DE60004770T2

DE60004770T2 - Aufgerauhte Gusseisen Komponente zum umgiessen, und Produkten die so Hergestellt werden

Info

Publication number: DE60004770T2
Application number: DE60004770T
Authority: DE
Inventors: Saito Yamagata-shi Giichiro
Original assignee: Teipi Industry Co Ltd; Teikoku Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Teikoku Piston Ring Co Ltd; TPR Industry Co Ltd
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2020-12-16
Also published as: JP2001170755A; DE60004770D1; EP1110644B1; EP1110644A1; US6468673B2; JP3253605B2; US20010004498A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein umhülltes Gußprodukt, wie beispielsweise eine zylindrische Laufbuchse oder ein Einsatz für eine Bremstrommel, sowie ein Verfahren zum Herstellen der gußeisernen Komponente für ein umhülltes Gußprodukt.
Bei Aluminium-Zylinderblöcken für Automotoren (nachstehend als Zylinderblock bezeichnet) werden häufig Zylinderlaufbuchsen (nachstehend manchmal als Laufbuchse bezeichnet) aus Gußeisen verwendet, um einen gewünschten Einfreßwiderstand und Abnutzungswiderstand einer Gleitfläche zu erreichen. Als ein Verfahren zum Herstellen des Zylinderblocks mit der darin umhüllten oder eingebetteten Laufbuchse ist ein Verfahren zum umhüllten Gießen bekannt, bei dem eine Laufbuchse innerhalb einer Gußform für den Zylinderblock angeordnet wird und die Peripherie der Laufbuchse mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung (nachstehend als ein Aluminiummaterial bezeichnet) umhüllt wird.
Es ist bei einer solchen Laufbuchse erforderlich, die Haftung zwischen der Außenfläche der Laufbuchse und dem Aluminiummaterial sicherzustellen, um zu verhindern, daß sich die Laufbuchse bei der Bearbeitung ihrer Innenfläche nach dem umhüllten Gußstück dreht oder um die Motorleistung durch Verringern der Verformung von Bohrungen und die Ver besserung der thermischen Leitfähigkeit zu verbessern. Die folgenden Verfahren sind zum Erhalten einer Laufbuchse mit einer hohen Haftung mit dem Aluminiummaterial bekannt.

(1) Ein Verfahren, bei dem ein Kugelstrahlen auf die Außenfläche der Laufbuchse angewendet wird, um Unregelmäßigkeiten an der Außenfläche bereitzustellen, wodurch die Haftung verbessert wird (JP-B-2-29426).
(2) Ein Verfahren, bei dem an der Außenfläche der Laufbuchse Nadeln (eine nadelförmige spezielle Gußfläche) gebildet werden, um die Haftung zu verbessern (JP-B-43-4842).
(3) Ein Verfahren, bei dem Rillen in Achsenrichtung durch maschinelles Bearbeiten der Außenfläche der Laufbuchse gebildet werden, um die Gußeigenschaften des Blocks und die Haftung zu verbessern (JP-A-8-290255).
(4) Ein Verfahren, bei dem ein aufgeblasener Überzug auf die gußeiserne Oberfläche der Außenfläche der Laufbuchse aufgebracht wird. Es ist bekannt, daß die gußeiserne Oberfläche in diesem Fall durch ein Dauerform-Zentrifugalgießverfahren oder dergleichen erhalten werden kann, bei dem eine Suspension, die 20 bis 40 Massenprozent tonsaurer Erde mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,1 mm, 2 bis 10 Massenprozent Bentonit und 65 bis 80 Massenprozent Wasser enthält, durch Sprühen auf die Gußform aufgebracht wird und bei dem nach dem Trocknen von dieser eine Gußeisenschmelze darin eingegossen wird.

1 zeigt ein Beispiel eines Zylinderblocks mit einer umhüllten Laufbuchse, der durch Umhüllen der Laufbuchse hergestellt ist. In dieser Figur bezeichnet 1 einen Zylinderblock mit einer umhüllten Laufbuchse, 2 eine Laufbuchse, 3 ein Aluminiummaterial und 4 das kürzeste Intervall zwischen Bohrungen. Zwischen den Bohrungen befinden sich als eine Wand zwei Teile der Laufbuchse 2 und ein Teil des Aluminiummaterials 3, das von ihnen sandwichförmig eingeschlossen ist, wie in dieser Figur dargestellt ist. Herkömmlicherweise wurde das kürzeste Intervall 4 zwischen den Bohrungen auf wenigstens 9 mm gelegt. Es wurde jedoch vor kurzem gefordert, das kürzeste Intervall auf höchstens 8 mm einzustellen, was die Tendenz zu einem geringen Abstand zwischen Bohrungen widerspiegelt, um die gewünschte Bohranordnung oder die gewünschte Gewichtsverringerung zu erhalten.
Wenn beispielsweise ein Aluminium-Zylinderblock mit einer umhüllten Laufbuchse, wie in 1 dargestellt ist, durch Formgießen hergestellt wird, verfestigt sich gewöhnlich der dünnste Aluminiumteil zwischen den Bohrungen zuerst, und es verfestigen sich dann periphere Abschnitte. Wenn der Abstand zwischen den Bohrungen jedoch verschmälert wird, wird, falls die Haftung (Verankerungswirkung) zwischen der Laufbuchse und dem Aluminiummaterial zwischen den Bohrungen ungenügend ist, der dünnste Teil des Aluminiummaterials während des Schrumpfens durch Verfestigen seiner Peripherieabschnitte gezogen, wodurch manchmal Heißrisse oder ein Heißverziehen hervorgerufen werden können. Weil der Teil zwischen den Bohrungen weiterhin zuerst verfestigt, wird das Aluminiummaterial kaum in Vertiefungen an der Außenfläche der Laufbuchse eingefüllt. Weil demgemäß für die Laufbuchse als das umhüllte Gußstück, das den geringen Abstand zwischen Bohrungen aufweist, gefordert wird, daß die Haf tung zwischen der Laufbuchse und dem Aluminiummaterial gut ist, ist die Ausfüllung von Vertiefungen an der Außenfläche der Laufbuchse durch das Aluminiummaterial selbst zwischen den Bohrungen gut, und die Dicke der Laufbuchse ist gering.
Die vorstehenden Verfahren (1) bis (4) haben jedoch die folgenden Nachteile. Beim Kugelstrahlen beim vorstehenden Verfahren (1) ist die Haftung beispielsweise ungenügend, und weil weiterhin eine weiche Ferritstruktur mit einer Dicke von wenigstens 2,0 mm existieren muß, nimmt die Dicke gewöhnlich zu. Wenngleich bei den Nadeln beim vorstehenden Verfahren (2) die Haftung gut ist, liegen die Unregelmäßigkeiten an der Außenfläche auf einem Niveau von etwa 1,0 mm, und die Dicke nimmt zu, und weiterhin ist die Ausfüllung der Vertiefungen von Nadeln durch das Aluminiummaterial mangelhaft. Weil bei der maschinellen Herausarbeitung von Rillen beim vorstehenden Verfahren (3) die Gesamtdicke gewöhnlich erhöht wird, um die Festigkeit am Boden der Rille sicherzustellen, werden die Kosten gewöhnlich hoch. Diejenige, die beim vorstehenden Verfahren (4) durch Abstrahlen der Gußeisen-Oberfläche erhältlich ist, weist Nachteile, beispielsweise eine geringe Haftung, auf, wenngleich die Füllungseigenschaft des Aluminiummaterials gut ist und der Preis gering ist.
In der Druckschrift DE-A-19750687 ist eine Oberfläche mit durch Abstrahlen mit einem Granulat gebildeten Rauhigkeitsspitzen beschrieben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht dementsprechend darin, ein umhülltes Gußprodukt mit einer gußeisernen Komponente bereitzustellen, die von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umhüllt ist und eine verbesserte Füllungseigenschaft für das Aluminiummaterial und eine bessere Haftung an dem Aluminiummaterial beim Formgießen bereitstellt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen einer gußeisernen Komponente für eine Verwendung bei umhüllten Gußstücken bereitzustellen.
Zum Lösen der vorstehenden Aufgaben sieht die vorliegende Erfindung ein umhülltes Gußprodukt mit einer gußeisernen Komponente vor, die eine Oberfläche aufweist, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht ist, und die eine Oberflächenrauhigkeit mit einer maximalen Höhe Ry von 65 bis 260 μm und einem mittleren Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten von 0,6 bis 1,5 mm hat.
Das umhüllte Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine gußeiserne Komponente, bei der die maximale Höhe Ry vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 75 bis 250 μm liegt und der mittlere Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,7 bis 1,4 mm liegt. Bevorzugter ist die Oberfläche, auf die das umhüllte Gußstück aufgebracht ist, eine gußeiserne Oberfläche. Weiterhin ist die gußeiserne Komponente für eine Zylinderlaufbuchse oder einen Einsatz für eine Bremstrommel geeignet.
Das umhüllte Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders geeignet für einen Zylinderblock oder eine Bremstrommel. Wenn das umhüllte Gußprodukt weiterhin ein Zylinderblock ist, weist der Zylinderblock vorzugsweise bei der Fertigstellung ein von 5,0 bis 8,0 mm reichendes kürzestes Intervall zwischen Bohrungen auf.
Weiterhin umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einer gußeisernen Komponente für ein umhülltes Gußstück gemäß der vorliegenden Erfindung das Herstellen einer gußeisernen Komponente, die eine Oberfläche aufweist, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht wird und die eine solche Oberflächenrauhigkeit aufweist, daß die maximale Höhe Ry von 65 bis 260 μm reicht und bei der der mittlere Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten von 0,6 bis 1,5 mm reicht, durch Aufbringen einer Verkleidung auf eine erwärmte Innenfläche einer Gußform, Trocknen von dieser und Gießen einer Schmelze von Gußeisen in die Gußform zum Formen, wobei die Verkleidung eine Suspension ist, die 20 bis 45 Massenprozent Quarzsand mit einer mittleren Teilchengröße von 0,05 bis 0,5 mm, 10 bis 30 Massenprozent Quarzmehl mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,1 mm, 2 bis 10 Massenprozent eines Bindemittels und 30 bis 60 Massenprozent Wasser enthält.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden das Aufbringen der Verkleidung und das Gießen der Gußeisenschmelze vorzugsweise während des Drehens der Gußform ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist das umhüllte Gußprodukt eine gußeiserne Komponente mit einer solchen Oberflächenrauhigkeit auf, daß die maximale Höhe Ry von 65 bis 260 μm reicht und der mittlere Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten von 0,6 bis 1,5 mm reicht, wobei die Ausfüllung der Unregelmäßigkeiten durch das Aluminiummaterial ausgezeichnet ist, wenn ein Aluminiummaterial auf die Außenfläche der gußeisernen Komponente formgegossen wird, und es kann ein umhülltes Gußprodukt erhalten werden, das eine ausgezeichnete Haftung mit dem Aluminiummaterial aufweist. Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Zylinderlaufbuchse, wobei die Laufbuchse und das Aluminiummaterial fest aneinander haften, und es ist dabei möglich, Heißrisse oder dergleichen des Aluminiummaterials in geringen Abständen zwischen Bohrungen zu verhindern.
Weiterhin ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der gußeisernen Komponente für umhüllte Gußstücke durch die Verwendung einer Suspension, die 20 bis 45 Massenprozent Quarzsand mit einer mittleren Teilchengröße von 0,05 bis 0,5 mm, 10 bis 30 Massenprozent Quarzmehl mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,1 mm, 2 bis 10 Massenprozent eines Bindemittels und 30 bis 60 Massenprozent Wasser enthält, als eine Verkleidung möglich, leicht eine gußeiserne Oberfläche zu erhalten, die eine solche Oberflächenrauhigkeit aufweist, daß die maximale Höhe Ry von 65 bis 260 μm reicht und der mittlere Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten von 0,6 bis 1,5 mm reicht. Demgemäß ist es durch die Verwendung dieser gußeisernen Oberfläche als eine Oberfläche, auf die ein umhülltes Gußmaterial aufgebracht wird, möglich, ein umhülltes Gußprodukt zu erhalten, das eine ausgezeichnete Haftung zwischen der gußeisernen Komponente und dem umgebenden Aluminiummaterial auf seiner Peripherie aufweist, wie vorstehend erwähnt wurde.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun nur als Beispiel mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine schematische Ansicht, in der ein Querschnitt eines Zylinderblocks mit einer darin eingehüllten Laufbuchse dargestellt ist.
2 zeigt eine Mikrophotographie eines Querschnitts der Oberfläche der Laufbuchse in Beispiel 1, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht ist.
3 zeigt eine Mikrophotographie eines Querschnitts der Oberfläche der Laufbuchse im Vergleichsbeispiel 3, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht ist.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Zusammensetzung des für die gußeiserne Komponente zu verwendenden Gußeisens nicht besonders beschränkt. Es ist jedoch beispielsweise eine Zusammensetzung bevorzugt, die 2,9 bis 3,6 C (in Massenprozent, dies gilt auch nachstehend), 1,6 bis 2,8 Si, 0,5 bis 1,0 Mn und 0,05 bis 0,4 P enthält . Weiterhin können, je nach dem, wie es der Fall erfordert, 0,1 bis 0,4 Cr, 0,03 bis 0,08 B und 0,3 bis 0,5 Cu hinzugefügt werden.
Weiterhin wird bei dem umhüllten Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung als das um die gußeiserne Komponente zu gießende Metall ein Aluminiummaterial, insbesondere Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, verwendet. Als die Aluminiumlegierung können ADC 10 von JIS H5302 (analoge Legie rung von AA B380.0), ADC 12 von JIS H5302 (analoge Legierung von AA 383.0) usw. verwendet werden.
Weil sich bei der Messung der gemäß der vorliegenden Erfindung definierten Oberflächenrauhigkeit die Verteilung der Oberflächenrauhigkeit über mehrere Standardgrade erstreckt, sind die Meßbedingungen so festgelegt, daß zweckmäßigerweise eine Referenzlänge von 2,5 mm und eine Auswertungslänge von 12,5 mm festgelegt sind. Weiterhin ist der Abschneidewert auf 2,5 mm gelegt, um eine Oberflächenwelligkeitskomponente so weit wie möglich zu entfernen (das gleiche gilt für die nachstehenden Beispiele).
Es ist bei dem umhüllten Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung erwünscht, daß die gußeiserne Komponente eine maximale Höhe Ry von 65 bis 260 μm und einen mittleren Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten von 0,6 bis 1,5 mm aufweist, und es ist bevorzugt, daß die maximale Höhe Ry von 75 bis 250 μm reicht und daß der mittlere Abstand Sm von Profilunregelmäßigkeiten von 0,7 bis 1,4 mm reicht. Durch Einstellen dieser Werte innerhalb der vorstehenden Bereiche ist es möglich, das Auffüllen der Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche durch das Aluminiummaterial zu verbessern, auf die der umhüllte Guß während des Formgießens aufgebracht wird, und die Haftung zwischen der gußeisernen Komponente und dem Aluminiummaterial zu verstärken.
Falls Ry hierbei kleiner als 65 μm ist, ist die Verbindungsstärke durch die Verankerungswirkung mit dem Aluminiummaterial unzureichend, und die Haftung ist ungenügend, so daß dies unerwünscht ist. Falls Ry weiterhin 260 μm über steigt, ist die Füllungseigenschaft des Aluminiummaterials oder dergleichen mangelhaft, bilden sich Höhlräume zwischen der gußeisernen Komponente und dem Aluminiummaterial und verschlechtert sich die Wärmeabfuhreigenschaft, so daß dies unerwünscht ist. Falls Ry weiterhin 260 μm übersteigt, ist es insbesondere dann, wenn die gußeiserne Komponente eine Zylinderlaufbuchse oder ein Einsatz ist und wenn die Dicke verringert ist, nicht möglich, die Gleichmäßigkeit eines Gleitflächenmaterials oder die Genauigkeit des Außendurchmessers zu gewährleisten, so daß dies unerwünscht ist.
Falls Sm andererseits kleiner als 0,6 mm ist, ist die Füllungseigenschaft des Aluminiummaterials verschlechtert, und die Formgießbedingungen lassen sich schwierig steuern, so daß dies unerwünscht ist. Falls Sm weiterhin 1,5 mm übersteigt, verschlechtert sich die Verankerungswirkung zwischen der Peripherie der gußeisernen Komponente und dem Aluminiummaterial, wird die Haftung ungenügend und ist es wahrscheinlich, daß sich beim Verfestigen des Aluminiummaterials Heißrisse bilden, so daß dies unerwünscht ist.
Mit dem umhüllten Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung ist es unwahrscheinlich, daß sich an der Peripherie der gußeisernen Komponente Höhendifferenzen oder Rillenabschnitte bilden, und die Dicke kann makroskopisch wirksamer verringert werden, wenn die Peripherie gerade gemacht wird, d.h. flach und ohne makroskopische Unregelmäßigkeiten.
Das umhüllte Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine gußeiserne Komponente, die bevorzugt für Zylinderlaufbuchsen von Verbrennungsmotoren und Kompressoren, Einsätze von Bremstrommeln und dergleichen verwendet wird. Wenn es insbesondere für Laufbuchsen von Zylinderblöcken von Automotoren verwendet wird, können Heißrisse in dem Aluminiummaterial beim Formgießen mit dem kürzesten Intervall zwischen Bohrungen verhindert werden. Es ist weiterhin möglich, bei der Fertigstellung des Zylinderblocks die Dicke der Laufbuchse so einzustellen, daß sie 2,5 mm nicht übersteigt, und die Dicke des Aluminiummaterials zwischen den Bohrungen so einzustellen, daß sie 3 mm nicht übersteigt, wodurch die gußeiserne Komponente besonders geeignet ist für Laufbuchsen, die in einem Zylinderblock mit geringen Bohrungsintervallen von höchstens 8 mm zu umhüllen sind.
Weiterhin können als das umhüllte Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung mit der darin umhüllten gußeisernen Komponente beispielsweise Zylinderblöcke für Kompressoren oder Motoren von Autos und Bremstrommeln erwähnt werden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der gußeisernen Komponente wird als eine Verkleidung eine Suspension verwendet, die 20 bis 45 Massenprozent Quarzsand mit einer mittleren Teilchengröße von 0,05 bis 0,5 mm, 10 bis 30 Massenprozent Quarzmehl mit einer mittleren Teilchengröße von höchstens 0,1 mm, 2 bis 10 Massenprozent Bindemittel und 30 bis 60 Massenprozent Wasser enthält.
Die Verkleidung hat gewöhnlich eine Funktion eines hochschmelzenden Materials (oder eines Lösemittels), um das Festfressen (Anschmelzen) einer Schmelze an einer Gußform zu verhindern, und eine Funktion als ein thermisch isolierendes Material zum Steuern der Kühlrate, um ein angemesse nes Material zu erhalten.
Quarzsand und Quarzmehl sind Grundlagen für eine Verkleidung, und sie werden gewöhnlich als eine einzelne Komponente verwendet. Bei der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Verkleidung ist die mittlere Teilchengröße von Quarzsand jedoch ein Element zur Bestimmung des Niveaus der Oberflächenrauhigkeit des Gußeisens, während Quarzmehl an der Bestimmung der Gleichmäßigkeit der Verkleidung beteiligt ist. Weiterhin ist das Bindemittel am Sicherstellen der Stärke der Verkleidung beteiligt, indem es sie verbindet. Als das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Bindemittel können Bentonit, Sirup, Natriumsilikat (Wasserglas), Stärke und dergleichen erwähnt werden. Der Wassergehalt ist am Steuern der erzeugten Dampfmenge beteiligt, wodurch das Niveau der Oberflächenrauhigkeit des Gußeisens und die Intervalle beeinflußt werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann durch Mischen der erwähnten jeweiligen Komponenten mit einem spezifischen Verhältnis für die Verwendung die gemäß der vorliegenden Erfindung definierte Oberflächenrauhigkeit des Gußeisens erhalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die maximale Höhe Ry der Oberflächenrauhigkeit durch das Mischverhältnis von Quarzsand und Quarzmehl bestimmt. Insbesondere steigt Ry an, wenn der Anteil von Quarzsand zunimmt. Weiterhin nimmt der mittlere Abstand der Profilunregelmäßigkeiten zu, wenn der Wassergehalt ansteigt, und nimmt der mittlere Abstand der Profilunregelmäßigkeiten ab, wenn der Anteil von Quarzsand zunimmt.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung demnach beispielsweise das Verhältnis zwischen Quarzsand und Quarzmehl konstant ist, wird Ry demgemäß zu groß, falls die mittlere Teilchengröße von Quarzsand 0,5 mm übersteigt, und Ry wird zu klein, falls sie kleiner als 0,05 mm ist, so daß dies unerwünscht ist. Falls der Umhüllungsanteil des Bindemittels weiterhin kleiner als 2 Massenprozent ist, wird Ry zu groß, und falls er 10 Massenprozent übersteigt, wird Ry zu klein, so daß dies unerwünscht ist. Falls der Wassergehalt dann 60 Massenprozent übersteigt, wird Sm zu groß, und falls er kleiner als 30 Massenprozent ist, wird Sm zu klein, so daß dies unerwünscht ist.
Falls bei dem Umhüllungsanteil von Quarzsand und Quarzmehl der Quarzsand 45 Massenprozent übersteigt, wird Sm weiterhin zu klein, und falls er 20 Massenprozent unterschreitet, wird Sm zu groß, so daß dies unerwünscht ist. Falls das Quarzmehl weiterhin 10 Massenprozent unterschreitet, wird die Verkleidung weiterhin ungleichmäßig, und falls es 30 Massenprozent übersteigt, wird Ry zu klein, so daß dies unerwünscht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer gußeisernen Komponente ist ein Verfahren, bei dem eine Verkleidung auf eine erwärmte Innenfläche einer Gußform aufgebracht und getrocknet wird und dann eine Schmelze von Gußeisen zum Formen in die Gußform gegossen wird. In diesem Fall ist ein sogenanntes Zentrifugalgießverfahren bevorzugt, bei dem die Beschichtung der Verkleidung und das Gießen des Gußeisens während des Drehens der Gußform ausgeführt werden. Andernfalls können ein Sandgießverfahren oder andere Gießverfahren und Verarbeitungsverfahren eingesetzt werden.
Die Temperatur der Gußform und die Beschichtungsdicke der Verkleidung sind nicht konkret eingeschränkt und können in geeigneter Weise bestimmt werden. Die Temperatur der Gußform liegt jedoch besonders bevorzugt zwischen 200 und 350°C, und die Dicke der Verkleidung liegt zwischen 0,5 und 2,0 mm.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen der gußeisernen Komponente werden beim Aufbringen der Verkleidung mit der erwähnten Zusammensetzung zahlreiche kleine Einsenkungen durch die Poren gebildet, aus denen Dampf austritt, der von der Verkleidung beim Trocknen durch die Wärme der Gußform erzeugt wird. Daraufhin kann durch Eingießen einer Gußeisenschmelze in diese die gußeiserne Komponente mit der Oberfläche, auf die das umhüllte Gußstück aufgebracht ist und die eine vorstehend definierte Oberflächenrauhigkeit aufweist, nur durch Gießen ohne eine spezielle Nachverarbeitungsbehandlung oder dergleichen erhalten werden. Insbesondere ist die gußeiserne Oberfläche selbst eine Oberfläche mit der Oberflächenrauhigkeit und dem mittleren Abstand von Profilunregelmäßigkeiten, die gemäß der vorliegenden Erfindung definiert sind, weshalb die gußeiserne Oberfläche als die Oberfläche verwendet werden kann, auf die das umhüllte Gußstück aufgebracht wird, ohne daß eine spezielle Verarbeitungsbehandlung oder dergleichen angewendet wird.
Beispiele
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in näheren Einzelheiten mit Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
In den jeweiligen Beispielen und Vergleichsbeispielen war das Material der Laufbuchse auf einem Niveau von FC200 von JIS G5501, und die Dicke der Laufbuchse betrug 8 mm.
Beispiele 1 bis 4
Jeweilige Laufbuchsen wurden durch ein Dauerform-Zentrifugalgießverfahren unter Verwendung jeweiliger Verkleidungen, die in Tabelle 1 angegeben sind, hergestellt. Insbesondere wurde an der Innenfläche einer auf 200 bis 350°C erwärmten Gußform jede der jeweiligen Verkleidungen durch Sprühen bis zu einer Dicke von 0,5 bis 2,0 mm aufgebracht und getrocknet, und es wurde dann eine Gußeisenschmelze eingegossen. Tabelle 1
Vergleichsbeispiele 1 bis 3
Jeweilige Laufbuchsen wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen hergestellt, wobei jedoch die in Tabelle 2 angegebenen jeweiligen Verkleidungen verwendet wurden. Tabelle 2
Bei der Herstellung eines Zylinderblocks eines Vierzylinder-Reihen-Benzinmotors mit einer Verdrängung von 1,5 Litern wurde ein Aluminiummaterial durch Formgießen auf die Außenfläche von jeder von verschiedenen Laufbuchsen mit verschiedenen äußeren Oberflächenrauhigkeiten aufgebracht, die gemäß den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3 oder den Beispielen 1 bis 4 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 ähnlichen Verfahren erhalten wurden, wobei jedoch die mittlere Teilchengröße oder der Aufnahmeanteil von Quarzsand geändert wurde oder der Aufnahmeanteil von Quarzmehl, tonsaurer Erde, Bentonit oder Wasser geändert wurde. Daraufhin wurde die Haftung zwischen der Laufbuchse und dem Aluminiummaterial und die Fähigkeit des Aluminiummaterials, Unregelmäßigkeiten an der Außenfläche der Laufbuchse auszufüllen, untersucht. Das Aluminiummaterial war ADC12, und die Formgießbedingungen waren so festgelegt, daß ein Gußdruck von 65 MPa, eine Gußrate von 0,3 m/s und eine Schmelztemperatur von 670°C gegeben waren. Weiterhin trugen die Dicke der Verkleidung 2 mm und die Dicke (der kürzeste Abstand) zwischen den Bohrungen zur Zeit der Fertigstellung des Blocks 7 mm.
Bei der Auswertung der Haftung wurde der Zylinderblock mit der nach dem Formgießen umhüllten Laufbuchse zu kleinen Stücken geschnitten, und dasjenige, bei dem bis zur Größe von 5 mm × 5 mm kein Abschälen zwischen der Laufbuchse und dem Aluminiummaterial auftrat, wurde als "O" bezeichnet, dasjenige bis zur Größe von 20 mm × 20 mm wurde als "Δ" bezeichnet, und dasjenige, das bei einer höheren Größe als 20 mm × 20 mm ein Abschälen aufwies, wurde als "x" bezeichnet. Weiterhin wurde angesichts der Füllungseigenschaft des Aluminiummaterials der Grenzabschnitt zwischen der Laufbuchse und dem Aluminiummaterial (nachstehend als Grenzabschnitt bezeichnet) nach dem Formgießen geschliffen, und die Oberfläche wurde dann durch ein Mikroskop betrachtet, und die Auswertung wurde anhand der Größe von Hohlräumen vorgenommen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Die Probe für den Hafttest wurde an der von einem Gatter am weitesten entfernten Position genommen, und die Probe für den Test der Füllungseigenschaft wurde an der Position zwischen den Bohrungen genommen. Tabelle 3
Es ist anhand der Ergebnisse aus Tabelle 3 ersichtlich, daß eine ausgezeichnete Haftungs- und Füllungseigenschaft erhalten werden kann, wenn die maximale Höhe Ry innerhalb eines Bereichs von 65 bis 260 μm liegt und der mittlere Abstand von Profilunregelmäßigkeiten Sm innerhalb eines Bereichs von 0,6 bis 1,5 mm liegt. Es ist dann auch ersichtlich, daß besonders gute Ergebnisse erhalten werden können, wenn Ry innerhalb eines Bereichs von 75 bis 250 μm liegt und Sm innerhalb eines Bereichs von 0,7 bis 1,4 mm liegt.
Weiterhin zeigt 2 eine makroskopische Photographie des Grenzabschnitts des durch Formgießen des Aluminiummaterials unter Verwendung der Laufbuchse aus Beispiel 1 erhaltenen Zylinderblocks. 3 zeigt eine ähnliche makroskopische Photographie des Grenzabschnitts des unter Verwendung der Laufbuchse aus dem Vergleichsbeispiel 3 erhaltenen Zylinderblocks. Es kann diesen Figuren entnommen werden, daß das Aluminiummaterial die Unregelmäßigkeiten an der Außenfläche der Laufbuchse ausfüllt, und daß seine Verankerungswirkung die Haftfestigkeit erhöht, wenn die Laufbuchse aus Beispiel 1 verwendet wird.
Wie vorstehend erklärt wurde, ist das Auffüllen der Unregelmäßigkeiten an der Außenfläche des Gußeisenmaterials durch das Aluminiummaterial beim umhüllten Gußprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnet und ist gleichzeitig die Haftung mit dem Aluminiummaterial verbessert, wenn das Aluminiummaterial um die Peripherie des Gußeisenmaterials formgegossen wird, wodurch es möglich ist, ein umhülltes Gußprodukt mit einer ausgezeichneten Haftfestigkeit zwischen den beiden, einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit und dergleichen zu erhalten. Wenn die vorliegende Erfindung demgemäß beispielsweise auf eine Zylinderlaufbuchse angewendet wird, werden die Laufbuchse und das Aluminiummaterial fest aneinander geheftet oder miteinander verbunden, und es können Heißrisse des Aluminiummaterials zwischen dem schmalen Abschnitt zwischen Bohrungen verhindert werden.
Weiterhin ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen der gußeisernen Komponente durch die Verwendung einer spezifischen Zusammensetzung als eine Verkleidung möglich, eine gußeiserne Oberfläche mit der spezifischen Oberflächenrauhigkeit, also der spezifischen maximalen Höhe und dem spezifischen mittleren Abstand von Profilunregelmäßigkeiten, wie gemäß der vorliegenden Erfindung definiert, zu erhalten. Demgemäß ist es durch die Verwendung dieser gußeisernen Oberfläche als eine Oberfläche, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht wird, möglich, ein Gußeisenmaterial mit den erwähnten ausgezeichneten Eigenschaften zu erhalten, ohne daß eine Nachbehandlung oder dergleichen erforderlich wäre.

Claims

Umhülltes Gußprodukt mit einer gußeisernen Komponente, die eine mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung umhüllte Oberfläche aufweist, wobei die Oberfläche eine Oberflächenrauhigkeit mit einer maximalen Höhe Ry von 65 bis 260 um und einem mittleren Abstand von Profilunregelmäßigkeiten Sm von 0,6 bis 1,5 mm hat.
Umhülltes Gußprodukt nach Anspruch 1, bei dem die maximale Höhe Ry zwischen 75 und 250 μm liegt und der durchschnittliche Abstand der Profilunregelmäßigkeiten Sm im Bereich von 0,7 bis 1,4 mm liegt.
Umhülltes Gußprodukt nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Oberfläche, auf die der umhüllte Guß aufgebracht ist, eine gußeiserne Oberfläche ist.
Umhülltes Gußprodukt nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die gußeiserne Komponente eine Zylinderlaufbuchse ist.
Umhülltes Gußprodukt nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die gußeiserne Komponente ein Einschub bzw. Einsatz für eine Bremstrommel ist.
Umhülltes Gußprodukt nach Anspruch 4, in der Form eines Zylinderblocks.
Umhülltes Gußprodukt, nach Anspruch 6, bei dem der Zylinderblock zu dem Zeitpunkt der Fertigstellung des Zylin derblocks zwischen Bohrungen einen geringsten Abstand von 5,0 bis 8,0 mm hat.
Umhülltes Gußprodukt nach Anspruch 5, in der Form einer Bremstrommel.
Verfahren zum Herstellen einer gußeisernen Komponente für umhülltes Gießen, die eine Oberfläche aufweist, auf die ein umhüllter Guß aufgebracht ist und die eine Oberflächenrauhigkeit mit einer maximalen Höhe Ry von 65 bis 260 μm und einen durchschnittlichen Abstand von Profilunregelmäßigkeiten Sm von 0,6 bis 1,5 mm hat, mit dem Schritt des Überziehens einer Fläche bzw. Verkleidung auf eine erhitzte innere Fläche einer Gußform, dem Schritt des Trocknens desselben und dem Schritt des Gießens einer Schmelze von Gußeisen in die Gußform zum Formen, wobei die Fläche eine Suspension ist mit 20 bis 45 Massenanteilen bzw. -prozent an Quarzsand mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,05 bis 0,5 mm, mit 10 bis 30 Massenanteilen an Quarzmehl mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von nicht mehr als 0,1 mm, mit 2 bis 10 Massenanteilen eines Binders und mit 30 bis 60 Massenanteilen an Wasser.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Überzug der Fläche und das Gießen der Schmelze des Gußeisens durchgeführt werden, während die Gußform gedreht wird.