EP1183120B2

EP1183120B2 - Casting tool and method of producing a component

Info

Publication number: EP1183120B2
Application number: EP00920651A
Authority: EP
Inventors: Tilmann Haug; Steffen Rauscher; Kolja Rebstock; Michael Scheydecker; Markus Walters
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-04-16
Filing date: 2000-04-01
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2020-04-01
Also published as: DE19917175A1; DE50002369D1; JP2002542035A; WO2000062959A1; ES2197088T3; US6648055B1; EP1183120B1; EP1183120A1; JP3420572B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gießwerkzeug und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteiles nach den Patentansprüchen 1 und 6.The present invention relates to a casting tool and a method for producing a component according to claims 1 and 6.

Zur Reduzierung der Bauteilmasse werden derzeit Anstrengungen unternommen, größere Einzelkomponenten aus Leichtmetallen, bspw. aus Aluminium oder Magnesium, im Druckgußverfahren herzustellen. Dies gilt insbesondere für den Automobilbau, wo zunehmend das Getriebegehäuse und der Motorblock von Kraftfahrzeugen aus Leichtmetallen gefertigt werden. Jedoch sind bei der Verwendung von Leichtmetallen die Steifigkeit, die Kriechbeständigkeit und die Verschleißbeständigkeit bei mechanisch belasteten Teilbereichen der Bauteile vor allem in höheren Temperaturbereichen unbefriedigend. Die mechanische Belastbarkeit von derartigen Leichtmetallbauteilen ist somit begrenzt.In order to reduce the component mass, efforts are currently being made to produce larger individual components of light metals, for example of aluminum or magnesium, by die casting. This is especially true for the automotive industry, where increasingly the gearbox and the engine block of motor vehicles are made of light metals. However, when using light metals, the stiffness, the creep resistance and the wear resistance are unsatisfactory for mechanically stressed subregions of the components, especially in higher temperature ranges. The mechanical strength of such light metal components is thus limited.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 197 10 671 C2 bekannt. Hieraus geht ein Verfahren hervor, bei weichem ein poröser Opferkörper aus einem keramischen Material (Einlegeteil) in ein Gießwerkzeug lagedefiniert eingesetzt und unter Druck mit einer Metallschmelze (Gießmetall) infiltriert wird. Durch die Infiltration des Einlegeteils mit dem Gießmetall entsteht an der Stelle des Einlegeteils ein Metall-Keramik-Verbundwerkstoff (Verstärkungselement). Anschließend wird das gegossene Bauteil erhitzt, so daß innerhalb des Verstärkungselementes eine Reaktion zwischen dem keramischen Material und dem Gießmetall stattfindet, woraus ein Verbundwerkstoff aus keramischen und intermetallischen Materialphasen resultiert, der bezüglich der Verschleißbeständigkeit und Steifigkeit das Verstärkungselement noch übertrifft. Das Erhitzen des Bauteils ist jedoch insbesondere bei lokalen Verstärkungen nur mit hohem technischen Aufwand und mit hohen Fertigungskosten zu realisieren. Femer kann es verfahrensbedingt aufgrund von Biegespannungen zu Beschädigungen des Einlegeteils während der Infiltration kommen.A generic method is known from DE 197 10 671 C2. This shows a method in which a porous sacrificial body made of a ceramic material (insert) is inserted in a defined position in a casting mold and infiltrated under pressure with a molten metal (casting metal). The infiltration of the insert with the casting metal creates a metal-ceramic composite (reinforcing element) at the location of the insert. Thereafter, the molded component is heated so that a reaction between the ceramic material and the cast metal takes place within the reinforcing element, resulting in a composite material of ceramic and intermetallic material phases, which exceeds the reinforcing element in terms of wear resistance and rigidity. The heating of the component, however, can be realized only with high technical complexity and high production costs, in particular for local reinforcements. Furthermore, due to the process, due to bending stresses, damage to the insert during infiltration may occur.

Die JP 60130460 A beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Composite-Bauteils, das im Schleuderguss-Verfahren hergestellt wird. Ein Kern aus keramischen Fasem wird in ein zentrifugales Gießwerkzeug eingelegt und durch Halteelemente abgestützt. Die Halteelemente lenken den Strom eines Gießmetalls an dem Kem vorbei, so dass nach dem Erstarren eine schichtweise aufgebaute Röhre entsteht, die den Kem aus keramischen Fasern enthält und an den Oberflächen aus Metall besteht Ein Verfahren dieser Art eignet sich jedoch nicht zur Infiltration von porösen keramischen Einlegeteilen, da kein ausreichender Druck auf das Einlegeteil wirkt.JP 60130460 A describes a method for producing a composite component, which is produced by centrifugal casting. A core of ceramic fibers is placed in a centrifugal casting tool and supported by holding elements. The holding elements direct the flow of a casting metal past the core, so that after solidification a layered tube is formed which contains the core of ceramic fibers and is made of metal on the surfaces. However, a method of this kind is not suitable for the infiltration of porous ceramic Insert parts, as there is no sufficient pressure on the insert.

Aus der "Automobiltechnische Zeitschrift ATZ", Band 98(1996), Seite 66-69 "Lokasil, Zylinderlaufflächen im Porsche Boxter", sind verstärkte Zylinderlaufflächen in Aluminium-Zylinderkurbelgehäusen bekannt. Um die Zylinderlauffläche darzustellen werden hochporöse hohlzylindrische Formkörper mit Sekundärlegierung aus Aluminium unter hohem Druck infiltriert. Bei den Formkörpern werden Varianten aus Fasern mit Siliziumpartikeln und faserlose Varianten aus Siliziumpartikeln und Bindern unterschieden. Die Formkörper werden vor der Schmelzinfiltration auf etwa 700°C erwärmt.From the "Automobiltechnische Zeitschrift ATZ", Volume 98 (1996), page 66-69 "Lokasil, cylinder surfaces in the Porsche Boxter", reinforced cylinder treads in aluminum cylinder crankcases are known. To represent the cylinder surface highly porous hollow cylindrical moldings are infiltrated with aluminum secondary alloy under high pressure. In the case of the moldings, variants of fibers with silicon particles and fiber-less variants of silicon particles and binders are distinguished. The moldings are heated to about 700 ° C before melt infiltration.

Aus der Sonderausgabe ATZ und MZT, "Werkstoffe im Automobilbau ",(1996), Seiten 38-42, "Lokasil-Zylinderlaufflächen - integrierte lokale Verbundwerkstofflösung für Aluminium-Zylinderkurbelgehäuse", sind ebenfalls die durch in Aluminiumlegierung eingegossenen Preforms verstärkten Zylinderlaufflächen bekannt. Hierbei werden hochporöse zylindrische Formkörper aus Silizinmkörnern oder aus Aluminoiumoxidfasern mit Siliziumlörnern unter hohem Druck mit kostengünstiger Sekundärlegierung aus Aluminium infiltriert.From Special Issue ATZ and MZT, "Materials in Automotive Engineering", (1996), pp. 38-42, "Lokasil Cylinder Treads - Integrated Local Composite Solution for Aluminum Cylinder Crankcases", cylinder barrels reinforced by preformed aluminum alloy are also known. In this case, highly porous cylindrical shaped bodies of silicin grains or of alumino-oxide fibers with silicon grains are infiltrated under high pressure with cost-effective aluminum secondary alloy.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Gießwerkzeug und ein weiter verbessertes Verfahren der oben genannten Art bereitzustellen, so daß Leichtmetallbauteile mit verbesserter mechanischer Belastbarkeit, insbesondere verbesserter Kriechbeständigkeit einfach und kostengünstig herstellbar sind.The object of the present invention is therefore to provide a casting tool and a further improved method of the type mentioned above, so that light metal components with improved mechanical strength, in particular improved creep resistance are simple and inexpensive to produce.

Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Vorrichtung (Gießwerkzeug) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren nach Anspruch 6.The solution of the problem consists in a device (casting tool) with the features of claim 1 and a method according to claim 6.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, daß in dem Gießwerkzeug Fixierelemente angebracht sind, die das Einlegeteil lagedefiniert positionieren, wobei das Einlegeteil frei im Raum des Gießwerkzeuges positioniert ist und durch Stifte und/oder Nasen und/oder Kanten gehalten ist und von allen Seiten eine isostatische Infiltration ermöglicht ist. Die Fixlerelemente sind so ausgelegt, daß die Biegemomente, die auf das Einlegeteil wirken, minimiert sind. Dies geschieht erfindungsgemäß so, daß durch die Fixierelemente auf das Einlegeteil wirkende Kräfte durch kollineare Kräfte ausgeglichen werden. Das heißt, die Kraftlinien entgegengesetzter Kräfte liegen auf einer Geraden. Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Fixierelementen ist das Einlegeteil in einem Formhohlraum so positioniert, daß es nicht direkt im Ausbreitungsstrom eines Gießmetalls liegt Um dies zu realisieren, werden Abschirmelemente eingesetzt. Im Idealfall sind diese Abschirmelemente Bestandteile der Formhohlraum-Kontur, wie z B. Kanten oder Wände, die durch die Bauteilgeometrie vorgegeben sind. Es ist jedoch auch möglich, zusätzliche Fixierelemente so zu gestalten, daß sie den Fluß des Gießmetalls gegenüber dem Einlegeteil abschirmen. Gemeinsam verhindern die Fixierelemente und die Abschirmelemente eine Beschädigung des keramischen Einlegeteils und verringern somit die Ausschußquote bei einer Serienproduktion von verstärkten Leichtmetallbauteilen.The inventive device according to claim 1 is characterized in that fixing elements are mounted in the casting tool, which position the insert position defined, wherein the insert is positioned freely in the space of the casting tool and is held by pins and / or lugs and / or edges and of all sides an isostatic infiltration is possible. The Fixlerelemente are designed so that the bending moments acting on the insert are minimized. This is done according to the invention so that forces acting on the insert by the fixing elements are compensated by collinear forces. That is, the lines of force of opposite forces lie on a straight line. In addition to the fixing elements according to the invention, the insert is positioned in a mold cavity such that it does not lie directly in the flow of propagation of a cast metal. In order to realize this, shielding elements are used. Ideally, these shielding elements are components of the mold cavity contour, such as edges or walls, which are predetermined by the component geometry. However, it is also possible to design additional fixing elements so that they shield the flow of the casting metal relative to the insert. Together, the fixing and the shield prevent damage to the ceramic insert and thus reduce the reject rate in a mass production of reinforced light metal components.

Die endgüftige Fixierung des Einlegeteils erfolgt beim Schließen des Gießwerkzeugs. Hierfür sind Nasen, Stifte, Kanten und/oder Abschirmelemente (Fixierelemente) in der dem Einlegeteil gegenüberliegendenWerkzeugseite (bewegliche Seite, falls das Einlegeteil in der festen Seite positioniert ist) oder auf Schiebern einsetzbarThe endgüftige fixation of the insert takes place when closing the casting tool. For this purpose, noses, pins, edges and / or shielding (fixing) in the insertion side opposite tool side (movable side, if the insert is positioned in the fixed side) or on sliders

Bei verschiedenen Bauteilen ist es erforderlich, daß das Einlegeteil frei im Raum des Formhohlraums positioniert ist Die Fixierung erfolgt hier erfindungsgemäß durch Fixierelemente. Die Infiltration des Einlegeteils erfolgt nach vollständiger Befüllung des Formhohlraums gleichmäßig von allen Seiten, das heißt isostatisch. Eine isostatische Infiltration hat den Vorteil, daß die Biegemomente, die auf das Einlegeteil wirken auf ein Minimum reduziert sindIn various components, it is necessary that the insert is positioned freely in the space of the mold cavity The fixation is carried out according to the invention by fixing. The infiltration of the insert takes place after complete filling of the mold cavity evenly from all sides, that is isostatic. Isostatic infiltration has the advantage that the bending moments acting on the insert are minimized

Alternativ und/oder zur Unterstützung der von außen wirkenden Fixierelemente ist es möglich, das Einlegeteil mit Bohrungen zu versehen und auf Stifte, die sich auf der festen Seite oder der beweglichen Seite oder auf einem Schieber befinden paßgenau zu positionieren. Dies ist von Vorteil, wenn die Konstruktion des herzustellenden Bauteils lokal keine Fixierelemente im Formhohlraum erlaubt, die im Bauteil als Hohlräume abgebildet werdenAlternatively and / or in support of the externally acting fixing elements, it is possible to provide the insert with holes and to position pins that are located on the fixed side or the movable side or on a slide in an exact fit. This is advantageous if the construction of the component to be produced locally does not allow any fixing elements in the mold cavity, which are imaged in the component as cavities

Der Querschnitt eines Gießkolbens, der das Gießmetall befördert, ist in der Regel größer als der Querschnitt der Öffnung des Formhohlraums (Anschnitt): Hieraus resultiert eine Beschleunigung des Gießmetalls bei Eintritt in den Formhohlraum bei konstanter Geschwindigkeit des Gießkolbens. Zum Schutz des Einlegeteils gegenüber dem Gießmetall ist es ergänzend zu den Abschirmelementen zweckmäßig, die Geschwindigkeit des Gießmetalls gering zu halten. So hat sich in der Praxis herausgestellt, daß die Geschwindigkeit des Gießmetalls im Bereich des Einlegeteils nicht größer sein sollte als das Achtfache der maximalen Gießkotbengeschwindigkeit. Daher sollte der Querschnitt des Arischnittes nicht weniger als etwa ein Achtel des Querschnittes des Gießkolbens betragenThe cross-section of a casting piston which carries the casting metal is usually larger than the cross-section of the opening of the mold cavity (gate): this results in an acceleration of the casting metal as it enters the mold cavity at a constant speed of the casting piston. To protect the insert against the casting metal, it is useful in addition to the shielding to keep the speed of the cast metal low. Thus, it has been found in practice that the speed of the cast metal in the region of the insert should not be greater than eight times the maximum Gießkotbengeschwindigkeit. Therefore, the cross section of the Arischnittes should not be less than about one-eighth of the cross-section of the casting piston

Zur lokalen Verstärkung von Leichtmetallbauteilen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eignen sich insbesondere Bauteile von Verbrennungsmotoren und Getriebe. Hier treten sehr hohe Anforderungen an die Eigenschaften der verwendeten Materialien auf. Es sei hierbei die Biegefestigkeit, der E-Modul, der Ausdehnungskoeffzient und die Verschleißbeständigkeit genannt. Besondere Anwendung finden lokale Verstärkungen etwa bei im Zylinderkurbelgehäuse eingestzten Zylinderlaufbuchsen. Bei Zylinderlaufbuchsen ist zum einen die Verschleißbeständigkeit von Bedeutung, zum anderen die Steifigkeit der Laufbuchse. Dies ist besonders wichtig bei geringen Zylinderabständen das heißt schmaler Stegbreite, da es hier ohne Verstärkung zu einer unerwünschten Aufwölbung der Laufbuchse kommt, die zu einem Spalt zwischen Zylinder und Laufbuchse führt, durch den Kraftstoff unverbrannt entweichen kann (blow-by-Effekt). Eine weitere Anwendung lokaler Verstärkungen sind Grundlagerbereiche einer Kurbelwelle (z. B. im Zylinderkurbeigehäuse und/oder im Kurbelgehäuseunterteil und/oder im Lagerdeckel) sowie Lagerbereiche im Getriebegehäusen. Hierbei kann die erhöhte Steifigkeit des Verstärkungselementes und der geringere Ausdehnungskoeffeient sowie die höhere Kriechbeständigkeit gegenüber dem unverstärkten Leichtmetall ausgenutzt werden. Aufgrund der guten Verschleißbeständigkeit der Verstärkungselemente ist es denkbar, daß diese auch die Lagerschalen im Lagerstuhl ersetzen könnten.
Weitere mechanisch belastete Bauteile oder Funktionselemente, die durch Verstärkungselemente verstärkt werden können, sind beispielsweise Pleuel, Turboladerschaufeln oder Gleitsteine auf einer Getriebeschaltgabel. Ferner können Bremsscheiben im Bereich des Reibringes verstärkt werden, wobei die gegenüber dem Leichtmetall erhöhte Verschleißbeständigkeit des Verstärkungselementes ausgenutzt wird.
Des weiteren kann durch gezielte Wahl der Ausgangszusammensetzung des Einlegeteils durch Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Bauteil in Form eines Kühlkörpers mit geringem Ausdehnungskoeffizienten bei gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt.For local reinforcement of light metal components using the device according to the invention are in particular components of internal combustion engines and transmissions. Here are very high demands on the properties of the materials used. In this case, the flexural strength, the modulus of elasticity, the expansion coefficient and the wear resistance may be mentioned. Local reinforcements, for example, with cylinder liners inserted in the cylinder crankcase, find particular application. For cylinder liners, on the one hand, wear resistance is of importance, on the other hand, the rigidity of the liner. This is particularly important at low cylinder spacing that is narrow web width, since it comes here without reinforcement to an unwanted bulge of the bushing, which leads to a gap between the cylinder and bush, can escape unburned through the fuel (blow-by effect). Another application of local reinforcements are basic bearing areas of a crankshaft (eg in the cylinder curb casing and / or in the crankcase bottom part and / or in the bearing cap) as well as bearing areas in the gearbox housing. Here, the increased rigidity of the reinforcing element and the lower expansion coefficient and the higher creep resistance compared to the unreinforced light metal can be exploited. Due to the good wear resistance of the reinforcing elements, it is conceivable that they could replace the bearing shells in the bearing block.
Other mechanically loaded components or functional elements that can be reinforced by reinforcing elements are, for example, connecting rods, turbocharger blades or sliding blocks on a transmission shift fork. Furthermore, brake disks can be reinforced in the region of the friction ring, wherein the advantage over the light metal increased wear resistance of the reinforcing element is utilized.
Furthermore, by selective choice of the starting composition of the insert by applying the device according to the invention, a component in the form of a heat sink with low expansion coefficient and simultaneously high thermal conductivity produced.

Die im Standard-Druckguß übliche Einteilung des Gießvorganges in drei Phasen, Vorlauf, Füllhub und Nachverdichten, wird im erfindungsgemäßen Verfahren nach Patentanspruch 6 in veränderter Form angewendet Die drei Phasen werden durch die Geschwindigkeit des Gießkolbens in Abhängigkeit des Füllgrades des Gießwerkzeugs mit dem Gießmetall definiert. Für den Standard-Druckguß ist es charakteristisch, den Gießkolben langsam zu bewegen, bis das Gießmetall den Formhohlraum erreicht (Vorfauf) und anschließend den Gießkolben zu beschleunigen (Füllhub). Befindet sich jedoch ein poröses Einlegeteil im Formhohlraum, dann ist es von Vorteil, den Gießkolben erst dann zu beschleunigen, wenn das Einlegeteil bereits mit dem Gießmetall umgeben ist. Hierdurch wird eine Beschädigung des Einlegeteils vermieden und die Ausschußquote gesenkt Der Füllgrad des Formhohlraums bei Einsetzen des Füllhubs ist von der Lage des Einlegeteils im Bauteil abhängig und kann zwischen 10 % und 90 % betragen, in der Praxis hat sich ein Füllgrad des Formhohlraums zu Beginn des Füllhubs zwischen 50 % und 80 % besonders bewährt.The customary in standard die casting division of the casting process in three phases, flow, Füllhub and re-densification is applied in modified form according to the method of claim 6 in the invention The three phases are defined by the speed of the casting piston as a function of the degree of filling of the casting tool with the casting metal. For standard die casting, it is characteristic to slowly move the casting plunger until the casting metal reaches the mold cavity (preform) and then to accelerate the casting plunger (filling stroke). However, if there is a porous insert in the mold cavity, then it is advantageous to accelerate the casting piston only when the insert is already surrounded by the casting metal. As a result, damage to the insert is avoided and the reject rate is reduced. The degree of filling of the mold cavity at the onset of the filling stroke depends on the position of the insert in the component and can be between 10% and 90%; in practice, a degree of filling of the mold cavity at the beginning of the mold cavity Filling strokes between 50% and 80% particularly well proven.

Bei der Infiltration des porösen keramischen Einlegeteils mit dem Gießmetall entsteht ein Durchdringungsgefüge. Das bedeutet, daß die offenen Poren des Einlegeteils, die über Kanäle miteinander verbunden sind durch das Gießmetall ausgefüllt werden. Jede Materialphase bildet demnach ein eigenes dreidimensionales Gerüst und beide Gerüste sind so miteinander verwebt, daß ein dichter Körper entsteht, das Verstärkungselement Ein Vorteil dieser Art der Verstärkungselemente gegenüber monolithischen Verstärkungselemente, z. B. aus Grauguß, besteht neben der Gewichtserspamis darin, daß es keine scharfe Trennschicht zwischen dem Material des Bauteils und dem Material des Verstärkungselementes gibt. Vielmehr ist das Material des Bauteils mit dem Material des Verstärkungselementes identisch und mit diesem kontinuierlich verknüpft .In the infiltration of the porous ceramic insert with the casting metal creates a Durchdringungsgefüge. This means that the open pores of the insert, which are connected to each other via channels filled by the casting metal. Each material phase therefore forms its own three-dimensional framework and both frameworks are interwoven with each other to form a dense body, the reinforcing element. An advantage of this type of reinforcing elements over monolithic reinforcing elements, e.g. B. gray cast iron, in addition to the weight Spamis is that there is no sharp separation layer between the material of the component and the material of the reinforcing element. Rather, the material of the component with the material of the reinforcing element identical and continuously linked to it.

An die Eigenschaften des Verstärkungselementes werden unterschiedliche Anforderungen gestellt, somit ist es im Sinne der Erfindung zweckmäßig, für verschiedene Anwendungen verschiedene keramische Rohpulver als Vorprodukte des Einlegeteils heranzuziehen. Ist z. B. eine hohe Härte oder Verschleißbeständigkeit gefordert, dann ist es vorteilhaft, Titankarbid oder Siliziumkarbid als Rohpulver zu verwenden. Im Falle von Bauteilen, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen müssen, ist das Siliziumkarbid oder das Aluminiumnitrid ein geeignetes keramisches Rohpulver. In vielen Fällen sind die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit, E-Modul, Kriechbeständigkeit oder Verschleißbeständigkeit unter Berücksichtigung der Rohstoffkosten für die Wirkungsweise des Verstärkungselementes von Bedeutung. Nach diesen Kriterien finden Rohpulver wie Titanoxid, Spinell, Mullit, Aluminiumsilikate oder Tonminerale Verwendung.Different requirements are placed on the properties of the reinforcing element, thus it is expedient for the purposes of the invention to use different ceramic raw powders as precursors of the insert part for different applications. Is z. As a high hardness or wear resistance required, it is advantageous to use titanium carbide or silicon carbide as the raw powder. In the case of components which must have a high thermal conductivity, the silicon carbide or the aluminum nitride is a suitable ceramic raw powder. In many cases, the mechanical properties such as strength, Young's modulus, creep resistance or wear resistance, taking into account the raw material costs for the operation of the reinforcing element of importance. Raw powders such as titanium oxide, spinel, mullite, aluminum silicates or clay minerals are used according to these criteria.

Der Einsatz von Fasem in Verbundwerkstoffen bewirkt im Allgemeinen eine Erhöhung der Duktilität eines Verbundmaterials. Dies rührt daher, daß die Fasem die Energie von Rissen absorbieren und somit das Verbundmaterial einen höheren Bruchwiderstand aufweist. Hierbei ist die Anbindung zwischen der Faser und der Matrix besonders wichtig. Es hat sich herausgestellt, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Metallfasern insbesondere auf der Basis von Eisen, Chrom, Aluminium und Yttrium besonders hohe Bruchwiderstände erzielt werden. Die günstigste Dicke der Fasern liegt in einem Bereich zwischen 20 µm und 200 µm, insbesondere zwischen 35 µm und 50 µm.The use of fibers in composites generally causes an increase in the ductility of a composite material. This is because the fibers absorb the energy of cracks and thus the composite material has a higher resistance to breakage. Here, the connection between the fiber and the matrix is particularly important. It has been found that in the method according to the invention by metal fibers in particular based on iron, chromium, aluminum and yttrium particularly high fracture resistance can be achieved. The most favorable thickness of the fibers is in a range between 20 .mu.m and 200 .mu.m, in particular between 35 .mu.m and 50 .mu.m.

Die Geschwindigkeit des Gießkolbens ist in Abhängikeft des Füllgrades des Gießwerkzeuges ein maßgeblicher Parameter des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es hat sich herausgestellt, daß die Geschwindigkeit des Gießkolbens während des Vorlaufs zwischen 0,1 m/s und 2 m/s von Vorteil ist In diesem Intervall kann sich die Geschwindigkeit des Gießkolbens während des Vorlaufes erhöhen, wenn dies für den Füllvorgang zweckmäßig ist. Die Geschwindigkeit des Gießkolbens während des Füllhubs beträgt erfindungsgemäß zwischen 1 m/s und 5 m/s, so daß eine niedrige Geschwindigkeit im Vorlauf mit einer niedrigen Geschwindigkeit während des Füllhubs verknüpft ist Die optimalen Geschwindigkeiten hängen jeweils von der Geometrie des Formhohlraums ab und sind demnach gießwerkzeugspezifisch. Im allgemeinen ist darauf zu achten, im Vorlauf die geringstmögliche Gießkolbengeschwindigkeit des angegebenen Intervalls zu wählen, die eine fehlerfreie Darstellung des Bauteils gewährleisten. Der Füllhub sollte mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit im angegebenen Intervall erfolgen. Die optimalen Geschwindigkeiten in den beschrieben Intervallen müssen für jede Bauteilgeometrie gesondert bestimmt werden.The speed of the casting piston is dependent on the degree of filling of the casting tool a significant parameter of the method according to the invention. It has been found that the speed of the casting piston during the flow between 0.1 m / s and 2 m / s is beneficial In this interval, the speed of the casting piston during the flow increase, if this is appropriate for the filling process. According to the invention, the speed of the casting piston during the filling stroke is between 1 m / s and 5 m / s, so that a low forward speed is linked to a low speed during the filling stroke. The optimum speeds depend on the geometry of the mold cavity and accordingly gießwerkzeugspezifisch. In general, care should be taken to select in advance the lowest possible casting piston speed of the specified interval, which ensure a faultless representation of the component. The filling stroke should be carried out with the highest possible speed at the specified interval. The optimum speeds in the described intervals must be determined separately for each component geometry.

Der Druck des Nachverdichtens resultiert aus der Geschwindigkeit des Gießkolbens während des Füllhubs und aus dem Gießkolbenweg während des Füllhubs. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens setzt der Füllhub später ein als im herkömmlichen Druckgußverfahren, der erzielte Maximaldruck während des Nachverdichtens ist dementsprechend niedriger als im herkömmlichen Druckgußverfahren. Er liegt im allgemeinen zwischen 600 bar und 1200 bar, in den meisten Fällen zwischen 700 bar und 900 bar, wobei für eine gute Infiltration ein möglichst hoher Druck anzustreben ist.The pressure of the re-compression results from the velocity of the casting piston during the filling stroke and from the casting piston during the Füllhubs. When using the method according to the invention, the filling stroke sets in later than in the conventional die-casting, the maximum pressure achieved during the Nachverdichtens is accordingly lower than in the conventional die-casting. It is generally between 600 bar and 1200 bar, in most cases between 700 bar and 900 bar, with a good infiltration as high pressure is desirable.

Die Temperatur des Gießmetalls beträgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere bei der Verwendung von Aluminium- oder Magnesium-Legierungen zwischen 700 und 740°C. Die Temperatur ist möglichst hoch zu wählen, damit während der Befüllung des Formhohlraums und insbesondere während der Infiltration des Einlegeteils das Gießmetall so heiß bleibt, daß sich dessen Temperatur oberhalb der Liquidustemperatur befindet, demnach flüssig bleibt und keine Erstarrung einsetzt, durch die die Poren des Einlegeteils verstopft werden könnten. Besteht das Gießmetall aus einer Aluminiumlegierung, nimmt dies bei Temperatur über 740° C Wasserstoff aus der Luft auf, was der Qualität des daraus zu gießenden Bauteils schadet Aus diesem Grund beträgt die Temperatur des Gießmetalls zwischen 700° C und 740° C.The temperature of the cast metal is in the inventive method, in particular when using aluminum or magnesium alloys between 700 and 740 ° C. The temperature should be as high as possible, so that during the filling of the mold cavity and in particular during the infiltration of the insert, the casting metal remains so hot that its temperature is above the liquidus, thus remains liquid and no solidification sets in, through which the pores of the insert could be blocked. If the casting metal consists of an aluminum alloy, this absorbs hydrogen from the air at temperatures above 740 ° C, which damages the quality of the component to be cast. For this reason, the temperature of the casting metal is between 700 ° C and 740 ° C.

Ebenfalls um einer Erstarrung des Gießmetalls vor der Infikration vorzubeugen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Einlegeteil bei einer Temperatur zwischen 600° C und 700 °C vorzuheizen. Besonders vorteilhaft ist diese Vorheiztemperatur, die zwbchen 600° C und 700° C liegt, da somit eine mögliche chemische Reaktion zwischen dem Gießmetall und dem Einlegeteil ausgeschlossen ist und gleichzeitig eine Erstarrung des Gießmetalls hinaus gezögert wird.Also to prevent solidification of the cast metal prior to infiltration, it is provided according to the invention to preheat the insert at a temperature between 600 ° C and 700 ° C. This preheating temperature is particularly advantageous, which is between 600 ° C and 700 ° C, since thus a possible chemical reaction between the casting metal and the insert is excluded and at the same time a solidification of the casting metal is delayed.

Das Vorheizen des Einlegeteils kann in einem elektrisch beheizten Kammerofen erfolgen, was bei der Herstellung von Bauteilen in kleinen Stückzahlen zweckmäßig ist. Im Rahmen einer Serienproduktion ist jedoch ein Durchlaufofen besonders geeignet. Hierdurch wird eine kontinuierliche Bereitstellung der benötigten Einlegeteile für die Produktion gewährleistet und zudem ist eine konstante Temperatur der Einlegeteile einstellbar. Im weiteren Verlauf der Prozeßkette können die Einlegeteile von einem Gießroboter aufgenommen werden und in das Gießwerkzeug eingelegt werden. Dies erspart Zeit gegenüber einem manuellen Einlegen und gewährleistet ein paßgenaues Positionieren des Einlegeteils im Gießwerkzeug.The preheating of the insert can be done in an electrically heated chamber furnace, which is useful in the manufacture of components in small numbers. As part of a series production, however, a continuous furnace is particularly suitable. As a result, a continuous provision of the required inserts for production is ensured and also a constant temperature of the inserts is adjustable. In the further course of the process chain, the inserts can be picked up by a casting robot and inserted into the casting tool. This saves time compared to a manual insert and ensures a precise positioning of the insert in the casting mold.

Besonders vorteilhaft für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, als Gießmetall Aluminium oder Magnesium, beziehungsweise Legierungen dieser Metalle zu verwenden. Diese Metalle weisen eine geringe Dichte auf und sind zum Vergießen in einem Druckgußverfahren gut geeignet.It is particularly advantageous for the application of the method according to the invention to use aluminum or magnesium, or alloys of these metals, as cast metal. These metals have a low density and are well suited for casting in a die casting process.

Das Einlegeteil wird besonders gut von dem Gießmetall infiltriert, wenn es eine Porosität zwischen 30 % und 80%aufweist insbesondere bei einer Porosität von 50%ist eine sehr gute Infiltration realisierbar wobei das Einlegeteil eine vergleichsweise hohe Festigkeit aufweist Der optimale Porendurchmesser des Einlegeteils liegt zwischen 1 µm und 100 µm vorzugsweise bei 20 µm.The insert is particularly well infiltrated by the casting metal, if it has a porosity between 30% and 80% in particular at a porosity of 50% is a very good infiltration feasible with the insert has a comparatively high strength The optimum pore diameter of the insert is between 1 .mu.m and 100 .mu.m, preferably at 20 microns.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von sechs Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind, dabei zeigen:

Fig. 1 in einem ersten Beispiel zur grundsätzlichen Enäuterung des Verfahrens eine Prinzipdarstellung einer Druckgußmaschine mit einer Schnittansicht eines Gießwerkzeuges, mit einem Einlegeteil und einem Gleßkolben,
Fig. 2 in einem zweiten Beispiel eine vergrößerte Schnittansicht eines Gießwerkzeugdetails, mit einem in diesem angeordneten Einlegeteil, Fixierelementen und Abschirmelement,
Fig. 3 in einem dritten Beispiel eine vergrößerte Schnittansicht eines Gießwerkzeugdetails, mit einem
Einlegeteil, Fixierelementen und Abschirmelement,
Fig. 4 in einem vierten Beispiel eine vergrößerte Schnittansicht eines Gießwerkzeugdetails, in der ein
Abschirmelement und ein Einlegeteil, das auf einem Schieber des Gießwerkzeugs positioniert ist, gezeigt ist,
Fig. 5 in einem fünften Beispiel zur grundsätzlichen Erläuterung des Verfahrens eine vergrößerte Schnittzeichnung eines Gießwerkzeugdetails mit einem ringförmigen Einlegeteil und Fixirelementen,
Fig. 6 in einem sechsten Beispiel zur grundsätzlichen Erläuterung des Verfahrens eine vergrößerte Schnittzeichnung eines Gießwerkzeugdetails, mit einem Einlegeteil, in dem sich Bohrungen befinden und das auf Fixierelemente des Gießwerkzeuges aufgesteckt ist,
Fig. 7a, 7b und 7c einen schematischen Verlauf der Befüllung eines Formhohlraums mit einem Gießmetall,
Fig. 8 ein Durchdringungsgefüge mit einer metallischen Materialphase und einer keramischen Materialphase.

In the following the invention with reference to six embodiments is explained in more detail, which are illustrated in the following drawings, in which:

1 is a schematic representation of a die casting machine with a sectional view of a casting tool, with an insert part and a sliding piston, in a first example for the basic elaboration of the method;
2 shows in a second example an enlarged sectional view of a casting tool detail, with an insert disposed therein, fixing elements and shielding element,
3 shows in a third example an enlarged sectional view of a casting tool detail, with a
Insert, fixing elements and shielding element,
FIG. 4 is a magnified sectional view of a casting tool detail in a fourth example in which FIG
Shielding element and an insert, which is positioned on a slider of the casting tool is shown,
5 shows in a fifth example for the basic explanation of the method an enlarged sectional drawing of a casting tool detail with an annular insert and Fixirelementen,
6 shows in a sixth example for the basic explanation of the method an enlarged sectional drawing of a casting tool detail, with an insert part, in which holes are located and which is attached to fixing elements of the casting tool,
7a, 7b and 7c show a schematic course of the filling of a mold cavity with a casting metal,
8 shows a penetration structure with a metallic material phase and a ceramic material phase.

Figur 1 zeigt eine Prinzipdarsteltung einer Gießmaschine 12 die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist mit einem Gießwerkzeug 1, das einen Gießlauf 2, einen Anschnitt 3 mit definiertem Querschnitt und einen Formhohlraum 4 mit einer Vorrichtung zur Positionierung des Einlegeteils 5 durch Fixierelemente 7 umfaßt. Ferner besteht das Gießwerkzeug 1 aus zwei Teilen, die sich im gießbereiten Zustand in einer Trennebene 15 berühren. Einer dieser Teile ist eine feste Seite 16, die bezüglich der Gießmaschine 12 beim Öffnen des Gießwerkzeuges 1 ortsfest bleibt, der andere Teil besteht aus einer beweglichen Seite 17, die sich beim Öffnen des Gießwerkzeugs 1 bezüglich der Gießmaschine 12 in Pfeilrichtung bewegtFigure 1 shows a Prinzipdarsteltung a casting machine 12 which is suitable for the process according to the invention with a casting tool 1, which comprises a casting 2, a gate 3 with a defined cross section and a mold cavity 4 with a device for positioning of the insert 5 by fixing elements 7. Furthermore, the casting tool 1 consists of two parts which touch each other in the casting-ready state in a parting plane 15. One of these parts is a fixed side 16, which remains stationary with respect to the casting machine 12 when opening the casting tool 1, the other part consists of a movable side 17 which moves when opening the casting tool 1 with respect to the casting machine 12 in the arrow direction

Das Gießwerkzeug ist an einer Gießmaschine 12 befestigt, die einen Gießkolben 11 mit definiertem Durchmesser umfaßt, durch den das Gießmetall 13 mit einer definierten Geschwindigkeit in den Gießlauf 2 und im weiteren Verlauf durch den Anschnitt 3 in den Formhohlraum 4 des Gießwerkzeuges 1 gedrückt wird.The casting tool is attached to a casting machine 12, which comprises a casting piston 11 of defined diameter, through which the casting metal 13 is pressed at a defined speed in the casting 2 and in the further course through the gate 3 in the mold cavity 4 of the casting mold 1.

Für eine optimalen Befüllung des Gießwerkzeugs 1 mit dem Gießmetall 13 ist es notwendig, daß das Gießmetall 13 alle Bereiche des Formhohlraums 4 ungehindert erreichen kann. Durch seine kinetische Energie übt das Gießmetall 13 eine Kraft auf das Einlegeteil 5 aus, die zu Biegemomenten führen kann, die die Festigkeit des Einlegeteils 5 Obersteigen können. Aus diesem Grund wird erfindungsgemäß das Einlegeteil 5 durch Abschirmelemente 6 vor dem Gießmetall 13 geschützt, so daß das Gießmetall 13 das Einlegeteil 5 lateral umfließt Die Krafteinwirkung auf das Einlegeteil 5 wird somit reduziertFor optimal filling of the casting tool 1 with the casting metal 13, it is necessary that the casting metal 13 can reach all areas of the mold cavity 4 unhindered. Due to its kinetic energy, the cast metal 13 exerts a force on the insert part 5, which can lead to bending moments that can rise above the strength of the insert part 5. For this reason, according to the invention, the insert 5 is protected by shielding elements 6 from the cast metal 13, so that the casting metal 13, the insert part 5 laterally flows around the force on the insert 5 is thus reduced

In Figur 1 ist das Abschirmelement 6 in Form einer Wand des Formhohlraums 4 ausgebildet. Zur weiteren Reduktion der auf das Einlegeteil 5 wirkenden Kräfte ist es notwendig, daß die Fixierung des Einlegeteils 5 so erfolgt, daß die durch die Fixierung wirkenden Kräfte möglichst geringe Biegemomente hervorrufen, was erfindungsgemäß erzielt wird, indem im wesentlichen durch die Fixierelemente auf das Einlegeteils 5 auftretenden Kraft eine kolüneäre Kraft entgegenwirkt, das heißt, beide Kräfte auf einer Geraden liegen.In FIG. 1, the shielding element 6 is designed in the form of a wall of the mold cavity 4. To further reduce the forces acting on the insert 5 forces, it is necessary that the fixing of the insert 5 is effected so that the forces acting through the fixing forces cause the lowest possible bending moments, which is achieved according to the invention, by essentially by the fixing on the insert. 5 occurring force counteracts a kolüneäre force, that is, both forces are on a straight line.

In Figur 1 erfolgt die Fixierung des Einlegeteils 5 in einer Raumrichtung durch eine Nase 8 und der unteren Wand des Formhohlraums 6, die gleichzeitig als Abschirmelement 6 fungiert Senkrecht dazu wird das Einlegeteil 5 durch einen Stift 9 und der seitlichen Wand 18 des Formhohlraums 4 fixiert In beiden genannten Raumrichtungen liegen die Kraftlinien, der auf das Einlegeteil wirkendnen Kräfte auf einer Geraden. Die Geraden, auf denen die Kraftlinien der kollinearen Kräfte liegen, können in jedem beliebigen Raumwinkel zueinander stehen.In Figure 1, the fixing of the insert 5 takes place in a spatial direction through a nose 8 and the lower wall of the mold cavity 6, which also acts as a shielding element 6 perpendicular to the insert 5 is fixed by a pin 9 and the side wall 18 of the mold cavity 4 both said spatial directions are the lines of force acting on the insert forces on a straight line. The lines on which the lines of force of the collinear forces lie can stand in any desired solid angle to each other.

Bei der Positionierung des Einlegeteils 5 im Gießwerkzeug 1 ist bei der Konstrunktion darauf zu achten, Konturen des Formhohlraums, die der Darstellung der Bauteilgeometrie dienen, als Abschirmelemente heranzuziehen, wie das in Figur 1 veranschaulicht ist. Ist diese Möglichkeit aus Gründen der Konstruktion nicht gegeben, werden Abschirmelemente verwendet, wie sie in Figur 2 und in Figur 3 gezeigt sind.When positioning the insert 5 in the casting tool 1, care must be taken in the case of the constriction to use contours of the mold cavity, which serve to illustrate the component geometry, as shielding elements, as illustrated in FIG. If this possibility is not given for reasons of construction, will be Shielding elements used, as shown in Figure 2 and Figure 3.

In einem weiteren Beispiel wird, wie in Figur 2 gezeigt, ein rechteckiges Einlegeteil 5 durch ein Abschirmelement 6, das in diesem Beispiel in Form einer Kante 10 ausgebildet ist, von unten fixiert. Auf der gegenüberliegenden Seite erfolgt die Fixierung unter Berücksichtigung der Kollinearität der Kräfte ebenfalls durch eine Kante 10. Die waagrechte Fixierung des Einlegeteils erfolgt durch Stifte 9.In another example, as shown in FIG. 2, a rectangular insert 5 is fixed from below by a shielding element 6, which in this example is in the form of an edge 10. On the opposite side, the fixing takes place, taking into account the collinearity of the forces also by an edge 10. The horizontal fixation of the insert is made by pins. 9

In Figur 3 ist in einem weiteren Beispiel ein ringförmiges Einlegeteil 5 gezeigt, das in der festen Seite 16 des Gießwerkzeuges 1 auf einen Stift 9 aufgeschoben ist und durch weitere Stifte 9, die in der beweglichen Seite 17 angebracht sind, an die Wand 18 des Formhohlraums 4 der festen Seite 16 gedrückt wird. Der Gießlauf 2 befindet sich direkt unter dem Einlegeteil, beim Eintritt des Gießmetalls 13 in den Formhohlraum 4 wird dieses durch das Abschirmelement 6 am Einlegeteil 5 vorbeigeleitetIn Figure 3, in another example, an annular insert 5 is shown, which is slid in the fixed side 16 of the casting tool 1 on a pin 9 and by further pins 9, which are mounted in the movable side 17, to the wall 18 of the mold cavity 4 of the fixed side 16 is pressed. The casting run 2 is located directly under the insert, when the casting metal 13 enters the mold cavity 4 it is guided past the insert 5 by the shielding element 6

Ein weiteres erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel zeigt Figur 4, in der die Trennebene der festen Seite 16 dargestellt ist. Ein zylinderförmiges Einlegeteil 5 ist auf zwei konischen Schiebern 14 aufgesetzt Die Schieber sind entweder auf der festen Seite 16 oder der beweglichen Seite 17 befestigt und lassen sich so weit aus dem Formhohlraum 4 heraus fahren, daß das Bauteil entformt werden kann. Die bewegliche und die feste Seite berühren sich formschlüssig in der Trennebene 15 und können zur Entformung des Bauteils getrennt werden. Das Abschirmelement 6 befindet sich unter dem Einlegeteil 5 und ist in diesem Beispiel zweiteilig ausgestaltet, wobei sich der eine Teil in der festen Seite 16, der andere Teil in der beweglichen Seite 17 befindet Das Prinzip des in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiels ist dafür geeignet, eine Laufbuchse in einem Zylinderkurbefgehause als Verstärkungselement darzustellen. Es ist möglich lediglich einen Schieber zu verwenden, auf den das Einlegeteil auf seiner gesamten Länge aufgesetzt wird.A further embodiment according to the invention is shown in FIG. 4, in which the parting plane of the fixed side 16 is shown. A cylindrical insert 5 is mounted on two conical slides 14. The slides are mounted either on the fixed side 16 or the movable side 17 and can be so far out of the mold cavity 4 drive out that the component can be removed from the mold. The movable and the fixed side touch positively in the parting plane 15 and can be separated for removal of the component. The shielding element 6 is located below the insert 5 and is in this example designed in two parts, wherein one part is in the fixed side 16, the other part in the movable side 17. The principle of the embodiment shown in Figure 4 is suitable for a Bushing in a Zylinderkurbefgehause represent as a reinforcing element. It is possible to use only a slider on which the insert is placed over its entire length.

In Figur 5 ist für das erfindungsgemäße Verfahren ein ringförmiges Einlegeteil 5 gezeigt, das in der festen Seite 16 positioniert ist Der Formhohlraum 4 der festen Seite 16 und das Einlegeteil 5 sind kongruent ausgelegt, so daß im Rahmen der Fertigungstoleranzen kein Spielraum existiert Das flüssige Gießmetall ist jedoch in der Lage, kleine Spalte (> 0,1 mm) zu durchdringen. Die Gewährleistung von Toleranzen < 0,1 mm ist bei porösen keramischen Einlegeteilen nur mit hohem Aufwand möglich, dies gilt insbesondere dann, wenn man berücksichtigt, daß der Formhohlraum an den zur Trennebene zugewandten Flächen 29 Schrägen zur Entformung des Bauteils aufweist Demnach ist eine Ausbreitung von Gießmetall zwischen den Flächen 29 und dem Einlegeteil 5 (die zu Blegemomenten führen würde) unter den genannten Bedingungen prinzipiell möglich. Diese Ausbreitung verhindert die Kante 10 der beweglichen Seite 17, gleichzeitig fungiert diese Kante 10 als Fixierelement. In Figur 5 ist das Einlegeteil so positioniert, daß die zur Trennebene zugewandte Fläche 29 des Formhohlraums 4 als Abschirmelement 6 dientIn Figure 5, an annular insert 5 is shown for the inventive method, which is positioned in the fixed side 16. The mold cavity 4 of the fixed side 16 and the insert 5 are designed congruent, so that within the production tolerances no margin exists The liquid casting metal is however, able to penetrate small gaps (> 0.1 mm). The guarantee of tolerances <0.1 mm is possible with porous ceramic inserts only with great effort, this is especially true when one considers that the mold cavity has on the surfaces facing the parting plane 29 slopes for demolding of the component Accordingly, a spread of Casting metal between the surfaces 29 and the insert 5 (which would lead to lead moments) under the conditions mentioned in principle possible. This spread prevents the edge 10 of the movable side 17, at the same time this edge 10 acts as a fixing. In Figure 5, the insert is positioned so that the plane facing the parting surface 29 of the mold cavity 4 serves as a shielding element 6

In Figur 6 ist für das erfindungsgemäße Verfahren eine Schnittansicht des Formhohlraums 4 gezeigt in dem ein mit Bohrungen versehenes Einlegeteil 5 auf Stifte 9 aufgesetzt ist, die in der festen Seite 16 des Gießwerkzeuges befestigt sind. Weitere Stifte 9 sind in der beweglichen Seite 17 befestigt und fixieren das Einlegeteil 5 unter Wahrung der Kollinearität der auf das Einlegeteil 5 wirkenden Kräfte. Eine Fixierung des Einlegeteils 5 gemäß Figur 6 ist zweckmäßig, wenn durch Vorgaben der Bauteilgeometrie an bestimmten Stellen keine äußeren Fixieretemente zulässig sind. Die in Figur 5 gezeigten Stifte 9 auf der beweglichen Seite 17 könnte erfindungsgemäß auch durch Kanten oder Nasen ausgestaltet sein. Femer ist es möglich, den Formhohlraum 4 so zu gestatten, daß die Formhohlraumwand 18 der beweglichen Seite 17 direkt an dem Einlegeteil 5 anliegt und dieses fixiert Das Abschirmelement 6 ist in diesem Beispiel unterhalb des Einlegeteils 5 so angebracht, daß es dieses nicht berührtIn Figure 6, a sectional view of the mold cavity 4 is shown for the inventive method in which a bored insert 5 is placed on pins 9, which are fixed in the fixed side 16 of the casting tool. Further pins 9 are fixed in the movable side 17 and fix the insert 5 while maintaining the collinearity of the forces acting on the insert 5 forces. A fixing of the insert 5 according to FIG. 6 is expedient if, due to specifications of the component geometry, no outer fixing elements are permissible at specific locations. The pins 9 on the movable side 17 shown in FIG. 5 could also be designed according to the invention by edges or noses. Furthermore, it is possible to allow the mold cavity 4 so that the mold cavity wall 18 of the movable side 17 is applied directly to the insert 5 and this fixed the shielding element 6 is mounted in this example below the insert 5 so that it does not touch

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben, das durch Fig. 7a - 7c verdeutlicht ist Der konventionelle Druckgußvorgang ist zeitlich in drei Phasen unterteilt In einer ersten Phase bewegt sich der Gießkolben 11 (vgl. Figur 1) mit einer konstanten Geschwindigkeit soweit, daß der Gießlauf 2 des Gießwerkzeuges 1 mit Gießmetall 13 gefüllt wird (Vorlauf). In einer zweiten Phase, dem Füllhub, wird der Gießkolben 11 beschleunigt und der Formhohlraum 4 mit Gießmetall 13 befüllt. In einer dritten Phase wird der Gießkolben 11 schlagartig abgebremst, da das gesamte Gießwerkzeug 1 mit Gießmetall 13 gefüllt ist, wobei gleichzeitig ein Druck auf das Gießmetall 13 im Gießwerkzeug 1 aufgebaut wird, der bis zu 1200 bar betragen kann (Nachverdichten). Durch das Nachverdichten wird einer Schrumpfung des Bauteils durch eine Erstarrung des Gießmetalls 13 entgegengewirkt, gleichzeitig wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren der Druck des Gießmetalls 13 zur Infiltration des Einlegeteils 5 genutzt. Die Geschwindigkeit des Gießmetalls 13 während des Füllhubs kann je nach Auslegung des Gießwerkzeuges 1 bis zu zehn mal so hoch sein wie die Geschwindigkeit im Vorlauf. Die Füllhubgeschwindigke" beträgt im Anschnitt 3 üblicherweise zwischen 30 m/s und 50 m/s. Allgemein wird die Geschwindigkeit des Gießmetalls im Anschnitt vA mit folgender Formel berechnet: mit vA = SG·vG / SA

SG = Querschnitt des Gießkolbens [m2]
vG = Geschwindigkeit des Gießkolbens [m/s]
SA = Querschnitt des Anschnittes [m2]
vA = Geschwindigkeit des Gießmetalls am Anschnitt [m/s]

The conventional pressure casting process is temporally divided into three phases In a first phase, the casting piston 11 (see Figure 1) moves at a constant speed so far that the casting run 2 of the casting tool 1 is filled with casting metal 13 (flow). In a second phase, the filling stroke, the casting piston 11 is accelerated and the mold cavity 4 filled with casting metal 13. In a third phase, the casting piston 11 is decelerated abruptly, since the entire casting tool 1 is filled with casting metal 13, wherein at the same time a pressure on the casting metal 13 is built in the casting mold 1, which can be up to 1200 bar (re-densification). By recompressing a shrinkage of the component is counteracted by a solidification of the cast metal 13, at the same time the pressure of the cast metal 13 is used for infiltration of the insert 5 in the inventive method. Depending on the design of the casting tool 1, the speed of the cast metal 13 during the filling stroke can be up to ten times as fast as the speed in the forerunner. The Füllhubgeschwindigke "is usually between 30 m / s and 50 m / s in bleed 3. In general, the speed of the cast metal in the gate vA is calculated using the formula: with v A = SG · vG / SA

SG = cross-section of the casting piston [m2]
vG = speed of the casting piston [m / s]
SA = cross-section of the gate [m2]
vA = speed of the cast metal at the gate [m / s]

Durch die kinetische Energie, die das Gießmetall 13 hierbei besitzt, kann es zu Beschädigungen des Einlegeteils 5 kommen. Um dem vorzubeugen, wird erfindungsgemäß der Vorlauf mit einer geringen Geschwindigkeit des Gießkolbens vV(0,1 m/s-1,5 m/s) so weit gefüllt, daß das Einlegeteil 5 bereits mit Gießmetall umgossen ist. Der Füllgrad 26 des Formhohlraums 4 beträgt beispielsweise ca. 80 % (Figur 7a). Anschließend erfolgt eine Beschleunigung des Gießkolbens 11 während des Füllhubs und der Formhohlraum wird mit höherer Geschwindigkeit des Gießkolbens vF (1 m/s - 5 m/s) zu 100 % mit Gießmetall gefüllt (Figur 7 b). In Figur 7c ist die Geschwindigkeit des Gießkolbens 11 vG als Funktion des Weges sG gezeigt, den der Gießkolben zurücklegt. Die erste Wegstrecke des Vorlauf sV erfolgt mit der geringen Geschwindigkeit vV bis zu dem Füllgrad des Formhohlraums 26, der in Figur 7a gezeigt ist Anschließend erfolgt die Beschleunigung des Gießkolbens 11 auf die Geschwindigkeit vF, die über den Weg des Füllhubs sF bis zur vollständigen Füllung des Formhohlraums beibehalten wird (Figur 7b). Nun wird der Gießkolben 11 abrupt abgebremst (Nachverdichten), die Geschwindigkeit fällt auf vN ab, wobei sich der Gießkolben 11 zum Nachverdichten des Gießmetalls nur geringfügig weiterbewegt sN. In dieser Phase des Nachverdichtens wird das Einlegeteil mit dem Gießmetall infiltriert, was zu der Bewegung des Gießkolbens 11 sN führt Der Füllgrad 26 zu Beginn des Füllhubs ist abhängig von der Position des Einlegeteils 5 im Formhohlraum 4 und von der Geometrie des Bauteils und beträgt zwischen 10 % und 90 %. Die geringste Belastung würde das Einlegeteil 5 erfahren, wenn keine Beschleunigung während des Füllhubs stattfinden würde. Hierbei könnte jedoch eine optimale Befüllung des Formhohlraums 4 mit dem Gießmetall 13 nicht gewährleistet werden. Die optimale Befüllung des Formhohlraums 4 und die mechanische Belastung des Einlegeteils 5 sind zwei Kriterien, die direkt aber gegenläufig von der Geschwindigkeit des Gießmetalls 13 während des Füllhubs beeinflußt werden. Um beide Kriterien erfüllen zu können, hat sich in der Praxis ein Füllgrad bewährt, der zwischen 50 % und 80 % liegt.Due to the kinetic energy, which has the casting metal 13 here, it can cause damage to the insert 5. To prevent this, according to the invention, the supply line is filled at a low velocity of the casting piston vV (0.1 m / s-1.5 m / s) so far that the insert part 5 is already encapsulated with casting metal. The degree of filling 26 of the mold cavity 4 is for example about 80% (Figure 7a). Subsequently, the casting piston 11 is accelerated during the filling stroke and the mold cavity is filled to 100% with cast metal at a higher speed of the casting piston vF (1 m / s-5 m / s) (FIG. 7 b). FIG. 7c shows the speed of the casting piston 11 vG as a function of the path sG traveled by the casting piston. The first path of the flow sV is carried out at the low speed vV up to the degree of filling of the mold cavity 26, which is shown in Figure 7a, followed by the acceleration of the casting plunger 11 to the speed vF, over the path of the filling stroke sF to the complete filling of Mold cavity is maintained (Figure 7b). Now, the casting piston 11 is braked abruptly (recompression), the speed drops to vN, wherein the casting plunger 11 for recompression of the casting metal moves only slightly sN. In this phase of the recompression, the insert is infiltrated with the cast metal, resulting in the movement of the plunger 11 sN. The degree of filling 26 at the beginning of the filling stroke depends on the position of the insert 5 in the mold cavity 4 and on the geometry of the component and is between 10 % and 90%. The least stress would experience the insert 5, if no acceleration would take place during the Füllhubs. In this case, however, an optimal filling of the mold cavity 4 with the casting metal 13 could not be guaranteed. The optimum filling of the mold cavity 4 and the mechanical loading of the insert 5 are two criteria that are directly but counteracted by the speed of the cast metal 13 during the Füllhubs. In order to meet both criteria, in practice, a degree of filling has proven that is between 50% and 80%.

Figur 8 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung eines Durchdringungsgefüges des Verstärkungselements 25. Die keramische Materialphase 27 des Verstärkungselements 25 ist dreidimensional vemetzt und weist ein offenens Porensystem auf, das durch das infiltrierte Gießmetall, der metallischen Materialphase 28, vollständig ausgefüllt ist. Das in dem Durchdringungsgefüge vorliegende Metall ist mit dem erstarrten Gießmetall, das durch das Bauteil dargestellt wurde, identisch und mit diesem in einer Übergangsschicht kontinuierlich verbunden. Beide Materialphasen zusammen bilden ein dichtes und porenfreies Durchdringungsgefüge.8 shows an enlarged schematic representation of a penetration structure of the reinforcing element 25. The ceramic material phase 27 of the reinforcing element 25 is three-dimensionally crosslinked and has an open pore system which is completely filled by the infiltrated casting metal, the metallic material phase 28. The metal present in the interpenetration structure is identical to the solidified cast metal represented by the component and continuously connected to it in a transition layer. Both material phases together form a dense and pore-free penetration structure.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen zum Verfahren näher erläutert. Beispiel 1The present invention will be explained in more detail below with reference to exemplary embodiments of the method. example 1

1. Production of the insert

Zur Pulveraufbereitung wurden 95 Gew.-% TiO2 als Keramikpulver und 5 Gew.-% Kohlenstoffpuiver mit 15 Gew.-% (bezogen auf die Keramik-Kohlenstoff-Mischung) PEG-Pulver als Bindemittel in einem Sternrotor-Mischer 15 s auf Stufe II und 1 min auf Stufe I gemischt. Die resultierende Mischung hatte eine Schüttdichte von 0,750 g/cm3. Es wurden 3 Gew.-% (bezogen auf diese Mischung) Wasser zugegeben und nochmals in dem Sternrotor-Mischer 15 s auf Stufe II und 1 min auf Stufe I gemischt.For powder processing, 95 wt .-% TiO 2 as a ceramic powder and 5 wt .-% Kohlenstoffpuiver with 15 wt .-% (based on the ceramic-carbon mixture) PEG powder as a binder in a star rotor mixer 15 s at stage II and Mixed for 1 min at level I The resulting mixture had a bulk density of 0.750 g / cm3. 3 wt .-% (based on this mixture) of water was added and mixed again in the Sternrotor mixer for 15 s at stage II and 1 min at stage I.

Das resultierende Pulver wies nun eine Schüttdichte von 0,942 g/cm3 auf.The resulting powder now had a bulk density of 0.942 g / cm3.

Zum Pulverrecycling wurde ein Pulver mit der o.g. Zusammensetzung in einem Sternrotor-Mischer 5 min auf Stufe II gemischt Das Pulver wies anschließend eine Schüttdichte von 1,315 g/cm3 auf.For powder recycling, a powder with the o.g. Composition mixed in a radial rotor mixer for 5 minutes at stage II. The powder subsequently had a bulk density of 1.315 g / cm 3.

Dieses Pulver mit einer Schüttdichte von 0,942 g/cm3 bzw. 1,315 g/ cm3 wurde kalt in eine auf 75°C aufgeheizte Preßform gegeben. Luftnester wurden entfernt Die Presse wurde unter Vakuum geschlossen und bei 300 und 600 KN für 5 min entspannt Anschließend wurde mit 1500 KN Preßkraft 2 min uniaxial unter Vakuum gepreßt Die Presse wurde langsam geöffnet. Hieraus resultiert ein endformnah gepreßte Grünkörper der bei 60°C im Trockenofen getrocknet und anschließend auf Endmaß nachearbeitet wurde. Optional kann er nach dem Trocknen und vor dem Endbearbeiten nochmals kaltisostatisch gepreßt werden.This powder having a bulk density of 0.942 g / cm 3 and 1.315 g / cm 3, respectively, was placed cold in a press mold heated to 75 ° C. Air nests were removed. The press was closed under vacuum and relaxed at 300 and 600 KN for 5 minutes. Then, with 1500 KN pressing force, it was pressed uniaxially under vacuum for 2 minutes. The press was opened slowly. This results in a near-net pressed green body which was dried at 60 ° C in a drying oven and then reworked to final dimensions. Optionally, it can be cold isostatically pressed after drying and before finishing.

Zum Ausbrennen der organischen Bestandteile ("Entbindem") wurde der getrocknete Grünkörper in einem Tunnelofen unter Luftzutritt in 60 min auf 100°C erhitzt und bei dieser Temperatur 90 min beheizt, anschließend erfolgten weitere Temperaturrampen, in 300 min auf 400°C und in weiteren 60 min auf 550°C. An dieser Stelle ist ein weiteres Aufheizen des Grünkörpers auf bis zu 1150° C möglich, was zur Steigerung seiner Festigkeit beiträgt. Der abgekühlte Grünkörper, der bei einer Temperatur von 550° C behandelt wurde wies anschließend eine Druckfestigkeit von ca. 15 MPa, eine Biegefestigkeit von 3 MPa und eine Porosität von etwa 45 % auf. Grünkörper, die bei 1150° C 1 h geglüht wurden, zeigten eine Biegefestigkeit von 30 MPa und eine Porosität von 35 %. Grünkörper, die nach dem beschriebene Verfahren hergestellt und bearbeitet wurden werden im folgenden Einlegeteile genannt. 2. DruckinfiltrationTo burn out the organic constituents ("debinding"), the dried green body was heated in a tunnel oven with access of air in 60 min at 100 ° C and heated at this temperature for 90 min, then followed by further temperature ramps, in 300 min to 400 ° C and in more 60 minutes at 550 ° C. At this point, further heating of the green body up to 1150 ° C is possible, which contributes to increasing its strength. The cooled green body treated at a temperature of 550 ° C subsequently exhibited a compressive strength of about 15 MPa, a flexural strength of 3 MPa, and a porosity of about 45%. Green body at the 1150 ° C were annealed for 1 h, showed a flexural strength of 30 MPa and a porosity of 35%. Green bodies which have been produced and processed by the process described are referred to below as inserts. 2. Pressure infiltration

Das poröse keramische Einlegeteil 5 wurde auf eine Temperatur von 500°C vorgeheizt, um eine vorzeitige Abkühlung des Gießmetalls durch das Einlegeteil zu verhindem. Anschließend wurde es in einem Gießwerkzeug lagedefiniert eingelegt und erfindungsgemäß fixiert Danach wurde das Gießwerkzeug geschlossen und der Formhohlraum zum Formen des gesamten Bauteils mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung ausgegossen. Dazu können bspw. 99,9%reines Alumimium oder auch alle für den Druckguß geeigneten Aluminiumlegierungen verwendet werden (bspw. GD 226 oder GD 231). Im einzelnen wurde das Werkzeug während des Gießprozesses auf 300°C temperiert. Der spezifische Druck des Gießmetalls betrug zwischen 600 und 800 bar, die Temperatur lag bei etwa 680 bis 750°C. Der Druckaufbau erfolgte während des Füllhubs nach einer 60%igen Füllung des Gießwerkzeugs. Die Dauer der Befüllung des Gießwerkzeuges betrug 100 ms bei einer Kolbengeschwindigkeit von etwa 0,2 m/s (Vorlauf) bis 1,8 m/s (Füllhub). Die Zuhattezeit des Gießwerkzeuges betrug etwa 10s bis 40 s. In diesem Ausführungsbeispiel erhätt man ein Aluminium-Druckgußbauteil mit einem Verstärkungselement aus Titanoxid und Aluminium mit einer Biegefestigkeit von 400 MPa, einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 60 W/mK und einer Dichte von etwa 3,1 g/cm3.The porous ceramic insert 5 was preheated to a temperature of 500 ° C to prevent premature cooling of the cast metal by the insert. Subsequently, it was inserted in a defined position in a casting mold and fixed according to the invention. Thereafter, the casting mold was closed and the mold cavity for molding the entire component with aluminum or an aluminum alloy. For example, 99.9% pure aluminum or all aluminum alloys suitable for die casting can be used for this purpose (for example GD 226 or GD 231). In particular, the tool was tempered during the casting process to 300 ° C. The specific pressure of the cast metal was between 600 and 800 bar, the temperature was about 680 to 750 ° C. The pressure was built up during the filling stroke after a 60% filling of the casting tool. The duration of the filling of the casting tool was 100 ms at a piston speed of about 0.2 m / s (flow) to 1.8 m / s (filling stroke). The Zuhattezeit the casting tool was about 10 s to 40 s. In this embodiment, an aluminum die casting member having a reinforcing member made of titanium oxide and aluminum having a flexural strength of 400 MPa, a thermal conductivity of about 60 W / mK and a density of about 3.1 g / cm 3 was obtained.

Beim Ausgießen des Gießwerkzeugs wird das Einlegeteil mit der Aluminiumlegierung AlSi9Cu3 (GD226) infiltriert und gleichzeitig die verbleibenden Zwischenbereiche im Gießwerkzeug, die kein Einlegeteil aufweisen, mit dem Metall ausgegossen. Hierbei kann ein herzustellendes Bauteil in günstiger Weise seinem jeweiligen Verwendungszweck angepaßt werden. So ist es bspw. möglich, ein Zylinderkurbelgehäuse mit verstärkten Stegen zwischen den Zylinderlaufbuchsen herzustellen, wobei im Gießwerkzeug entsprechend endformnah geformte Einlegeteil im Bereich der späteren Stege erfindungsgemäß positioniert werden. Die verbleibenden leeren Bereiche der Druckgußform, die das spätere Kurbelgehäuse umschließen, stellen dann die Zwischenbereiche dar. Das Ausgießen des Gießwerkzeuges bzw. die Infiltration des Einlegeteils erfolgt bei einer Befüllungstemperatur, die oberhalb der Liquidustemperatur des Gießmetalls liegt, aber so niedrig ist, daß keine Reaktion mit dem keramischen Einlegeteil stattfindet Insbesondere bei Aluminium als befüllendes Metall liegt die Befüllungstemperatur unterhalb 750°C. Bei der Bremsscheibenherstellung kann die resultierende Bremsscheibe nach dem Befüllen im Bereich der Reibflächen des späteren Reibrings in an sich bekannter Weise auf oder oberhalb einer Reaktionstemperatur erhitzt, werden, bei der ein Intermetallic-Keramik Verbundwerkstoff entsteht Die Erhitzung erfolgt bezüglich der Bremsscheibe also selektiv. Sie kann durch Induktions- oder durch Laserbeheizung erfolgen. Der Energieeintrag kann so gesteuert werden, daß ein Gradient resultiert, wobei der Keramik-Metall-Verbundwerkstoff des Verstärkungselement stufenlos in den Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff UbergehtWhen pouring the casting tool, the insert is infiltrated with the aluminum alloy AlSi9Cu3 (GD226) and at the same time the remaining intermediate areas in the casting tool, which have no insert part, are poured out with the metal. In this case, a component to be manufactured can be adapted in a favorable manner to its respective intended use. Thus, for example, it is possible to produce a cylinder crankcase with reinforced webs between the cylinder liners, wherein in the casting mold corresponding endformnah shaped insert in the region of the later webs are positioned according to the invention. The remaining empty areas of the die, which surround the later crankcase, then represent the intermediate areas. The pouring of the casting tool or the infiltration of the insert takes place at a filling temperature which is above the liquidus temperature of the casting metal, but is so low that no reaction takes place with the ceramic insert Particularly in the case of aluminum as a filling metal, the filling temperature is below 750 ° C. During brake disk production, the resulting brake disk can be heated after filling in the region of the friction surfaces of the later friction ring in a conventional manner at or above a reaction temperature at which an intermetallic-ceramic composite material is produced. The heating thus takes place selectively with respect to the brake disk. It can be done by induction or by laser heating. The energy input can be controlled to result in a gradient, wherein the ceramic-metal composite of the reinforcing element steplessly in the intermetallic-ceramic composite material

Example 2

Analog zu Beispiel 1 wurde ein poröses keramisches Einlegeteil unter Verwendung von AIN als Keramikpulver hergestellt und unter denselben Bedingungen mit Aluminium infiltriert Das Druckgußwerkzeug stellte einen Kühlkörper für Leistungseleldronik dar. Die keramische Matrix verstärkt den oberen Bereich des Kühlkörpers, wodurch eine Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten zwischen Elektroniksubstrat und Kühlkörper bei gleichzeitig hoher Wärmeleitfähigkeit geschaffen wird.Similar to Example 1, a porous ceramic insert was made using AIN as a ceramic powder and infiltrated with aluminum under the same conditions. The die casting tool provided a heat sink for power electronics. The ceramic matrix reinforced the upper portion of the heat sink, thereby adjusting the coefficient of expansion between the electronic substrate and Heat sink is created at the same time high thermal conductivity.

Example 3

Analog zu Beispiel 2 wurde ein poröses keramisches Einlegeteil unter Verwendung von SiC als Rohpulver hergestellt und unter denselben Bedingungen mit Aluminium infiltriertAnalogously to Example 2, a porous ceramic insert was prepared using SiC as the raw powder and infiltrated with aluminum under the same conditions

Example 4

Analog zu Beispiel 1 wurde ein poröses keramisches Einlegeteil unter Verwendung von TiO2 als Keramikpulver hergestellt und unter denselben Bedingungen mit einer Magnesiumlegierung (AZ 91) infiltriert.Analogous to example 1, a porous ceramic insert was produced using TiO 2 as ceramic powder and infiltrated under the same conditions with a magnesium alloy (AZ 91).

Example 5

Analog zu Beispiel 1 wurde ein poröses keramisches Einlegeteil unter Verwendung von TiO2 als Keramikpulver hergestellt Dabei wurden der Mischung 30 Vol.-% (bezogen auf das Gesamt-Pulvervolumen) Kohlenstoff-Verstärkungfasem in Form von Kurzfasern mit einer Länge von 3 bis 15 mm zugesetzt Das poröse keramische Einlegeteil wurde unter denselben Bedingungen mit Aluminium infiltriert.A porous ceramic insert was produced analogously to Example 1 using TiO 2 as ceramic powder. In this case, 30% by volume (based on the total powder volume) of carbon reinforcing fibers in the form of short fibers with a length of 3 to 15 mm were added to the mixture porous ceramic insert was infiltrated with aluminum under the same conditions.

Example 6

Analog zu Beispiel 1 wurde ein poröses keramisches Einlegeteil unter Verwendung von TiO2 als Keramikpulver hergestellt Das Einlegeteil wurde kaltisostatisch in Form eines Zylinders gepreßt und unter denselben Bedingungen mit Aluminium infiltriert Das resultierende Bauteil ist ein Zylinderkurbelgehäuse mit einer durch ein Verstärkungselement dargestellten Zylinderlaufbuchse.The insert was cold isostatically pressed in the form of a cylinder and infiltrated with aluminum under the same conditions. The resulting component is a cylinder crankcase with a cylinder liner represented by a reinforcing element.

Claims

Die (1) having a fixing means and an insert (5) for production of a component which is locally reinforced by the insert (5), the die (1) comprising shielding elements (6), by means of which the insert is shielded from the principal propagation flow of a casting metal (13) during the casting operation, wherein
- the insert (5) is a porous ceramic insert (5),

- which has a porosity of between 30% and 80%, and

- is suitable for infiltration with a casting metal (13),

- and the die (1) is a pressure die-casting die which has fixing elements (7, 8, 9, 10) for positioning the insert (5), by means of which the forces acting on the insert (5) can be compensated for by corresponding collinear forces,

- and wherein the insert (5) is positioned freely in the chamber of the die (1) and is held by pins (9) and/or lugs (8) and/or edges (10), allowing isostatic infiltration from all sides.
Die (1) according to Claim 1, characterized that the insert can be positioned in a fixed side of the die (16) and/or in a moveable side of the die (17) and/or on a slide of the die (14).
Die (1) according to one of Claims 1 or 2, characterized in that the insert (5) is provided with bores (19) and can be fitted onto pins (9) of the die (1).
Die (1) according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the die (1) comprises a gate (3) of defined cross-sectional area for filling an impression (4), and in that the cross-sectional area is selected to be so large that the velocity of the casting metal (13) is less than eight times the velocity of a casting plunger (11) on entry into the impression (4).
Die (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the component is a functional component in the internal-combustion engine, in the gearbox of an automobile or a brake disc, or a heat sink.
Process for producing a component with a local reinforcing element (25) made from a metal-ceramic composite material, comprising the following steps:
- local positioning of an insert (5) in a die (1) which has a runner (2), a gate (3) and an impression (4),

- filling the die (1) with a casting metal made of aluminium or magnesium alloys (13) in order to form the local reinforcing element (25), wherein

- the insert (5) is produced from ceramic precursor products made of raw powder consisting either of a single one of the following constituents or of mixtures thereof: TiO₂, SiO₂, TiC, SiC, spinel, mullite, aluminium silicates or clay minerals, and has a porosity of between 30% and 80%,

- the die is filled by a casting plunger,

- a preliminary section comprises the filling of the runner (2) and the filling of at least 10% of the impression (4) with the casting metal (13), and wherein

- the velocity of the casting plunger (11) during the preliminary section is lower than during a filling movement,

- the insert (5) is infiltrated with the casting metal at elevated pressure in order to form the reinforcing element (25),

- and wherein the insert (5) is preheated to a temperature of between 600°C and 700°C and the temperature of the casting metal is 700°C to 740°C.
Process according to Claim 6, characterized in that the local reinforcing element (25) of the component comprises a ceramic material phase (27) and a metallic material phase (28), each material phase having its own three-dimensional framework and the two material phases together being in the form of a penetration structure.
Process according to one of Claims 6 or 7, characterized in that to produce the insert (5) ceramic, metallic, mineral or carbon fibres in the form of long or short fibres, felts or woven fabrics are added to the ceramic precursor product.
Process according to one of Claims 6 to 8, characterized in that the velocity of the casting plunger (11) during the preliminary section is between 0.1 m/s and 2 m/s and during the filling movement is between 1 m/s and 5 m/s.
Process according to one of Claims 6 to 9, characterized in that the maximum pressure on the casting metal is between 600 bar and 1200 bar, in particular between 700 bar and 900 bar.
Process according to Claim 6, characterized in that the preheating of the insert takes place in a chamber furnace or in a continuous furnace.
Process according to Claim 6, characterized in that the insert (5) is placed into the die (1) with the aid of a casting robot.
Process according to Claim 6, characterized in that the casting metal (13) consists of aluminium or of magnesium or of an aluminium alloy or of a magnesium alloy.
Process according to Claim 6, characterized in that the pore diameter of the insert is between 1 µm and 100 µm.