbed, and that it is difficult to achieve the desired result according to the invention.
to Benutzt man dagegen ein dünnwandiges hohl zylindrisches Stützglied, bei dem der Wert des Ver hältnisses DIt höher ist als 30, besteht die Gefahr daß das Stützglied beim Aufspritzen des geschmolze nen Metalls durch die Gasflamme bzw. den GasstrorrTo contrast, if you use a thin-walled hollow cylindrical support member in which the value of the ratio DIt is higher than 30, there is a risk that the support member when spraying the molten metal by the gas flame or the gas flow
«5 örtlich erhitzt und durch auftretende Spannunger verformt wird. In diesem Fall wird es schwierig, ein« aufgespritzte Überzugsschicht 2 mit der gewünschter hohen Genauigkeit zu erzeugen. Außerdem bestehi bei einem solchen dünnwandigen Stützglied die Ge-«5 Heated locally and due to stresses occurring is deformed. In this case, it becomes difficult to obtain a sprayed coating layer 2 with the desired one to generate high accuracy. In addition, such a thin-walled support member has the
ao fahr, daß es zerdrückt wird, wenn es von außen hei einer Kraft ausgesetzt wird, wie es beim Aufgießer von geschmolzenem Metall auf die Überzugsschichl geschieht, so daß der Gießvorgang nicht in der gewünschten Weise abläuft.ao drive that it will be crushed when it is hot from the outside is subjected to a force, as is the case when molten metal is poured onto the coating layer happens so that the casting process does not proceed in the desired manner.
as Wie erwähnt, ermöglicht es die erfindungsgemäße Verwendung, eine Bohrungsfläche zu erzeugen, die durch die Innenfläche einer aufgespritzten Überzugsschicht gebildet wird, welche auf eine genau bearbeitete Fläche eines hohlzylindrischen Stützgliedes auf-As mentioned, it enables the invention Use to create a bore surface formed by the inner surface of a sprayed coating layer which is machined onto a precisely machined Surface of a hollow cylindrical support member
gebracht und dann von dem Stützglied in ein mit der Überzugsschicht 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 Aufwandbrought and then transferred by the support member into a casting bonded to the coating layer so that the casting is provided with an accurate bore surface that has such high accuracy possesses that only a very little effort
für die Fertigbearbeitung erforderlich ist.is required for finishing.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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