DE4328093A1 - Verfahren zur Herstellung von Motorblöcken für Verbrennungskraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung mit verschleißfest ausgekleideten Zylinderbohrungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Motorblöcken für Verbrennungskraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung mit verschleißfest ausgekleideten Zylinderbohrungen durch Umgießen verschleißfest beschichteter Büchsen im Bereich der Zylinderbohrungen mit der Leichtmetallegierungsschmelze.

Bei Verbrennungskraftmaschinen mit einem Motorblock aus einer Leichtmetallegierung ist es erforderlich, die Laufflächen der Zylinderbohrungen besonders verschleißfest auszurüsten. Neben der Verwendung von separat aus verschleißfesten Metallen hergestellten und in die Zylinderbohrungen eingesetzten Zylinderlaufbüchsen und neben der verschleißfesten Beschichtung der Zylinderlaufflächen durch bevorzugt thermische Spritzverfahren ist es beispielsweise nach der DE-PS 38 31 084 und der DE-OS 39 41 381 bekannt, vorgeformte Büchsen aus Fasermaterial beziehungsweise aus perforiertem und gegebenenfalls verschleißfest beschichtetem Stahlblech zu verwenden, die beim Gießen des Motorblocks im Zylinderbohrungsbereich der Form entsprechend angeordnet und dann von der Leichtmetallegierungsschmelze umgossen werden. Solche Maßnahmen verbessern die Laufeigenschaften und Festigkeitswerte der Zylinderbohrungen wesentlich, allerdings müssen die derartig verstärkten und ausgekleideten Zylinderbohrungen aufwendig und kostspielig nachbearbeitet werden, und es ist schwierig, nach diesem Verfahren vor allem in der Serienproduktion Motorblöcke mit derartig verstärkten Bohrungen mit gleichbleibend guter Qualität und guten Laufeigenschaften ausschußfrei herzustellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren gemäß Oberbegriff als Hauptpatentanspruch zu schaffen, durch das die Zylinderbohrungen beim Gießen der Motorblöcke aus Leichtmetallegierungen mit guten Laufeigenschaften und Festigkeitswerten einfach und kostengünstig mit gleichbleibender Qualität in vor allem der Serienproduktion ausgerüstet werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer verschleißfest beschichteten Büchse aus einem unterhalb der Schmelztemperatur der Leichtmetallegierung schmelzenden oder sich unter Verdampfung zersetzenden Material gelöst, die zum Gießen des Motorblocks in der Gußform im Bereich der Zylinderbohrung angeordnet und beim Gießen von der Leichtmetallegierungsschmelze umgossen wird.

Das erfindungsgemäß verwendete Büchsenmaterial wird jetzt beim Umgießen mit der Leichtmetallegierungsschmelze aufgeschmolzen und fließt ab beziehungsweise es zersetzt sich und verdampft rückstandsfrei, so daß nur noch das verschleißfeste Büchsenbeschichtungsmaterial zurückbleibt und in der Zylinderbohrung unter Verschmelzen mit der Leichtmetallegierung eine verschleißfeste und in der Zylinderbohrung fest verankerte Übergangszone aus verschleißfestem Beschichtungsmaterial und Leichtmetallegierung bildet.

Das niedrig schmelzende Material der praktisch nur als Trägergerüst dienenden Büchse ist bevorzugt ein niedrig schmelzendes Metall mit einem Schmelzpunkt unterhalb dem des Leichtmetalls des Motorblocks oder ein thermoplastischer Kunststoff, wie insbesondere ein niedrig schmelzendes Polypropylen oder Polyethylen, oder es können formstabilverarbeitbare synthetische Wachse dafür eingesetzt werden. Das bei niedrigen Temperaturen sich zersetzende Material ist bevorzugt ein duroplastischer Kunststoff, wie beispielsweise ein Polyurethanschaum, der sich beim Umgießen mit der schmelzflüssigen Leichtmetallegierung zersetzt und rückstandsfrei abdampft beziehungsweise abbrennt.

Als verschleißfeste Überzugsmaterialien können solche verschleißfesten Beschichtungswerkstoffe verwendet werden, die durch die Gießtemperatur der Leichtmetallegierungsschmelze unbeeinflußt bleiben. Bevorzugte Werkstoffe sind die in bekannter Weise verschleißfesten Metalle oder Metallkeramikmaterialien mit guten Laufeigenschaften wie Chrom oder Molybdän beziehungsweise für diese Zwecke bekannten Metalloxide, Metallnitride oder Metallcarbide, die einzeln oder im Gemisch untereinander mit gegebenenfalls Zusätzen an Bindemetallen durch eines der bekannten Auftragsverfahren auf die Büchse aufgetragen werden. Bevorzugt eingesetzte Auftragsverfahren für die Herstellung der verschleißfesten Beschichtung sind thermische Spritzverfahren, PVD- oder CVD-Verfahren, Tauchbeschichtungsverfahren oder galvanische Beschichtungsverfahren. Das Auftragen der Schichten kann dabei sowohl auf den Innenumfang als auch auf den Außenumfang der Büchse erfolgen.

In bevorzugten Anwendungsfällen ist die verwendete Büchse, wie an und für sich aus der DE-OS 39 41 381 bei Stahlbüchsen bekannt, perforiert, wobei die Perforierungen bevorzugt gleichmäßig verteilt auf der Büchse ein Raster bilden, und wobei die beim Perforieren gebildeten Durchstellungen bevorzugt etwa radial nach außen von der Büchse abstehen. Die Büchse ist nach dem Perforieren mit der verschleißfesten Beschichtung versehen, so daß die Oberflächen der Durchstellungen und der äußeren und/oder inneren Mantelfläche mit der verschleißfesten Beschichtung versehen sind. Beim Umgießen der Büchse mit der schmelzflüssigen Leichtmetallegierung wird die verschleißfeste Übergangszone besser in der Zylinderbohrung verankert und bildet auf der Zylinderbohrungsoberfläche eine verschleißfeste Übergangszone mit einem der rasterförmigen Perforierung der Büchse entsprechenden Muster. Nach dem Gießen des Motorblocks braucht die Zylinderbohrungsoberfläche nur noch zur Fertigbearbeitung durch Schleifen, Läppen oder dergleichen fertigbearbeitet zu werden.

Durch die Erfindung ist somit ein Verfahren geschaffen, mit dem einfach und kostengünstig die Zylinderbohrungslaufflächen in Motorblöcken aus Leichtmetallegierungen ausgekleidet werden können. Die Beschichtung der als Trägergerüst dienenden Büchse ist einfach durchzuführen, und die Beschichtung erfolgt unter gleichmäßiger Verteilung des Beschichtungsmaterials auf der Oberfläche.

Die Erfindung wird anhand der beiden Abbildungen näher erläutert, bei denen

Fig. 1 das Bruchstück einer erfindungsgemäß verwendeten Büchse

Fig. 2 ein Teilstück einer durch das erfindungsgemäße Verfahren verschleißfest ausgekleideten Zylinderbohrung zeigt.

In Fig. 1 ist (1) die erfindungsgemäß eingesetzte Büchse aus einem niedrig schmelzenden Material, welche rasterförmig mit Perforierungen (2) versehen ist, wobei die Durchstellungen (3) der Perforierungen (2) radial am Außenumfang vorstehen. Die Durchstellungen (3) und die äußere Mantelfläche der Büchse (1) sind mit einer verschleißfesten Beschichtung (4) versehen.

Beim Umgießen der Büchse (1) aus Fig. 1 ist wie aus Fig. 2 ersichtlich, das niedrig schmelzende Büchsenmaterial abgeschmolzen, so daß die Zylinderbohrung (5) im gegossenen Motorblock (6) aus einer Leichtmetallegierung mit einer Übergangszone aus verschleißfestem Material (4) und Leichtmetallegierung des Motorblocks (6) versehen ist. Die Übergangszone besitzt entsprechend der Perforation (2) der Büchse (1) aus Fig. 1 beschichtungsfreie Stellen (2′), an denen die Leichtmetallegierung des Motorblocks (6) durch die Perforation (2) bis zur inneren Zylinderbohrungsoberfläche (7) geflossen ist. Vom Außenumfang der Zylinderbohrung (5) ragen radial nach außen in den Motorblock (6) die verschleißfesten Beschichtungen (4) der Durchstellungen (3) aus Fig. 1, so daß die verschleißfeste Beschichtung (4) der Zylinderbohrung (7) fest im Motorblock (6) verankert ist.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Motorblöcken für Verbrennungskraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung mit verschleißfest ausgekleideten Zylinderbohrungen durch Umgießen verschleißfest beschichteter und perforierter Büchsen im Bereich der Zylinderbohrungen mit der Leichtmetallegierungsschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfest beschichtete Büchse (1) aus einem unterhalb der Schmelztemperatur der Leichtmetallegierung (6) schmelzenden und/oder sich unter Verdampfung zersetzenden Material besteht, so daß sie beim Umgießen mit der Leichtmetallegierungsschmelze (6) abschmilzt und/oder verdampft und sich auf der Zylinderbohrungsoberfläche (7) eine verschleißfeste Übergangszone aus dem Beschichtungsmaterial (4) und der Leichtmetallegierung des Motorblocks (6) bildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse perforiert (2) ist und sich die Durchstellungen (3) vom Außenumfang der Büchse (1) radial nach außen erstrecken.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) aus einem thermoplastischen Kunststoff mit einem Schmelzpunkt unterhalb der Leichtmetallegierungsschmelze besteht.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) aus einem bei Raumtemperatur formstabilen synthetischen Wachs besteht.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (1) aus einem duroplastischen Kunststoff mit einer Zersetzungs- und Verdampfungstemperatur unterhalb der Leichtmetallegierungsschmelze besteht.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Beschichtung (4) auf die fertiggestellte und perforierte Büchse (1) auf die äußere Mantelfläche der Büchse und auf die Durchstellungen (3) nach einem der bekannten Beschichtungsverfahren aufgetragen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verschleißfeste Beschichtungsmaterial (4) einen Schmelzpunkt oder Zersetzungspunkt oberhalb der Schmelztemperatur der Leichtmetallegierung des Motorblocks (6) besitzt.