DE69106418T2 - Process for a continuous metal collar between cylinder liner and crankcase casting of an internal combustion engine. - Google Patents

Process for a continuous metal collar between cylinder liner and crankcase casting of an internal combustion engine.

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Abstract

A process for obtaining a continuous metallurgical bond between the linings of the cylinders and the cast which constitutes the crankcase of an internal-combustion engine, which crankcase is made from a material different from the material which constitutes the linings, is disclosed, which process comprises carrying out a surface treatment by depositing a thin metal layer on the external surface of the lining, which metal is different from the metals which constitute the lining and the crankcase cast, and is capable of increasing the wettability of, and the heat transfer coefficient between, the materials which constitute the lining and the cast; and casting around the same lining, positioned inside the mould, the metal or metal alloy from which the crankcase is made.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines kontinuierlichen Metallbundes bzw. einer kontinuierlichen metallurgischen Bindung zwischen dem Zylinderfutter und dem Gußteil, welches das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bzw. eines Verbrennungsmotors bildet.The invention relates to a method for producing a continuous metal coil or a continuous metallurgical bond between the cylinder liner and the casting which forms the crankcase of an internal combustion engine.

In einer Brennkraftmaschine gleitet jeder aus einer Aluminiumlegierung hergestellte Kolben präzise innerhalb einer zylindrischen Bohrung, die im Inneren des Kurbelgehäuses der Maschine vorgesehen ist, das im allgemeinen aus Gußeisen besteht, aber auch aus einem Gußstück hergestellt werden kann, das aus einer Aluminiumlegierung besteht.In an internal combustion engine, each piston made of an aluminum alloy slides precisely within a cylindrical bore provided inside the engine's crankcase, which is generally made of cast iron but can also be made from a casting made of an aluminum alloy.

Die Präzision dieses Gleitens wird durch Segmente oder elastische Kolbenringe aus Stahl oder Gußeisen gewährleistet, die rund um den Kolben angeordnet sind. Insbesondere in den aus Aluminiumlegierungen bestehenden Kurbelgehäusen führt die Reibung der Kolbenringe an den Innenwänden des Zylinders zum Verschleiß des letzteren, und im Lauf der Zeit vermindert ein solcher Verschleiß die Präzision der Gleitbewegung, wodurch sich die Nutzleistung der Maschine vermindert.The precision of this sliding is ensured by segments or elastic piston rings made of steel or cast iron, arranged around the piston. In particular in crankcases made of aluminium alloys, the friction of the piston rings on the inner walls of the cylinder causes wear of the latter and, over time, such wear reduces the precision of the sliding movement, thus reducing the useful power of the machine.

Um diesen Nachteil abzuwenden, werden innerhalb der Zylinderbohrungen Futter bzw. Laufbuchsen eingesetzt, die aus hochverschleißfestem Material bestehen, wie z. B. aus Stahl oder aus anderen Aluminiumlegierungen.To avoid this disadvantage, linings or liners made of highly wear-resistant material, such as steel or other aluminum alloys, are used within the cylinder bores.

Diese Futter werden durch Wärmeeinpassen nach dem Gießen des Kurbelgehäuses der Maschine oder im gleichen Gießschritt durch Anordnen der Futter innerhalb der Gießform in das Kurbelgehäuse eingesetzt. In beiden Fällen wird die Verbindung zwischen dem Futter und dem Kurbelgehäuse durch mechanische Klemmwirkung ohne Materialkontinuität hergestellt, und dies kann beim Abkühlen der Innenfläche der Zylinder durch den Effekt einer schlechten Wärmeleitfähigkeit wegen der Diskontinuität zwischen den Materialien zu Nachteilen führen. Ferner verringern sich wegen dieser Diskontinuität und der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien im Lauf der Zeit nach wiederholter thermischer Wechselbeanspruchung die Haftung und der mechanische Eingriff zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Futter, wodurch sich das Kurbelgehäuse und das Futter voneinander lösen und sich gegeneinander bewegen, was aufgrund der Auswirkung der unzureichenden Kühlung zu einer schnellen Verschlechterung der Oberflächengüte der inneren Futteroberfläche führt.These liners are fitted into the crankcase by heat fitting after the engine crankcase has been cast or in the same casting step by placing the liners inside the mould. In both cases, the connection between the liner and the crankcase is made by mechanical clamping action without material continuity and this can cause disadvantages when cooling the internal surface of the cylinders due to the effect of poor thermal conductivity due to the discontinuity between the materials. Furthermore, due to this discontinuity and the different thermal expansion coefficients of the various materials, over time, after repeated thermal cycling, the adhesion and mechanical engagement between the crankcase and the liner decrease, causing the crankcase and the liner to separate and move against each other, resulting in rapid deterioration of the surface finish of the inner liner surface due to the effect of insufficient cooling.

Es ist festgestellt worden, daß mittels einer geeigneten Oberflächenbehandlung der Zylinderfutter eine starke metallurgische Bindung zwischen den Futtern und dem Gußteil, der das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bildet, hergestellt werden kann.It has been found that by means of a suitable surface treatment of the cylinder liners, a strong metallurgical bond can be established between the liners and the casting which forms the crankcase of an internal combustion engine.

Zum Beispiel beschreibt die JP-A-61 215 439 ein Verfahren zur Herstellung einer durchgehenden metallurgischen Bindung zwischen dem Futter der Zylinder und dem Gußteil, welches das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bildet, wobei das Kurbelgehäuse aus einem anderen Material als die Futter besteht (das Kurbelgehäuse wird aus Aluminiumlegierung hergestellt, die Futter aus geglühtem Stahl oder dergleichen), wobei das Verfahren eine Oberflächenbehandlung der Futter durch Auftragen einer dünnen Nickelschicht auf die Futteraußenfläche und Umgießen des gleichen Futters mit dem Metall oder der Metallegierung aufweist, aus dem (der) das Kurbelgehäuse hergestellt ist. Daher wird zwischen Aluminium und Stahl die metallurgische Bindung hergestellt.For example, JP-A-61 215 439 describes a process for producing a continuous metallurgical bond between the liner of the cylinders and the casting which forms the crankcase of an internal combustion engine, the crankcase being made of a different material than the liners (the crankcase is made of aluminum alloy, the liners of annealed steel or the like), which process comprises a surface treatment of the liners by applying a thin layer of nickel to the liner outer surface and casting the same liner with the metal or metal alloy from which the crankcase is made. Thus, the metallurgical bond is produced between aluminum and steel.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung garantiert insbesondere, daß die klassischen Anforderungen an Schweißarbeiten erfüllt werden: Entfernen von Oberflächenverunreinigungen und Oxiden, enger Kontakt und Verschmelzen der miteinander zu verbindenden Materialien.The process according to the present invention guarantees in particular that the classic requirements for welding work are met: removal of surface contaminants and oxides, close contact and fusion of the materials to be joined.

Diese Art des Schweißens unterscheidet sich jedoch insofern stark von anderen verfahren, als keine äußeren Energiequellen erforderlich sind (z. B. Wärme, Ultraschall usw.) und das Schweißen gleichzeitig mit dem Gießen erfolgt.However, this type of welding differs greatly from other processes in that no external energy sources are required (e.g. heat, ultrasound, etc.) and welding takes place simultaneously with casting.

Ferner lassen sich durch einen derartigen Schweißvorgang Metalle miteinander verbinden, die mittels anderer Techniken nicht ohne weiteres verbunden werden können.Furthermore, this type of welding process can be used to join metals that cannot easily be joined using other techniques.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer metallurgischen Bindung zwischen den Futtern 2 der Zylinder und dem Gußteil 1, welches das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bildet, wobei das Kurbelgehäuse aus Aluminium oder Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen hergestellt ist und aus einem anderen Material als die Futter 2 besteht, weist die folgenden Schritte auf:The method according to the invention for producing a metallurgical bond between the linings 2 of the cylinders and the casting 1 which forms the crankcase of an internal combustion engine, the crankcase being made of aluminium or magnesium or aluminium or magnesium alloys and being made of a different material than the linings 2, comprises the following steps:

Ausführen einer Oberflächenbehandlung durch Abscheiden einer dünnen Metallschicht, deren Metall sich von den Metallen unterscheidet, die in den Materialien der Futter 2 und des Gußteils 1 enthalten sind, wobei die Metallschicht die Benetzbarkeit der Materialien und den Wärmeübergangskoeffizienten zwischen den Materialien des Futters 2 und des Gußteils 1 erhöhen kann;performing a surface treatment by depositing a thin metal layer whose metal is different from the metals contained in the materials of the lining 2 and the casting 1, wherein the metal layer can increase the wettability of the materials and the heat transfer coefficient between the materials of the lining 2 and the casting 1;

und Umgießen des gleichen, innerhalb der Form angeordneten Futters 2 mit dem Metall oder mit Legierungen, aus denen das Kurbelgehäuse besteht;and casting the same lining 2 arranged inside the mold with the metal or alloys from which the crankcase is made;

dadurch gekennzeichnet, daß das Futter 2 aus Aluminium oder Magnesium oder aus Aluminium- oder Magnesiumlegierungen oder aus einem Verbundmaterial mit Aluminium oder Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen als Matrix besteht, und daß das auf der Außenfläche des Futters 2 abzuscheidende Metall unter Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Cr, W, Ir, Mo, Ta, Nb, Os, Re, Rh, Ru und Zr ausgewählt ist.characterized in that the lining 2 consists of aluminum or magnesium or of aluminum or magnesium alloys or of a composite material with aluminum or magnesium or aluminum or magnesium alloys as a matrix, and that the metal to be deposited on the outer surface of the lining 2 is selected from Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Cr, W, Ir, Mo, Ta, Nb, Os, Re, Rh, Ru and Zr.

Das Futter kann auch aus einem Verbundmaterial mit Aluminium oder Magnesium oder Aluminium- oder Magnesiumlegierungen als Matrix bestehen: ein solcher Materialtyp wird von einer Metallphase (oder einer Metallegierungsphase) gebildet, die andere Phasen, welche die Verstärkung bilden (Pulver oder keramische Fasern) umgibt und verbindet.The lining can also be made of a composite material with aluminium or magnesium or aluminium or magnesium alloys as a matrix: such a type of material is formed by a metal phase (or a metal alloy phase) that surrounds and connects other phases that form the reinforcement (powder or ceramic fibres).

Die Verstärkung weist hohe mechanische Festigkeits- und Härtewerte auf, und die Spannungen, denen das Material ausgesetzt ist, werden auf sie übertragen. Die Matrix sollte andererseits in Abhängigkeit vom beabsichtigten Anwendungstyp mit geeigneten Kenndaten ausgestattet sein.The reinforcement has high mechanical strength and hardness values and the stresses to which the material is subjected are transferred to it. The matrix, on the other hand, should have suitable characteristics depending on the type of application intended.

Die Verstärkung kann durch langen oder kurze keramische Fasern (Al&sub2;O&sub3;, SiC, Si&sub3;N&sub4;, BN, SiO&sub2;) oder durch keramische "Whisker" bzw. Haarkristalle (SiC, Si&sub3;N&sub4;, B&sub4;C, Al&sub2;O&sub3;) oder durch nichtmetallische Pulver (SiC, BN, Si&sub3;N&sub4;, B&sub4;C, SiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3;) gebildet werden.The reinforcement can be formed by long or short ceramic fibers (Al₂O₃, SiC, Si₃N₄, BN, SiO₂) or by ceramic whiskers (SiC, Si₃N₄, B₄C, Al₂O₃) or by non-metallic powders (SiC, BN, Si₃N₄, B₄C, SiO₂ or Al₂O₃).

Zur Herstellung der Verbundmaterialien können die folgenden Verfahren angewandt werden:The following processes can be used to produce the composite materials:

- Dispergieren der Verstärkung in der Matrix in geschmolzenem Zustand;- dispersing the reinforcement in the matrix in a molten state;

- Dispergieren der Verstärkung in der Matrix in teilweise festem Zustand;- dispersing the reinforcement in the matrix in a partially solid state;

- Pulvermetallurgie;- powder metallurgy;

- Fasermetallurgie;- Fiber metallurgy;

- Schichtpreßverdichtung;- layer press compaction;

- Infiltration bzw. Tränken.- Infiltration or soaking.

Das Verbundmaterial kann entweder direkt oder mit Hilfe einer anschließenden mechanischen Be- und Verarbeitung gewonnen werden.The composite material can be obtained either directly or with the help of subsequent mechanical processing.

Das Metall, das die dünne Schicht bildet, deren Dicke vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 nm liegt, welches auf der Oberfläche des metallischen Materials oder des Verbundmaterials mit metallischer Matrix abgeschieden werden soll und sich von den in den Materialien und im Gußstück enthaltenen Metallen unterscheiden sollte, kann vorzugsweise unter Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Cr, W, Ir, Mo, Ta, Nb, Os, Re, Rh, Ru und Zr ausgewählt werden.The metal forming the thin layer, the thickness of which is preferably in the range of 10 to 100 nm, to be deposited on the surface of the metallic material or the metallic matrix composite material and should be different from the metals contained in the materials and in the casting, can preferably be selected from Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Cr, W, Ir, Mo, Ta, Nb, Os, Re, Rh, Ru and Zr.

Die Abscheidung der dünnen Metallschicht kann vorzugsweise durch "Sputtern" bzw. Katodenzerstäubung oder durch elektrochemische Abscheidung ausgeführt werden.The deposition of the thin metal layer can be carried out preferably by "sputtering" or cathodic sputtering or by electrochemical deposition.

Außerdem können beliebige andere, dem Fachmann bekannte chemische, physikalische usw. Verfahren zur Oberflächenbeschichtung angewandt werden: beispielsweise Plasmaspritzen, lasergestützte Beschichtung, Beschichtung durch thermische Aufdampfung, magnetrongestützte Beschichtung, chemische Aufdampfung (CVD) und so fort.In addition, any other chemical, physical, etc. surface coating methods known to those skilled in the art can be used: for example, plasma spraying, laser-assisted coating, thermal vapor deposition coating, magnetron-assisted coating, chemical vapor deposition (CVD), and so on.

Durch Verwendung eines geeigneten Überzugs kann die zu gießende Schmelze das Metallmaterial oder das Verbundmaterial mit Metallmatrix ausreichend benetzen, um Wärme auf das Material zu übertragen, die unvermeidlicherweise auf der Materialoberfläche ausgebildete Oxidschicht auszuwaschen und sich direkt mit dem Material zu verbinden, falls ein Metallmaterial verwendet wird, oder mit der Metallgrundmasse, wenn ein Verbundmaterial verwendet wird.By using a suitable coating, the melt to be cast can wet the metal material or the composite material with metal matrix sufficiently to transfer heat to the material to wash away the oxide layer inevitably formed on the material surface and to bond directly to the material if a metallic material is used or to the metallic matrix if a composite material is used.

Sobald das Material hinreichend gereinigt, beschichtet und in der Gießform angeordnet ist, müssen die Gießparameter so eingestellt werden, daß sichergestellt wird, daß ein geeigneter Strom überhitzter Schmelze die Oberflächen der Materialien überdeckt.Once the material is adequately cleaned, coated and placed in the mold, the molding parameters must be adjusted to ensure that an appropriate flow of superheated melt covers the surfaces of the materials.

Wichtig ist, daß die Position des Materials innerhalb der Form geeignet gewählt wird und daß die Gestalt des abwärtsführenden Kanals (Zuflußkanals) und des aufwärtsführenden Kanals (Abflußkanals) innerhalb der Form richtig entworfen ist, so daß das schmelzflüssige Metall gezwungen wird, die Wände des Materials zu bedecken, zu benetzen und auszuwaschen, bevor sich das schmelzflüssige Metall auf eine niedrige Temperatur abkühlt.It is important that the position of the material within the mold is properly selected and that the shape of the downstream (inflow) and upstream (outflow) channels within the mold is properly designed so that the molten metal is forced to cover, wet and wash out the walls of the material before the molten metal cools to a low temperature.

Daher kommt es darauf an, die folgenden drei Parameter unter Kontrolle zu halten: die Vorwärmtemperatur des Materials, die Gießtemperatur des Metalls (oder der Legierung) und die Flußbedingungen. Auf diese Weise kann eine hervorragende metallurgische Bindung zwischen dem Material und dem Gußstück hergestellt werden.It is therefore important to keep the following three parameters under control: the preheating temperature of the material, the pouring temperature of the metal (or alloy) and the flow conditions. In this way, an excellent metallurgical bond between the material and the casting can be achieved.

Die Futter der Zylinder können nach dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden (beispielsweise Gravitations- bzw. Standguß oder Preßguß oder Druckguß oder Formdruckguß; oder Pulvermetallurgie, oder durch Infiltration oder Vermischen), und entweder direkt oder durch anschließende mechanische Bearbeitung mit Werkzeugmaschinen oder durch plastische Bearbeitung (wie z. B. Extrudieren, Laminieren oder Warmmassivumformung). Nachstehend werden einige Beispiele angegeben, welche die Erfindung besser veranschaulichen sollen, aber keinesfalls als Beschränkungen der Erfindung auszulegen sind.The cylinder liners can be manufactured using methods known to those skilled in the art (for example, gravity casting, compression casting, die casting, or molding; or powder metallurgy, or by infiltration or mixing), either directly or by subsequent mechanical processing with machine tools or by plastic processing (such as extrusion, lamination or hot forging). Some examples are given below to better illustrate the invention, but are in no way to be interpreted as limitations of the invention.

Beispiel 1example 1 (Laborversuch)(Laboratory test)

- Das Futter wird von einer Röhre gebildet, die aus einer übereutektischen Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 17% Si besteht, mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einer Dicke von 5 mm und einer Höhe von 65 mm, und die durch Schwerkraft- bzw. Standguß hergestellt wird.- The lining is formed by a tube made of a hypereutectic Al-Si alloy containing 17% Si, with an external diameter of 50 mm, a thickness of 5 mm and a height of 65 mm, and which is manufactured by gravity casting.

- Die Außenfläche des Futters wird durch Sputtern mit einer dünnen Goldschicht überzogen.- The outer surface of the lining is coated with a thin layer of gold by sputtering.

- Das Material des Gußteils ist eine Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 9% Si.- The material of the casting is an Al-Si alloy with a content of 9% Si.

- Die Gießform besteht aus Graphit (s. die Zeichnung), wobei- The mold is made of graphite (see the drawing), whereby

(1) die Graphitform,(1) the graphite form,

(2) das Futter und(2) the feed and

(3) der Gießkanal ist.(3) is the pouring channel.

- Das Futter und die Form werden auf 350ºC vorgewärmt.- The lining and the mould are preheated to 350ºC.

- Die Temperatur des Metalls für das Gußteil beträgt 700ºC.- The temperature of the metal for the casting is 700ºC.

- Das Volumen des Gußmaterials beträgt annähernd 400 cm³.- The volume of the casting material is approximately 400 cm³.

- Der Guß wird als steigender Guß ausgeführt.- The casting is carried out as a rising cast.

Beispiel 2Example 2 (Laborversuch)(Laboratory test)

- Das Futter wird durch eine Röhre gebildet, die aus einem Verbundmaterial mit einem Außendurchmesser von 50 mm, einer Dicke von 5 mm und einer Höher von 65 mm besteht und durch Schwerkraft- bzw. Standguß hergestellt wird.- The lining is formed by a tube made of a composite material with an external diameter of 50 mm, a thickness of 5 mm and a height of 65 mm and is manufactured by gravity or vertical casting.

- Das durch Infiltration hergestellte Verbundmaterial wird durch eine Matrix aus einer eutektischen Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 13% Si und zu 55 Vol.-% durch eine Verstärkung aus SiC-Pulver gebildet (mittlerer Durchmesser der Pulverteilchen: 20 um).- The composite material produced by infiltration is formed by a matrix of an Al-Si eutectic alloy containing 13% Si and 55% by volume of SiC powder reinforcement (average diameter of the powder particles: 20 µm).

- Die Außenfläche des Futters wird durch Sputtern mit einer dünnen Goldschicht überzogen.- The outer surface of the lining is coated with a thin layer of gold by sputtering.

- Das Material des Gußteils ist eine Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 9% Si.- The material of the casting is an Al-Si alloy with a content of 9% Si.

- Die Gießform besteht aus Graphit (s. die Zeichnung), wie in Beispiel 1.- The mold is made of graphite (see the drawing), as in Example 1.

- Das Futter und die Form werden auf 300ºC vorgewärmt.- The lining and the mould are preheated to 300ºC.

- Die Temperatur des Metalls für das Gußteil beträgt 650ºC.- The temperature of the metal for the casting is 650ºC.

- Das Volumen des Gußmaterials beträgt annähernd 400 cm³.- The volume of the casting material is approximately 400 cm³.

- Der Guß wird als steigender Guß ausgeführt.- The casting is carried out as a rising cast.

Beispiel 3Example 3 (Industrieversuch)(Industrial test)

- Der Test wurde an einer Industrieanlage zum Gießen von Kurbelgehäusen für Vierzylindermotoren ausgeführt.- The test was carried out on an industrial plant for casting crankcases for four-cylinder engines.

- Die durch Extrudieren hergestellten Futter werden von Röhren aus einem Verbundmaterial mit einem Außendurchmesser von annähernd 95 mm, einer Dicke von etwa 5 mm und einer Höhe von etwa 130 mm gebildet.- The linings produced by extrusion are made of tubes made of a composite material with an external diameter of approximately 95 mm, a thickness of about 5 mm and a height of approximately 130 mm.

- Das durch Infiltration und Verdünnung gewonnene Verbundmaterial wird durch eine Matrix aus einer eutektischen Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 13% Si und zu 25 Vol.-% durch eine Verstärkung aus SiC-Pulver gebildet (mittlerer Durchmesser der Pulverteilchen: 20 um).- The composite material obtained by infiltration and dilution is formed by a matrix of a eutectic Al-Si alloy containing 13% Si and 25% by volume by a reinforcement of SiC powder (average diameter of the powder particles: 20 µm).

- Die Außenfläche des Futters wird durch Sputtern mit einer dünnen Goldschicht überzogen.- The outer surface of the lining is coated with a thin layer of gold by sputtering.

- Das Material des Gußteils ist eine Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 9% Si.- The material of the casting is an Al-Si alloy with a content of 9% Si.

- Die Industriegießform besteht aus Gußeisen.- The industrial casting mold is made of cast iron.

- Die Futter werden auf 300ºC vorgewärmt.- The feeds are preheated to 300ºC.

- Die Temperatur des Metalls für das Gußteil beträgt 700ºC.- The temperature of the metal for the casting is 700ºC.

- Das Volumen des Gußmaterials beträgt annähernd 10 dm³.- The volume of the casting material is approximately 10 dm³.

- Der Guß wird als steigender Guß ausgeführt.- The casting is carried out as a rising cast.

Beispiel 4Example 4 (Industrieversuch)(Industrial test)

- Der Test wurde an einer Industrieanlage zum Gießen von Kurbelgehäusen für Vierzylindermotoren ausgeführt.- The test was carried out on an industrial plant for casting crankcases for four-cylinder engines.

- Die durch Extrudieren hergestellten Futter werden von Röhren aus einem Verbundmaterial mit einem Außendurchmesser von annähernd 95 mm, einer Dicke von etwa 5 mm und einer Höhe von etwa 130 mm gebildet.- The linings produced by extrusion are made of tubes made of a composite material with an external diameter of approximately 95 mm, a thickness of about 5 mm and a height of approximately 130 mm.

- Das durch Mischen gewonnene Verbundmaterial wird durch eine Matrix aus einer eutektischen Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 9% Si und zu 15 Vol. -% durch eine Verstärkung aus SiC-Pulver gebildet (mittlerer Durchmesser der Pulverteilchen: 20 um).- The composite material obtained by mixing is reinforced by a matrix of a eutectic Al-Si alloy containing 9% Si and 15% by volume by a reinforcement of SiC powder was formed (average diameter of the powder particles: 20 μm).

- Die Außenfläche des Futters wird durch Sputtern mit einer dünnen Goldschicht überzogen.- The outer surface of the lining is coated with a thin layer of gold by sputtering.

- Das Material des Gußteils ist eine Al-Si-Legierung mit einem Gehalt von 9% Si.- The material of the casting is an Al-Si alloy with a content of 9% Si.

- Die Industriegießform besteht aus Gußeisen.- The industrial casting mold is made of cast iron.

- Die Futter werden auf 300ºC vorgewärmt.- The feeds are preheated to 300ºC.

- Die Form wird auf etwa 370ºC vorgewärmt.- The mold is preheated to about 370ºC.

- Die Temperatur des Metalls für das Gußteil beträgt 700ºC.- The temperature of the metal for the casting is 700ºC.

- Das Volumen des Gußmaterials beträgt annähernd 10 dm³.- The volume of the casting material is approximately 10 dm³.

- Der Guß wird als steigender Guß ausgeführt.- The casting is carried out as a rising cast.

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen einer kontinuierlichen metallurgischen Bindung zwischen dem Zylinderfutter (2) und dem Kurbelgehäusegußteil einer Brennkraftmaschine, wobei das Kurbelgehäuse aus Aluminium oder Magnesium oder aus Legierungen von Aluminium oder Magnesium hergestellt ist und aus einem gegenüber dem das Futter (2) bildenden Material verschiedenen Material ist, mit den folgenden Verfahrensschritten:1. Method for producing a continuous metallurgical bond between the cylinder liner (2) and the crankcase casting of an internal combustion engine, the crankcase being made of aluminum or magnesium or of aluminum or magnesium alloys and being made of a different material from the material forming the liner (2), comprising the following method steps: Oberflächenbehandlung durch Auftragen einer dünnen Metallschicht, wobei das Metall sich von den Metallen unterscheidet, die in den Materialien des Futters (2) oder des Gußteils (1) enthalten sind, wobei die Metallschicht zur Erhöhung der Benetzbarkeit der Materialien und des Wärmeleitkoeffizienten zwischen den Materialien des Futters (2) und des Gußteils (1) geeignet ist, und Gießen des Metalls oder der Legierungen, aus dem das Kurbelgehäuse besteht, um das gleiche Futter (2) das innerhalb der Form angeordnet ist,Surface treatment by applying a thin metal layer, the metal being different from the metals contained in the materials of the lining (2) or the casting (1), the metal layer being suitable for increasing the wettability of the materials and the thermal conductivity coefficient between the materials of the lining (2) and the casting (1), and casting the metal or alloys of which the crankcase is made around the same lining (2) which is arranged inside the mold, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (2) aus Aluminium oder Magnesium oder aus Legierungen von Aluminium oder Magnesium oder aus einem Verbundmaterial mit Aluminium oder Magnesium oder Legierungen von Aluminium oder Magnesium als Matrix besteht und daß das auf der Außenfläche des Futters (2) auf zutragende Metall aus Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Cr, W, Ir, Mo, Ta, Nb, Os, Re, Rh, Ru und/oder Zr ausgewählt ist.characterized in that the lining (2) consists of aluminum or magnesium or of alloys of aluminum or magnesium or of a composite material with aluminum or magnesium or alloys of aluminum or magnesium as a matrix and that the metal to be applied to the outer surface of the lining (2) is selected from Au, Ag, Cu, Pt, Pd, Cr, W, Ir, Mo, Ta, Nb, Os, Re, Rh, Ru and/or Zr. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (2) aus einem Verbundmaterial besteht, das zur Verstärkung nicht-metallische Pulver ausgewählt aus SiC, BN, Si&sub3;N&sub4;, B&sub4;C, SiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3; enthält.2. Method according to claim 1, characterized in that the lining (2) consists of a composite material which contains non-metallic powders selected from SiC, BN, Si₃N₄, B₄C, SiO₂ or Al₂O₃ for reinforcement. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (2) aus einem Verbundmaterial besteht, das zur Verstärkung Whisker ausgewählt aus SiC, Si3N&sub4;, B&sub4;C, SiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3; enthält.3. Method according to claim 1, characterized in that the lining (2) consists of a composite material which contains whiskers selected from SiC, Si3N₄, B₄C, SiO₂ or Al₂O₃ for reinforcement. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (2) aus einem Verbundmaterial besteht, das zur Verstärkung lange oder kurze Keramikfasern ausgewählt aus SiC, BN, Si&sub3;N&sub4;, B&sub4;C, SiO&sub2; oder Al&sub2;O&sub3; enthält.4. Method according to claim 1, characterized in that the lining (2) consists of a composite material which contains long or short ceramic fibers selected from SiC, BN, Si₃N₄, B₄C, SiO₂ or Al₂O₃ for reinforcement. 5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (2) aus einem Verbundmaterial besteht, das zur Verstärkung Pulver, Whisker oder lange oder kurze Keramikfasern in einer Konzentration von 10 bis 60 Vol.-% enthält.5. Method according to claim 2, 3 or 4, characterized in that the lining (2) consists of a composite material which contains powder, whiskers or long or short ceramic fibers in a concentration of 10 to 60 vol.% for reinforcement. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftragen einer dünnen Metallschicht durch Sputtern erfolgt.6. Method according to claim 1, characterized in that the application of a thin metal layer is carried out by sputtering. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag einer dünnen Metallschicht durch elektrochemische Abscheidung erfolgt.7. Process according to claim 1, characterized in that the application of a thin metal layer is carried out by electrochemical deposition. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag einer dünnen Metallschicht durch chemische Abscheidung erfolgt.8. Method according to claim 1, characterized in that the application of a thin metal layer is carried out by chemical deposition. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auftrag einer dünnen Metallschicht durch Plasmasprühen, durch thermisches Aufdampfen, durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase (CVD) oder durch Laserunterstütztes oder Magnetron-unterstütztes Abscheiden erfolgt.9. Method according to claim 1, characterized in that the application of a thin metal layer is carried out by plasma spraying, by thermal vapor deposition, by chemical vapor deposition (CVD) or by laser-assisted or magnetron-assisted deposition. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (2) erhalten wird durch Gravitationsguß, Preßguß, Druckguß, Formdruckguß, Pulvermetallurgie, Infiltration oder Vermischen entweder direkt oder mit anschließender mechanischer Werkzeugbearbeitung, oder durch mechanische, plastische Verarbeitung, wie Extrusion, Lamination oder Warmmassivumformung erfolgt.10. Method according to claim 1, characterized in that the lining (2) is obtained by gravity casting, press casting, die casting, mold die casting, powder metallurgy, infiltration or mixing either directly or with subsequent mechanical tool processing, or by mechanical, plastic processing, such as extrusion, lamination or hot bulk forming. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial erhalten wird durch Dispergieren des Verstärkungsmaterials in der Matrix im geschmolzenen Zustand oder durch Dispergieren der Verstärkung in der Matrix in teilweise festem Zustand, durch Pulvermetallurgie, durch Metallbeschichtung der Fasern, durch Schichtverdichtung oder durch Infiltration.11. Process according to claim 1, characterized in that the composite material is obtained by dispersing the reinforcing material in the matrix in the molten state or by dispersing the reinforcement in the matrix in a partially solid state, by powder metallurgy, by metal coating of the fibers, by layer compaction or by infiltration. 12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Metallschicht, die auf der Außenfläche des Futters (2) aufgetragen ist, im Bereich von 10 nm bis 100 nm beträgt.12. Method according to claim 1, characterized in that the thin metal layer applied to the outer surface of the lining (2) is in the range of 10 nm to 100 nm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4244502C1 (en) * 1992-12-30 1994-03-17 Bruehl Aluminiumtechnik Cylinder crankcase and method for its manufacture
US5429173A (en) * 1993-12-20 1995-07-04 General Motors Corporation Metallurgical bonding of metals and/or ceramics
DE102004007774A1 (en) * 2004-02-18 2005-09-15 Mahle Gmbh Bushing for an internal combustion engine
JP4584058B2 (en) * 2005-07-08 2010-11-17 トヨタ自動車株式会社 Cylinder liner and manufacturing method thereof
DE102010055162A1 (en) * 2010-12-18 2012-06-21 Mahle International Gmbh Coating and coated casting component
BR102013005326A2 (en) * 2013-03-05 2014-12-02 Mahle Metal Leve Sa CYLINDER SHIRT FOR ENGINING ON AN ENGINE BLOCK AND ENGINE BLOCK
CN107598485A (en) * 2017-07-25 2018-01-19 中原内配集团安徽有限责任公司 A kind of manufacture craft of screw thread process type cylinder sleeve
CN113999999A (en) * 2021-10-29 2022-02-01 华中科技大学 Preparation method of rare earth reinforced solid-liquid composite cast magnesium/aluminum bimetal and product
CN114046209A (en) * 2022-01-13 2022-02-15 爱柯迪股份有限公司 Silicon nitride fiber reinforced aluminum alloy engine cylinder sleeve and preparation method thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1340869A (en) * 1962-08-17 1963-10-25 Willys Motors Internal combustion engine and method for its manufacture
DE3837254A1 (en) * 1988-11-03 1990-05-10 Bayerische Motoren Werke Ag Light alloy insert for the formation of an expansion joint in combustion chamber walls of internal combustion engines formed from cast light alloy, especially cylinder head bases of diesel internal combustion engines

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