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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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In der Druckschrift DE-A-19750687
ist eine Oberfläche
mit durch Abstrahlen mit einem Granulat gebildeten Rauhigkeitsspitzen
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
werden das Aufbringen der Verkleidung und das Gießen der Gußeisenschmelze
vorzugsweise während
des Drehens der Gußform
ausgeführt.
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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.
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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.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird
nun nur als Beispiel mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht, in der ein Querschnitt eines Zylinderblocks
mit einer darin eingehüllten
Laufbuchse dargestellt ist.
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2 zeigt
eine Mikrophotographie eines Querschnitts der Oberfläche der
Laufbuchse in Beispiel 1, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht ist.
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3 zeigt
eine Mikrophotographie eines Querschnitts der Oberfläche der
Laufbuchse im Vergleichsbeispiel 3, auf die ein umhülltes Gußstück aufgebracht
ist.
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Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen
beschrieben.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Beispiele
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Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung in näheren
Einzelheiten mit Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben.
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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.
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Beispiele 1 bis 4
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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
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Vergleichsbeispiele 1
bis 3
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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
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.