DE3926429A1

DE3926429A1 - Verfahren zum herstellen eines thermisch isolierten rohrbauteiles

Info

Publication number: DE3926429A1
Application number: DE3926429A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Ing Klose; Siegfried Dr Ing Schaeper; Hans-Guenther Dip Haldenwanger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1991-02-14

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines thermisch isolierten Rohrbauteiles, insbesondere eines Abgaskrümmers für Brenn kraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist beispielsweise der DE-OS 37 20 714 entnehmbar, bei dem um ein hochwarmfestes, inneres Rohr bzw. einem Rohrkrümmer mit mehreren Einzelrohren ein Dämmstoffkorpus aufgebracht und dieser durch Umgießen mit einer metallischen Umhüllung versehen wird. Das Innenrohr setzt sich aus mehreren, gegebenenfalls mit Ver zweigungen versehenen Rohrelementen zusammen, wobei die Stoßstellen als Steckverbindungen ausgebildet sind. Daraus resultiert jedoch ein rela tiv komplizierter und aufwendiger Aufbau des Innenrohres. Ferner sind bei hinsichtlich der Rohrführung komplizierteren Rohrbauteilen wie bei spielsweise einen Abgaskrümmer Spannungs- und Dehnungsausgleichsele mente erforderlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, das gattungsgemäße Verfahren derart wei terzubilden, daß bei verringertem Herstellungsaufwand thermisch zumin dest gleichwertig stabile Rohrbauteile geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfah rens sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das innere Rohr durch Aufspritzen einer hochwarmfesten Schicht zu bilden. Diese Schicht, die die Isolier schicht hauptsächlich gegen Erosion durch die heißen Gase schützt, kann nur wenige µm stark sein, wodurch Spannungen und Dehnungen ohne Auf treten hoher innerer Kräfte ausgeglichen werden. Die Schicht kann aus hochwarmfesten Superlegierungen wie IN 738, aus Keramik, insbeson dere jedoch aus einer Ni Cr Al-Legierung bestehen. Die Schicht wird un mittelbar durch Plasmaspritzen oder bevorzugt durch Flammspritzen auf die Isolierschicht aufgespritzt und bildet dabei eine stoffschlüssige Verbindung mit der Isolierschicht. Dabei ist es sowohl möglich, unter schiedliche Schichtstärken als auch unterschiedliche Legierungen bzw. Werkstoffe an einem Rohrbauteil zu verwenden, um gegebenenfalls örtlich unterschiedlichen Betriebsbelastungen Rechnung zu tragen.

Die Isolierschicht kann gemäß Anspruch 2 in an sich bekannter Weise durch Pressen von Isoliermaterial als Vorformling hergestellt und die erosionsfeste Schicht vor dem Aufbringen der Umhüllung aufgespritzt werden. Daraus resultiert eine Verfahrensvereinfachung, insbesondere wenn gemäß Anspruch 3 die Vorformlinge durch entlang der Rohrachse ge teilte Schalen gebildet werden. ln einfach zu handhabender Weise werden also die Vorformlinge bzw. Halbschalen gepreßt und anschließend bei ge ringem herstellungstechnischen Aufwand insbesondere durch Flammspritzen beschichtet. Anschließend werden die Vorformlinge bzw. Halbschalen zu dem Rohrbauteil zusammenmontiert und insbesondere durch Umgießen mit einer Metallegierung die äußere, tragende Umhüllung hergestellt.

Daraus ergibt sich ein relativ einfaches Verfahren, mit dem ein ther misch stabiles, hervorragend isoliertes Rohrbauteil, insbesondere ein Abgaskrümmer für eine Brennkraftmaschine, herstellbar ist. Der Herstel lungsaufwand wird dabei gegenüber dem gattungsbildenden Verfahren we sentlich verringert, insbesondere bei einer Serienfertigung mit hohen Stückzahlen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in

Fig. 1 einen thermisch isolierten Abgaskrümmer als Rohrbauteil in per spektivischer Darstellung und

Fig. 2 die in dem Abgaskrümmer gemäß Fig. 1 angeordnete Isolierschicht aus zwei vorgeformten Halbschalen vor deren Montage.

Die Fig. 1 zeigt als Rohrbauteil einen Abgaskrümmer 10 für eine Brenn kraftmaschine, der sich im wesentlichen aus einem inneren Rohr 12 bzw. einer entsprechenden Rohrverzweigung, einer Isolierschicht 14 und einer äußeren Umhüllung 16 zusammensetzt. An die Umhüllung 16 angeformt ist ein Flansch 18 zum Anschluß des Abgaskrümmers 10 an den Zylinder kopf einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine und ein weiterer Flansch 20 zum Befestigen eines weiterführenden Abgasrohres.

Die Isolierschicht 14 (Fig. 2) ist gebildet durch zwei vorgeformte Halbschalen 22; 24, die entlang den Rohr-Mittelachsen des Abgaskrümmers 10 geteilt sind. Die eine Halbschale 22 ist entlang den eingeformten Rohrführungen mit angeformten Stegen 26 versehen, die mit zu den Rohr führungen in der anderen Halbschale 24 einseitig offenen Nuten 28 eine formschlüssige Verbindung an den Stoßstellen bzw. in der Teilungsebene ergeben.

Auf die noch nicht zusammengefügten Halbschalen 22, 24 bzw. deren im Querschnitt halbkreisförmige Rohrführungen ist die hochwarmfeste Schicht 12 aufgespritzt.

Bei der Herstellung des dargestellten Abgaskrümmers 10 wird wie folgt verfahren:
Zunächst werden aus pulverförmigem, mikroporösem Siliziumdioxid, kera mischen Fasern, einem Trübungsmittel und anorganischem Vernetzer die Halbschalen 22, 24 als Vorformlinge unter hohem Druck gepreßt.

Sodann wird im Flammspritzverfahren auf die offenen Rohrführungen der Halbschalen eine dünne, hochwarmfeste Schicht 12 aus einer Ni Cr Al-Le gierung aufgespritzt, wobei das schmelzflüssige Metall in die Mikropo ren der Isolierschicht 14 eindiffundiert und somit eine stoffschlüssige Verbindung bildet. Die nur wenige µm dicke Schicht 12 bildet ein quasi inneres Rohr, welches die Isolierschicht 14 insbesondere gegen Gasero sion schützt und ausreichend schwingungsresistent macht.

Die Halbschalen 22, 24 werden an deren Stoßstellen mit Wasserglas als Kleber bestrichen und zusammengefügt, anschließend in eine Gußform (nicht dargestellt) eingelegt und mit einer Al-Legierung zur Bildung der Umhüllung 16 umgossen. Das Umgießen wird im Druckgußverfahren durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines thermisch isolierten Rohrbauteiles, insbesondere eines Abgaskrümmers für Brennkraftmaschinen, mit einem hochwarmfesten inneren Rohr, einer das Rohr umhüllenden Isolier schicht und einer äußeren um die Isolierschicht vorgesehenen Umhül lung, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Rohr durch Aufspritzen einer Schicht (12) gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolier schicht (14) durch Pressen von Isoliermaterial als Vorformling hergestellt, anschließend die Schicht (12) aufgespritzt und schließlich die Umhüllung (16) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformling durch entlang der Rohrachse geteilte Schalen (22, 24) gebildet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßstellen der Schalen (22, 24) mit formschlüssig ineinander greifenden Nuten (28) und Stegen (26) versehen werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht (12) durch Flammspritzen aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

a) Vorformlinge aus einem Pulver aus mikroporösem Siliziumdioxid, keramischen Fasern, Trübmittel und anorganischem Vernetzer ge preßt werden,
b) im Flammspritzverfahren eine Ni Cr Al-Schicht aufgespritzt wird,
c) die Vorformlinge zusammengefügt und gegebenenfalls verklebt und
d) in eine Gießform eingelegt und zur Bildung der Umhüllung mit einer Grauguß- oder Aluminium-Legierung umgossen werden.