DE3590587C2

DE3590587C2 - Method and device for producing a composite body

Info

Publication number: DE3590587C2
Application number: DE19853590587
Authority: DE
Inventors: Masahiko Kakefuda; Yasuo Kondo; Minoru Imai; Nobuyoshi Houjoh; Fumio Morimune; Tadao Yamashita
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1984-11-07
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1988-06-23
Also published as: EP0203198A4; EP0203198A1; EP0203198B1; GB8615801D0; AU574541B2; AU5068085A; GB2184048A; DE3590587T1; GB2184048B; WO1986002862A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers, bei dem ein metallischer Einsatzteil nach Vorbehandlung mit flüssigem Metall durch Heißtauchen beschichtet wird, um dann in eine flüssige Aluminiumlegierung eingefügt zu werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.The present invention relates to a method for manufacturing a composite body, in which a metallic insert after pretreatment with liquid metal by hot dipping is coated, then in a liquid aluminum alloy to be inserted, and a device for Performing this procedure.

Aus der DE-PS 9 74 552 ist die Vorbehandlung von aluminierten Einsatzteilen aus Eisen oder Stahl für den Guß von Werkstücken aus Aluminium oder Aluminiumlegierung bekannt, wobei die Einsatzteile nach Herausnahme aus einer Aluminiumschmelze rasch und für kurze Zeit in eine Zinn- oder Cadmiumschmelze getaucht und nach Herausnahme aus der Zinn- oder Cadmiumschmelze sofort abgekühlt werden. Derart vorbehandelte Einsatzteile werden dann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt in eine Aluminiumlegierung eingegossen. Durch diese Maßnahmen soll eine enge Bindung zwischen der Aluminiumlegierung und dem Einsatzteil erreicht werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine gute Bindung im wesentlichen nur zwischen dem Überzug des Einsatzteils und der Aluminiumlegierung existiert, nicht jedoch zwischen dem Einsatzteil und dem Überzug.From DE-PS 9 74 552 is the pretreatment of aluminized Insert parts made of iron or steel for the casting of workpieces known from aluminum or aluminum alloy, wherein the insert parts after removal from an aluminum melt quickly and for a short time in a tin or cadmium melt dipped and after removal from the tin or cadmium melt be cooled immediately. Such pre-treated insert parts are then in a subsequent process step cast in an aluminum alloy. Through these measures supposed to be a close bond between the aluminum alloy and the insert part can be reached. However, it has been shown that a good bond is essentially only between the Coating of insert and aluminum alloy exists, but not between the insert and the cover.

Ganz ähnlich verhält es sich bei dem Stand der Technik nach der DE-AS 10 91 712 sowie DE-AS 11 00 235.The state of the art is quite similar DE-AS 10 91 712 and DE-AS 11 00 235.

Auch die GB-PS 6 51 996, GB-PS 7 08 846 und DE-PS 8 71 096 erschöpfen sich in der Herstellung eines Verbundkörpers aus Stahl einerseits und einer NE-Legierung andererseits, wobei sowohl der GB-PS 7 08 846 als auch der DE-PS 8 71 096 die Verwendung eines ultraschallerregten Lötkolbens zur Beschichtung eines Eisen- oder Stahleinsatzteils mit einem Lot oder dgl. entnommen werden kann. Eine Vorbehandlung der zu beschichtenden Einsatzteile durch Heißtauchen in eine NE-Schmelze kann den beiden letztgenannten Druckschriften nicht entnommen werden. Des weiteren ist die vorgeschlagene Beschichtung der Einsatzteile hinsichtlich Präzision äußerst mangelhaft. Auch ist es nicht möglich, eine Oxidschicht auf der Oberfläche der Einsatzteile durch die bekannten Lötkolben wirkungsvoll zu entfernen.GB-PS 6 51 996, GB-PS 7 08 846 and DE-PS 8 71 096 also exhaust in the manufacture of a composite body Steel on the one hand and a non-ferrous alloy on the other hand both GB-PS 7 08 846 and DE-PS 8 71 096 use an ultrasound-excited soldering iron for coating an iron or steel insert with a solder or the like can be removed. A pretreatment of the to be coated Insert parts by hot dipping in a non-ferrous melt not taken from the latter two publications will. Furthermore, the proposed coating is Insert parts extremely poor in terms of precision. Also it is not possible to put an oxide layer on the surface of the Insert parts effectively through the known soldering iron remove.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem bzw. der eine innige bzw. grenzschichtlose Verschweißung zwischen dem Einsatzteil und Überzug einerseits sowie Überzug und Aluminiumlegierung andererseits erhalten wird.The present invention is therefore based on the object a method and an apparatus of the type mentioned to create with whom an intimate or borderless Welding between the insert and cover on the one hand as well as coating and aluminum alloy on the other hand becomes.

Diese Aufgabe wird verfahrenstechnisch durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 und vorrichtungstechnisch durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst.In terms of process engineering, this object is achieved by the characterizing features of patent claim 1 and, in terms of device technology, by the characterizing features of patent claim 10 .

Durch die erfindungsgemäße Beschichtung des Einsatzteils in Gegenwart von Ultraschallschwingungen wird die vollständige Entfernung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des Einsatzteils und damit eine innige Diffusionsverschweißung zwischen Überzug und Einsatzteil erreicht. Gleichzeitig wird eine äußerst gleichförmige Überzugsschicht gebildet, die eine innige Verschweißung mit der Aluminiumlegierung gewährleistet. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird also ohne großen Aufwand ein äußerst fest miteinander verschweißter Verbundkörper erhalten.The inventive coating of the insert in The presence of ultrasonic vibrations becomes complete Removal of an oxide layer on the surface of the insert and thus an intimate diffusion weld between Cover and insert reached. At the same time extremely uniform coating layer formed, the one ensures intimate welding with the aluminum alloy. By means of the measures according to the invention, there is therefore no great Effort an extremely tightly welded composite body receive.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are described below the accompanying drawing explained. Show it:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im schematischen Schnitt; Figure 1 shows a device for performing the method according to the invention in schematic section.

Fig. 2 eine verjüngte Welle, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 1 herstellbar ist; FIG. 2 shows a tapered shaft which can be produced by the method according to the invention using the device according to FIG. 1;

Fig. 3 eine Mikrofotografie (x 100) einens Grenzbereichs zwischen Einsatzteil und Aluminiumlegierung bei einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Verbundkörper; Figure 3 is a photomicrograph (x 100) einens boundary portion between insert and the aluminum alloy for a product manufactured by the inventive process composite body.

Fig. 4 eine Fotografie entsprechend derjenigen nach Fig. 3 für ein Vergleichsbeispiel; Fig. 4 is a photograph corresponding to that of Figure 3 for a comparative example.

Fig. 5 eine Mikrofotografie (x 100) eines Grenzbereichs zwischen einem Kolbenhauptkörper und einem Kolben-Verschleißring; Fig. 5 is a microphotograph (x 100) of a boundary area between a piston main body and a piston wear ring;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Zylinderkopfes; Fig. 6 is a sectional view of a cylinder head according to the invention;

Fig. 7 eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors mit einer erfindungsgemäß hergestellten Zylinderlaufbuchse; und Fig. 7 is a sectional view of an internal combustion engine with an inventively produced cylinder liner; and

Fig. 8 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kipphebel für einen Verbrennungsmotor in Seitenansicht, teilweise im Schnitt. Fig. 8 is a rocker arm manufactured by the inventive method for an internal combustion engine in a side view, partly in section.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren samt Vorrichtung zur Durchführung desselben anhand von Beispielen beschrieben.The method and device according to the invention are described below to carry out the same described using examples.

example 1

Es wird ein Einsatzteil aus Aluminiumlegierung JISA2024S zubereitet.An insert made of aluminum alloy JISA2024S is prepared.

Der Einsatzteil wird einer Reinigung und Trocknung unterworfen, d. h. einer Vorbehandlung in der Reihenfolge: Spülen mit Wasser, Entfetten, Spülen mit Wasser, Beizen, Spülen mit Wasser und Trocknen. Diese Vorbehandlung findet in einer gesonderten Vorrichtung statt.The insert part is subjected to cleaning and drying, d. H. a pretreatment in the order: rinse with water, degreasing, rinsing with water, pickling, rinsing with Water and drying. This pretreatment takes place in one separate device instead.

Dann wird der Einsatzteil in einer Beschichtungseinrichtung gemäß Fig. 1 mit einem Überzug versehen.Then the insert part is provided with a coating in a coating device according to FIG. 1.

Die Beschichtungseinrichtung 1 besteht aus einem Weichlotschmelzofen 2 und einem Ultraschallwellen-Erreger 3. Der Ofen 2 besteht aus einem Lotbehälter 5, der an seinem oberen Teil ein Überzugsbad 4 enthält, und einer unterhalb des Behälters 5 angeordneten Heizung (Heizspule) 6 zum Erwärmen desselben. Eine Schwingungsplatte 8, die sich Y-förmig verzweigt, ist mit ihrem einen Ende an einem Schwingungsarm 7 des Erregers 3 befestigt, während das andere Ende in das Überzugsbad 4 im Behälter 5 eingetaucht ist. Zwischen zwei schwingenden Ästen der Schwingungsplatte 8 wird der Einsatzteil 9 angeordnet, und zuvor aufgrund der Oberflächenspannung des Überzugsbades mit einem Spalt von 1,0 mm in bezug auf die beiden Äste der Platte 8.The coating device 1 consists of a soft solder melting furnace 2 and an ultrasonic wave exciter 3 . The furnace 2 consists of a solder tank 5 , which contains a coating bath 4 on its upper part, and a heater (heating coil) 6 arranged below the tank 5 for heating the same. A vibration plate 8 , which branches Y-shaped, is attached at one end to a vibration arm 7 of the exciter 3 , while the other end is immersed in the coating bath 4 in the container 5 . Between two branches vibrating the vibrating plate 8 of the insert part 9 is arranged, and before due to the surface tension of the coating bath with a gap of 1.0 mm with respect to the two branches of the plate. 8

Der Einsatzteil 9 wird unter folgenden Bedingungen beschichtet:The insert part 9 is coated under the following conditions:

1. Composition of the coating bath: molten aluminum solder (Zn-5Al eutectic alloy (95% Zn-5% Al); Melting point = 380 ° C).
2. Ultrasonic vibration: 18 kHz frequency, 20 µm amplitude, 2 to 3 s application time.
3. Coating bath temperature: 400 to 420 ° C.
4. Thickness of the coating film or coating: 50 µm
5. Coating time: 7 min.

Der mit Zn-5Al-Legierung überzogene bzw. beschichtete Einsatzteil 9 wird in einer Form einer (nicht gezeigten) Gießvorrichtung gegeben. Geschmolzene AC4B-Aluminiumlegierung wird in diese Form eingegossen, wodurch z. B. eine in Fig. 2 gezeigte, verjüngte Welle 10 erhalten wird. Die verjüngte Welle 10 besteht aus einem AC4B-Hauptkörper 11 und dem Einsatzteil 9.The insert 9 coated with Zn-5Al alloy is placed in a mold of a casting device (not shown). Melted AC4B aluminum alloy is poured into this mold. B. a tapered shaft 10 shown in FIG. 2 is obtained. The tapered shaft 10 consists of an AC4B main body 11 and the insert part 9 .

Comparative example

Aus JISA2024S-Material wurden Einsatzteile geformt und jeweils mit nichtbehandeltem Zn, Sn, Kanigen oder Aluminiumlot beschichtet. Danach wurde jeder Einsatzteil in eine AC4B-Aluminium legierung eingesetzt, um eine verjüngte Welle ähnlich Fig. 2 herzustellen.Insert parts were formed from JISA2024S material and each coated with untreated Zn, Sn, Kanigen or aluminum solder. Each insert was then placed in an AC4B aluminum alloy to produce a tapered shaft similar to FIG. 2.

Es wurde die Verschweißung und die Anwesenheit/Abwesenheit von Ausschuß bzw. Verlust beim Beispiel 1 und beim Vergleichsbeispiel geprüft. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 festgehalten. There was the welding and the presence / absence of scrap or loss in example 1 and in the comparative example checked. The results obtained are as follows Table 1 recorded.

Tabelle 1 Table 1

Wie aus dieser Tabelle 1 hervorgeht, liefert Beispiel 1 bessere Ergebnisse als das Vergleichsbeispiel; und es entsteht kein Verlust von Einsatzteilen.As can be seen from Table 1, Example 1 gives better ones Results as the comparative example; and there is no Loss of insert parts.

Bei einem Vergleich zwischen einer Mikrofotografie von x 100 (Fig. 3) eines Gefüges an der Grenze zwischen Einsatzteil 9 und Hauptkörper 11 beim Beispiel 1 und einer Mikrofotografie von x 100 (Fig. 4) der Grenze zwischen dem Einsatzteil und dem Hauptkörper beim Vergleichsbeispiel, bei dem ohne Vorbehandlung und ohne Vorerwärmung gearbeitet wurde, wird beim Beispiel 1 kein nichtverschweißter Bereich zwischen dem Einsatzteil und dem Hauptkörper beobachtet, während ein nichtverschweißter Bereich zwischen den beiden Werkstoffen beim Vergleichsbeispiel vorhanden ist. Deshalb haben Verbundkörper gemäß Vergleichsbeispiel geringere Festigkeit.In a comparison between a microphotograph of x 100 ( FIG. 3) of a structure on the boundary between insert 9 and main body 11 in example 1 and a microphotograph of x 100 ( FIG. 4) the boundary between the insert and main body in the comparative example, in which the process was carried out without pretreatment and without preheating, no non-welded area between the insert part and the main body is observed in Example 1, whereas there is a non-welded area between the two materials in the comparative example. Composite bodies according to the comparative example therefore have lower strength.

Der Einsatzteil wird einer Ultraschallschwingung unterworfen während der Beschichtung mit Aluminium, wodurch eine auf der Oberfläche des Einsatzteils gebildete Oxidschicht entfernt und eine gleichmäßige eutektische Schicht aus Aluminium- Aluminiumlot gebildet wird. Die eutektische Schicht hat einen niedrigen Schmelzpunkt und schmilzt daher leicht in einem Bad geschmolzener Aluminiumlegierung, die den Hauptkörper definiert, so daß sie sich mit ihr gut vermischt.The insert part is subjected to an ultrasonic vibration during the coating with aluminum, which creates a on the Removed oxide layer formed surface of the insert and a uniform eutectic layer of aluminum Aluminum solder is formed. The eutectic layer has one low melting point and therefore easily melts in a bath molten aluminum alloy that defines the main body so that she mixes well with her.

Example 2

Ein verschleißfester Ring eines Kolbens für einen Dieselmotor wurde als Einsatzteil zubereitet. Bei Befolgung der gleichen Verfahrensschritte wie beim Beispiel 1 wurde Zn-5-Al- Weichlot geschmolzen und zur Beschichtung des Ringes benutzt. Der beschichtete Ring wurde in eine Form gegeben, in die dann eine AC8A-Aluminiumlegierung als Einsatzaufnehmer eingegossen worden ist, um einen fertigen Kolben zu erhalten. Die Gießtemperatur betrug 700°C. Der verschleißfeste Ring bestand aus ADC10-Aluminiumlegierung, in der ein Si₃N₄-Pulver dispergiert war. Eine Mikrofotografie (x 100; Fig. 5) eines Gefüges an der Grenze zwischen dem Kolbenring und dem aus AC8A- Aluminiumlegierung gegossenen Hauptkörper des Kolbens zeigt, daß kein unverschweißter Bereich zwischen dem Ring und dem Hauptkörper des Kolbens vorhanden ist und daß die beiden Werkstoffe vollständig miteinander verschweißt sind.A wear-resistant ring of a piston for a diesel engine was prepared as an insert. Following the same process steps as in Example 1, Zn-5-Al soft solder was melted and used to coat the ring. The coated ring was placed in a mold into which an AC8A aluminum alloy was then cast as an insert receiver to obtain a finished piston. The casting temperature was 700 ° C. The wear-resistant ring was made of ADC10 aluminum alloy in which an Si₃N₄ powder was dispersed. A microphotograph ( x 100; Fig. 5) of a structure at the boundary between the piston ring and the main body of the piston cast from AC8A aluminum alloy shows that there is no unwelded area between the ring and the main body of the piston and that the two materials are complete are welded together.

Example 3

Es wurde eine Zylinderlaufbuchse aus ADC10-Aluminiumlegierung, in welcher Si₃N₄-Pulver dispergiert war, zubereitet und unter Verwendung von Zn-5Al-Legierung wie beim Beispiel 1 mit Aluminiumlegierungslot überzogen bzw. beschichtet. Die erhaltene Zylinderlaufbuchse wurde in eine Form gegeben und geschmolzene Aluminiumlegierung in die Form eingespritzt, um einen Hauptkörper einer Zylinderlaufbuchse zu erhalten und dadurch einen Zylinderblock zu erhalten, bei dem die Zylinderlaufbuchse in den Hauptkörper des Zylinderblocks eingesetzt ist.There was a cylinder liner made of ADC10 aluminum alloy, in which Si₃N₄ powder was dispersed, prepared and under Use of Zn-5Al alloy as in Example 1 with Aluminum alloy solder coated or coated. The received Cylinder liner was put in a mold and melted Aluminum alloy injected into the mold to obtain a main body of a cylinder liner and thereby to get a cylinder block in which the cylinder liner is inserted into the main body of the cylinder block.

Die Grenze zwischen dem Hauptkörper des Zylinderblocks und der Zylinderlaufbuchse war vollkommen verschweißt.The boundary between the main body of the cylinder block and the cylinder liner was completely welded.

Example 4

Aus einem FRM (=fiber reinforced metal) bzw. einer faserverstärkten Aluminiumlegierung mit großer Festigkeit gegen Wärmeermüdung (d. h. mit einem Gehalt an langen Kohlenstoffasern und JISA6061-Aluminiumlegierung als Matrix) wurde eine Decke zubereitet, welche eine feuerfeste Brennkammerwand eines Zylinderkopfes definieren sollte. Als nächstes wurde bei Befolgung der gleichen Verfahrensschritte wie beim Beispiel 1 die Decke mit Aluminiumlegierungslot überzogen und die überzogene Decke in eine Form gegeben. Zur Aufnahme des Einsatzteils wurde eine Aluminiumlegierung in die Form eingespritzt, um einen Zylinderhauptkörper zu erhalten. So wurde, wie in Fig. 6 gezeigt, eine Decke 32 in einen Hauptkörper 31 eines Zylinderkopfes eingesetzt, um den Zylinderkopf 33 zu vervollständigen.A blanket was prepared from an FRM (= fiber reinforced metal) or a fiber-reinforced aluminum alloy with high strength against thermal fatigue (ie containing long carbon fibers and JISA6061 aluminum alloy as a matrix), which should define a fireproof combustion chamber wall of a cylinder head. Next, following the same process steps as in Example 1, the ceiling was coated with aluminum alloy solder and the covered ceiling was put in a mold. An aluminum alloy was injected into the mold to receive the insert to obtain a cylinder main body. Thus, as shown in FIG. 6, a blanket 32 was inserted into a main body 31 of a cylinder head to complete the cylinder head 33 .

In diesem Fall wurde kein unverschweißter Bereich zwischen der Decke und dem Hauptkörper des Zylinderkopfes festgestellt; und die beiden Werkstoffe waren vollständig miteinander verschweißt.In this case there was no unwelded area between the ceiling and the main body of the cylinder head are established; and the two materials were completely welded together.

Example 5

Eine Zylinderlaufbuchse wurde mit ADC10-Aluminiumlegierung, in der ein Si₃N₄-Pulver dispergiert war, hergestellt. Die Zylinderlaufbuchse wurde in den gleichen Verfahrensschritten wie beim Beispiel 1 vorbehandelt und mit reinem Zink unter Ultraschallschwingung überzogen bzw. beschichtet. Die Bedingungen dafür waren folgende:A cylinder liner was made with ADC10 aluminum alloy, in which a Si₃N₄ powder was dispersed. The Cylinder liner was made in the same process steps pretreated as in example 1 and with pure zinc under Ultrasound vibration coated or coated. The conditions the following were:

1. Composition of the coating bath: pure zinc
2. Coating bath temperature: 440-450 ° C
3. Coating film thickness: 50 µm
4. Conditions of ultrasonic vibration: 18 kHz frequency, 20 µm amplitude, 2 s application time.

Die mit Zink beschichtete Zylinderlaufbuchse wurde in eine Form eingesetzt und geschmolzene Aluminiumlegierung (ADC10-Legierung) in die Form eingespritzt, um einen Zylinderblock 35 zu formen, in welchen die Zylinderlaufbuchse 34 eingesetzt war, wie in Fig. 7 gezeigt.The zinc coated cylinder liner was inserted into a mold and molten aluminum alloy (ADC10 alloy) was injected into the mold to form a cylinder block 35 in which the cylinder liner 34 was inserted, as shown in FIG. 7.

Die Grenze zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Zylinderblock war vollständig verschweißt.The boundary between the cylinder liner and the cylinder block was completely welded.

Bei den oben beschriebenen Beispielen beträgt die Frequenz der Ultraschallschwingung 18 kHz. Die Frequenz der Ultraschall schwingung liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 bis 1000 kHz, insbesondere zwischen 1 bis 100 kHz. Liegt die Frequenz der Ultraschallschwingung unter 1 kHz, dann ist die Wiederholungszahl innerhalb einer Zeiteinheit klein. Der auf der Oberfläche des zu überziehenden Einsatzteils gebildete Oxidfilm kann nicht entfernt werden. Es kann keine einwandfreie Beschichtung durchgeführt werden. Die Überzugsschicht ist leicht abzuziehen; insbesondere läßt sich keine gleichförmige Überzugsschicht ausbilden. Wenn die Frequenz der Ultraschallschwingung 1000 kHz übersteigt, kann das Überzugsbad der Schwingung der Schwingungsplatte nicht mehr folgen, und das Überzugsbad schält sich von der Oberfläche der Schwingungsplatte ab, was zu Kavitation führt und wodurch die Schwingungsplatte beschädigt wird.In the examples described above, the frequency is the ultrasonic vibration 18 kHz. The frequency of the ultrasound vibration is preferably within a range from 1 to 1000 kHz, in particular between 1 to 100 kHz. If the frequency of the ultrasonic vibration is below 1 kHz, then the repetition number is within a time unit small. The one on the surface of the insert to be covered formed oxide film can not be removed. It can no perfect coating can be carried out. The coating layer is easy to remove; in particular do not form a uniform coating layer. If the Frequency of the ultrasonic vibration exceeds 1000 kHz, can the plating bath of vibration of the vibration plate is not more follow, and the plating bath peels off the surface the vibration plate, which leads to cavitation and what the vibration plate is damaged.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen ist die Dicke der Beschichtung so eingestellt, daß sie 50 µm oder 100 µm beträgt. Vorzugsweise liegt die Dicke des Überzugs bzw. der Beschichtung innerhalb eines Bereichs von 5 bis 300 µm, insbesondere 30 bis 100 µm. Wenn die Dicke des Überzugs bzw. der Beschichtung unterhalb 5 µm liegt, ist das Verschweißen der Aluminiumlegierung während des Einsatzverfahrens unvollständig. Da ein vollständiges Verschweißen zwischen Einsatzteil und Hauptkörper bei Dicken des Überzugs bzw. der Beschichtung von 300 µm oder darunter erreicht werden kann, ist ein Beschichten, welches eine Dicke von 300 µm übersteigt, überflüssig.In the examples described above, the thickness is Coating adjusted so that it is 50 microns or 100 microns is. The thickness of the coating or is preferably Coating within a range of 5 to 300 microns, especially 30 to 100 µm. If the thickness of the coating or Coating is below 5 µm, is the welding of the Aluminum alloy incomplete during the application process. Because a complete welding between the insert and main body at thicknesses of the coating or coating of 300 µm or less can be achieved by coating, which exceeds a thickness of 300 µm is superfluous.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen betrug die Amplitude der Schwingungsplatte 20 µm. Die Amplitude liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereiches von 5 bis 35 µm. Ist die Amplitude geringer als 5 µm, kann an das Überzugsbad keine ausreichende Energie angelegt werden. Das sich an der Oberfläche des Einsatzteils bildende Oxid kann nicht entfernt werden, und es kann keine gleichförmige Überzugsschicht gebildet werden. Wenn aber die Amplitude 35 µm übersteigt, kann das Überzugsbad der Bewegung der Schwingungsplatte nicht folgen; durch Kavitation kann die Schwingungsplatte beschädigt werden.In the examples described above, the amplitude was the vibration plate 20 µm. The amplitude is preferably within a range of 5 to 35 µm. Is the Amplitude less than 5 µm, can not the coating bath sufficient energy is invested. That is on the surface the oxide forming the insert cannot be removed and a uniform coating layer cannot be formed will. But if the amplitude exceeds 35 µm, it can the coating bath does not follow the movement of the vibration plate; cavitation can damage the vibrating plate will.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen betrug der Abstand zwischen der Schwingungsplatte und der zu beschichtenden Oberfläche des Einsatzteils 0,1 mm. Der Abstand kann aber 0,5 mm oder weniger betragen, um die Anwesenheit des Überzugsbades zwischen der Schwingungsplatte und dem Einsatzteil zu ermöglichen. Wenn der Abstand 0,5 mm übersteigt, wird die Wellenkraft des Überzugsbades, die durch Schwingung der Schwingungsplatte angelegt wird, nicht in genügendem Maß an den Einsatzteil übertragen werden, so daß keine gleichmäßig starke Überzugsschicht gebildet wird.In the examples described above, the Distance between the vibration plate and the one to be coated Surface of the insert 0.1 mm. The distance can but 0.5 mm or less to indicate the presence of the Coating bath between the vibration plate and the insert to enable. If the distance exceeds 0.5 mm the wave force of the coating bath caused by the vibration of the Vibration plate is not applied to a sufficient degree the insert part are transferred so that none evenly strong coating layer is formed.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen war die Zusammensetzung des Überzugsbades Zn-Al-Legierung oder reines Zink. Es kann aber jedes beliebige Aluminiumlot gemäß JISZ3281, SAL-BQZ oder SAL-CRZ benutzt werden. Darüber hinaus kann auch eine Cadmium-Silberlegierung (Cd: 95%, Ag: 5% (nach Gewicht)), eine Zinn-Zinklegierung (Sn: 85%, Zn: 15% (Gew.-%)) oder dgl. benutzt werden.In the examples described above, the composition was of the plating bath Zn-Al alloy or pure zinc. However, any aluminum solder can be used JISZ3281, SAL-BQZ or SAL-CRZ can be used. Furthermore can also be a cadmium-silver alloy (Cd: 95%, Ag: 5% (by weight)), a tin-zinc alloy (Sn: 85%, Zn: 15% (% By weight)) or the like.

Bei den vorstehenden Beispielen wurde das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Bestandteilen eines Verbrennungsmotors, wie Zylinderkopf, Zylinderkopflaufbuchse, Kolben oder dgl. beschrieben. Es können aber auch andere Bestandteile des Kraftfahrzeugbaus erfindungsgemäß hergestellt werden.In the above examples, the invention Process for the production of components of an internal combustion engine, such as cylinder head, cylinder head liner, piston or the like. However, other components can also be used of motor vehicle construction according to the invention will.

Z. B. im Fall eines Zahnrades wird, nachdem ein in Ringform ausgebildetes FRM nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzogen bzw. beschichtet ist, das FRM in eine Aluminiumlegierung eingesetzt, um ein Zahnradelement zu schaffen. Dann wird das FRM unter Ausbildung der Verzahnung bearbeitet. For example, in the case of a gear, after being in a ring shape trained FRM according to the inventive method the FRM is coated or coated in an aluminum alloy used to create a gear element. Then the FRM is processed with the formation of the gearing.

Als Gießverfahren zum Einsetzen eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren überzogenen Einsatzteils in eine Aluminiumlegierung kann ein beliebiges der folgenden Verfahren angewandt werden: Sandformguß, Form-Schwerkraftguß, Niederdruckguß, Kokillenguß, Schmieden geschmolzenen Metalls und dgl.As a casting process for inserting one according to the invention Process coated insert in an aluminum alloy can use any of the following methods are: sand casting, gravity casting, low pressure casting, Chill casting, forging molten metal and the like.

Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen erfolgt der Überzug bzw. die Beschichtung in Gegenwart von Ultraschallschwingungen. Der Spalt zwischen dem Einsatzteil und dem Einsatzteilaufnehmer ist auf 0,1 mm eingestellt. Allerdings kann der Spalt 0,5 mm oder weniger betragen. Voraussetzung ist nur, daß Überzugs- bzw. Beschichtungsmaterial zwischen den zwei Werkstoffen vorhanden ist. Aber wenn der Spalt 0,5 mm oder weniger beträgt, wird die durch die Schwingungsplatte an das Überzugsbad übertragene Schwingung vom Einsatzteil reflektiert. Die reflektierte Welle wird durch die Schwingungsenergie der Schwingungsplatte verstärkt, und die verstärkte Energie erreicht die Oberfläche des Einsatzteils, so daß das Oxid an der Oberfläche des Einsatzteils entfernt und eine gleichmäßige Überzugsschicht gebildet wird. Wenn aber der Spalt 0,5 mm übersteigt, wird die vom Einsatzteil reflektierte Welle gedämpft. Selbst wenn dann die gedämpfte, reflektierte Welle durch die Schwingungsplatte verstärkt wird, hat die Schwingungswelle keine ausreichende Schwingungsenergie mehr. Deshalb kann das Oxid an der Oberfläche des Einsatzteils nicht vollständig entfernt werden. Es kann sich keine gleichförmige Überzugsschicht ausbilden; und zwischen dem Einsatzteil und der als Einsatzteilaufnehmer dienenden Aluminiumlegierung entsteht ein nichtverschweißbarer Bereich.In the examples described above, the Coating or coating in the presence of ultrasonic vibrations. The gap between the insert and the insert receiver is set to 0.1 mm. However, the Gap should be 0.5 mm or less. The only requirement is that Coating or coating material between the two materials is available. But if the gap is 0.5 mm or less is the vibration plate to the coating bath transmitted vibration reflected from the insert. The reflected wave is caused by the vibrational energy of the Vibration plate reinforced, and the increased energy achieved the surface of the insert so that the oxide on the Removed surface of the insert and an even Coating layer is formed. But if the gap is 0.5 mm exceeds, the wave reflected by the insert is damped. Even if the dampened, reflected wave is amplified by the vibration plate, has the vibration wave insufficient vibration energy. That's why the oxide on the surface of the insert cannot be completely removed. It cannot be a uniform Form coating layer; and between the insert and the aluminum alloy serving as insert pickup a non-weldable area is created.

Die vorliegende Erfindung kann für die Herstellung von Zylinderköpfen, Kolben, Pleuelstangen, Nockenwellen, Kolben- und Zylinderblöcken von Motoren, Kurbelwellen, Kipphebeln, Federungsarmen, Differentialgetriebeträgern, Scheibenbremsensätteln und Zahnräder angewandt werden.The present invention can be used for the manufacture of cylinder heads, Pistons, connecting rods, camshafts, piston and Cylinder blocks of engines, crankshafts, rocker arms, suspension arms, Differential gear carriers, disc brake calipers and gears are applied.

Claims

1. A method for producing a composite body in which a metallic insert is coated after pretreatment with liquid metal by hot dipping, in order then to be inserted into a liquid aluminum alloy, characterized in that when coating an insert as an aluminum alloy or a fiber-reinforced aluminum alloy, the coating in Presence of ultrasonic vibrations is performed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pretreatment of the insert comprises the following steps:

- rinsing the insert with water;
- degreasing the insert;
- Rinsing the insert again with water;
- pickling the insert;
- Rinsing the insert again with water; and
- Drying the rinsed insert.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the insert part is coated with soft aluminum solder.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the insert part is coated with pure zinc.

5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the insert part is coated with a cadmium-silver alloy.

6. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the insert part is coated with a tin-zinc alloy.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the insert part with a coating whose thickness is 5 to Is 300 microns, is provided.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the coating of the insert in the presence of ultrasonic vibrations is carried out with a frequency of 1 to 1000 kHz.

9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the coated Pre-heated insert to a temperature of up to 400 ° C is introduced before it is put into the aluminum alloy becomes.

10. Apparatus for producing a composite body consisting of a metallic insert, which is cast or cast in an aluminum alloy, with a device for pretreating the metallic insert, a device for coating the insert with liquid metal by hot dipping and a casting device that coated the Holds the insert in a form into which an aluminum alloy is poured, inserting the insert into it, for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that the coating device ( 1 ) is connected to an ultrasound exciter ( 3 ) Vibration plate ( 8 ) and a receptacle for the insert part ( 9 ) has such that there is a gap of 0.5 mm or less in the coating between the vibration plate ( 8 ) and the insert part ( 9 ).