NL8103091A

NL8103091A - Samengestelde isolatie voor onderdelen van motoren.

Info

Publication number: NL8103091A
Application number: NL8103091A
Authority: NL
Original assignee: Dana Corp
Priority date: 1980-07-02
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1982-02-01
Also published as: IN154362B; CA1187257A; FR2486148A1; MX156965A; DK151074B; US5371944A; AU7189681A; DE3125560A1; BR8103909A; TR21765A; ES506963A0; ES8206750A1; PH20046A; DK151074C; GB2079401A; IT8148795A0; AR228362A1; SE450903B; SE8104101L; ES503590A0

Description

m—* * -1- 21977/Vk/mb

Korte aanduiding: Samengestelde isolatie voor onderdelen van motoren.

De uitvinding heeft betrekking op een metallische isolatie die kan worden verwerkt in een onderdeel van een verbrandingsmotor, welke 5 metallische isolatie een laag omvat van een metallisch isolerend materiaal en een warmte- en corrosiebestendige continue laag gebonden aan een van de vlakken van de laag van het metallisch isolerend materiaal. De uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke metallische isolatie en op de aldus verkregen onder-10 delen voor een motor.

In het algemeen heeft de uitvinding betrekking op de isolatie van motoronderdelen en met name op een samengestelde isolerende laag voor zuigers, cylinderkoppen en kleppen. Veel tegenwoordig toegepaste isolerende samenstellingen omvatten zuivere keramische lagen die worden toegepast 15 in combinatie met hierop aangebrachte lagen van thermish isolerende materialen, met name lagen van metallische isolatie. De keramische lagen die hierbij worden toegepast worden aangebracht op de laatst genoemde metallische lagen door elektrostatische aanbrenging, met name in het bijzonder door plasmaversproeiing. Een groot nadeel van de bekende kera-20 misehe lagen zoals toegepast met metallische lagen is de moeilijkheid van het hechten van de keramische stoffen op de metallische stoffen. Daarom zijn veel van de problemen met betrekking tot de keramische materialen toe te schrijven aan de bindmiddelen die worden toegepast om een duurzame hechting te bewerkstelligen van het keramische materiaal aan het metaal, TV- 25 welke bindmiddelen in hoofdzaak zijn vereist als resultaat van het grote verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt van het keramische materiaal ten opzichte van het metaal. Een ander nadeel hangt samen met de brosse aard van de keramische materialen waarbij de keramische laag de neiging heeft om scheuren te vertonen en om af te bladeren wanneer het 30 wordt toegepast bij omstandigheden waaronder een hoge scanning wordt uitgeoefend, zoals omstandigheden die optreden bij verbrandingsmotoren.

De isolerende samenstelling die wordt toegepast volgens de uitvinding bevat geen zuivere keramische lagen en is daarom niet onderhevig aan de afbladering en scheurvorming zoals bij de motoronderdelen die 35 thans dergelijke lagen bevatten. De metallische isolatie volgens de uitvinding wordt hierdoor gekenmerkt dat de warmte- en corrosiebestendige continue laag een ductiele laag is van een slagbestendig metaal. In plaats van een keramisch materiaal wordt een warmte- en corrosiebestendig.

81 03 0 91 * 1 ΐ -2- 21977/Vk/mb metaal toegepast, bij voorkeur roestvrijstaal, dat kan worden toegepast als een voorgevormde plaatlaag of een elektrostatisch opgebrachte laag ter verkrijging van een laag die ondoordringbaar is voor de verbrandingsgassen en hierin aanwezige deeltjes. De hechting van een metaallaag aan 5 de metallische isolatie is beter dan van keramisch materiaal dankzij het bewerkstelligen van een binding tussen metaal en metaal. In een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm wordt de vorm van een onderdeel van de motor zodanig gevormd volgens de uitvinding op basis van een metallisch basis-metaal, bijvoorbeeld een aluminiumlegering. Een thermisch isolerende 10 metallische laag wordt gebonden aan de basis of het substraatmetaal van het onderdeel, bij voorkeur via een soldeerlegering. De vrije isolerende metallische laag wordt dan bedekt met een warmte- en corrosiebestendig metaal, zoals een laag roestvrijstaal of een elektrisch aangebrachte laag ter vorming van het totale samengestelde onderdeel. Een bij voorkeur 15 toegepast werkwijze voor het vervaardigen van gegoten onderdelen met een samengestelde laag omvat het gieten van het onderdeel in een mal die een voorgevormde metallische isolerende laag bevat, welke laag is voorbehandeld met een soldeerlegering. Het motoronderdeel dat de metallische isolerende laag bevat wordt vervolgens verwijderd uit de mal en het bui-20 tenste deel van de metallische isolerende laag wordt vervolgens bedekt met roestvrijstaal. Anderzijds kan de warmte- en corrosiebestendige laag eerst worden gesinterd op een zeeflaag (mesh layer) om een samenstelsel te vormen dat vervolgens in de mal wordt geplaatst. Gesmolten metaal wordt vervolgens hierover uitgegoten om een geïsoleerd onderdeel te 25 vormen. Een tweede bij voorkeur toegepaste werkwijze omvat het bewerken ^ van reeds gevormde motoronderdelen, die zijn verkregen door smeden of gieten, waarbij een geïsoleerd samenstelsel direct wordt gebonden aan het uiteindelijk verkregen onderdeel, bijvoorbeeld via een soldeerlegering of kleefmiddel op basis van rubber.

30 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de onder staande beschrijving waarbij is verwezen naar de figuren in de tekening.

Fig. 1A en 1B zijn dwarsdoorsneden van zuigers,vervaardigd uit aluminium zoals respectievelijk toegepast bij zware dieselmotoren en lichtere benzinemotoren,, elk voorzien van een thermisch geïsoleerde kop 35 volgens de uitvinding, fig. 2 is een vergrote dwarsdoorsnede van de thermisch isolerende laag volgens de uitvinding, fig. 3 is een vergrote dwarsdoorsnede van een andere uitvoerings- 8103091 ' - -3- 21977/Vk/mb «· * vorm van een thermisch isolerende laag volgens de uitvinding, fig. 4 is een deel van een dwarsdoorsnede van een matrijs voor een zuiger, die kan worden toegepast om een werkwijze uit te voeren die bij voorkeur wordt toegepast voor het vervaardigen van een zuiger volgens 5 de uitvinding, fig. 5 is een deel van een dwarsdoorsnede van een cylinderkop als voorbeeld van een onderdeel van een motor,die een samengestelde isolerende laag volgens de uitvinding omvat en fig. 6 is een doorsnede van een toevoerklep die de samengestelde 10 isolerende laag volgens de uitvinding op het bovenvlak hiervan heeft.

Hoewel de metallische isolatie volgens de uitvinding en de hierbij toe te passen werkwijze geschikt is voor een aantal onderdelen van motoren, zal de uitvinding hieronder nader worden toegelicht aan de hand van een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm waarbij een zuiger-15 kop wordt toegepast. De uitvinding is toepasbaar bij verbrandingsmotoren van het diesel-type als de conventionele verbrandingsmotoren en in de figuren 1A en 1B zijn respectievelijk de zuigers 10 weergegeven voor beide motorsoorten. Van dergelijke motoren is bekend dat deze effectiever worden wanneer de temperatuur van de huid van de zuigerkop hoger wordt.

20 In het ideale geval zouden adiabatische omstandigheden moeten worden verkregen, waaronder geen koeling van het metalen onderdeel 12 van het zuigersubstraat werd bewerkstelligd. Door de bestaande metallurgische beperkingen wordt dit ideaal niet bereikt en wordt een thermische isolerende zuigerkopsamenstelling 14 toegepast die een aanzienlijk hogere tempera-25 tuur van de huid van de kop mogelijk maakt dan tot nu toe in de"praktijk " werd bereikt terwijl het zuigerlichaam kan worden afgekoeld als onder normaal gebruik.

Fig. 2 is een vergrote weergave van de Isolerende samenstelling 14 die hierbij wordt toegepast. Het metalen substraat van zuigerlichaam 12, 30 bij voorkeur een aluminiumlegering, heeft een substraatoppervlak van de zuigerkop 16, bedekt met een laag van een soldeerlegering 18. De laag van de soldeerlegering 18 werkt als bindmiddel en zodoende wordt het substraatoppervlak van de zuigerkop ontvankelijk voor de metallische zeeflaag 20, die vervolgens hierop wordt gebonden. Een laag van roest-35 vrijstaal 22 wordt vervolgens aangebracht op het oppervlak van de zeeflaag 20 door plasmaversproeien van roestvrijstaal op de zeeflaag 20. Als alternatief voor de toepassing van het plasmasproeien of een andere elektrostatische opbrenging wordt een voorgevormde roestvrijstalen laag 8103091

* V

-4- 21977/Vk/mb gesmolten op de zeeflaag 20 zodat een integrale samenstelling 14 wordt * verkregen die direct wordt gebonden op het substcaatoppervlak 16. Deze laatste laag en de zeeflagen worden bij voorkeur samen» gesinterd in een inerte omgeving bij een temperatuur van ongeveer 1150 °C. De volledige 5 samengestelde laag is bij voorkeur op het substraatoppervlak 16 gebonden via een soldeerlegering zoals hierboven beschreven.

Om de werkzaamheid en de samenhang van het onderdeel 14 te verzekeren en zodoende de mogelijkheid over langere termijn van het saraen-stelsel 14 om bestendig te zijn tegen hogere temperaturen zonder dat 10 dit gepaard gaat met een kwaliteitachteruitgang moet laag 22 alle oppervlakken die blootstaan aan deze temperatuur volledig afdekken en omgeven met name de zeeflaag 20, zelfs over het oppervlak beneden de lijn van het substraatoppervlak 16. De zeeflaag 20 moet totaal ondoordringbaar zijn voor de verbrandingsgassen en de hierin aanwezige deeltjes ' 15 die ontstaan bij de verbranding ten einde deze laag de bedoelde werking te doen hebben.

De zeeflaag 20 bestaat bij voorkeur uit een gelijkmatig georiënteerde met elkaar verknoopte struktüur van gesinterde metalen vezels’. De vezels worden gesinterd om metallische bindingen te bewerkstelligen op 20 alle punten waar de afzonderlijke vezels contact met elkaar maken.

Fig. 3 geeft een andere uitvoeringsvorm weer van de thermisch isolerende samenstelling 14 waarbij de metallische zeeflaag 20 een geïmpregneerd keramisch materiaal 24 bevat. Het materiaal 24 is bij voorkeur een keramisch kleefmiddel, bestendig tegen hogere temperatuur zoals 25 Aremco 552 Ultra Bond-kleefmiddel (merkaanduiding), hetgeen werkt' als ' *· een ‘versterkend vulmiddel om de isolerende werking te verzekeren .zelfs wanneer de roestvrije staallaag 22 gedeeltelijk wordt beschadigd en/of de zeeflaag 20 niet volledig bedekt, waardoor enige meevoering van de verbrandingsgassen en deeltjes hierdoor mogelijk is, zonder materiaal 24, 30 waarbij de zeeflaag 20 normaal in contact komt met de lucht, hetgeen natuurlijk slechts een goede isolerende werking zal hebben wanneer dit volledig is ingesloten.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden waarin een toelichting is gegeven op het vervaardigen van 35 zuigers. Tevens zijn nadere parameters aangegeven met betrekking tot de thermische isolerende laag 14 volgens de uitvinding met inbegrip van de bij voorkeur toegepaste materialen, temperaturen en diktes.

„ _ -VOORBEELD I- 8103091 -5- 21977/Vk/mb vT »

Voorbeeld I

Volgens een eerste uitvoeringsvorm wordt het oppervlak van de zuigerkop 16 (fig. 2) van het zuigersubstraat bestaande uit het metalen onderdeel 12 voorzien van een laag soldeerlegering 18, bij voorkeur 5 Alcoa 805 (merkaanduiding) zinksoldeerlegering (95i zink, 5% aluminium).

Een voorgevormde metallische zeeflaag 20 wordt vervolgens ook aangebracht (vertind) met dezelfde soldeerlegering. De binnendringing van de zeeflaag 20 door soldeerlegering moet plaatshebben tot voldoende diepte om een sterke mechanische binding te bewerkstelligen, terwijl deze diepte 10 niet zodanig moet zijn dat een aanzienlijke verlaging plaatsheeft van de isolerende eigenschap van de zeeflaag. Zoals bovengenoemd kan een flux worden toegepast bij het aanbrengen van de soldeer of de vertinning * kan zonder flux plaatshebben zoals in een atmosferisch geregelde oven.

Een hierbij te gebruiken flux is Alcoa 66-A (merkaanduiding) als soldeer-15 flux (vioeimiddel).

Vervolgens wórdt de vertinde zeeflaag 20 aangebracht op het oppervlak van het substraat 16 van de zuigerkop en een metalen plaat (niet aangegeven), bij voorkeur van staal en aangebracht boven het geheel.

De plaat werkt als een warmte-doorlatend orgaan en heeft eveneens de 20 werking van een gewicht om een goed contact te bewerkstelligen tussen de zeeflaag 20 en het subsferaatoppervlak 16 van de zuigerkop. De zuiger en de bovenplaat worden verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 40¾ tot 416 °C terwijl een druk kan worden uitgeoefend van 0,7-1,4 atmosfeer op de bovenplaat en het vioeimiddel begint weg te branden en daardoor de 25 soldeer te smelten zodat het aangegeven goede contact wordt verzekerd.

De zuiger wordt vervolgens afgekoeld tot de soldeer stolt. De bovenplaat wordt vervolgens na stollen van het soldeer verwijderd. De resten van de flux of het vioeimiddel worden daarna verwijderd en hiertoe wordt het geheel gewassen met heet water. Vervolgens kan de zeeflaag 20 30 worden geïmpregneerd met een keramisch hechtmiddel, bestendig tegen hoge temperatuur zoals hierboven is aangegeven. De hechting wordt bij voorkeur uitgevoerd bij kamertemperatuur in de vorm van een pasta of slurry onder een druk van 35 tot 70 atmosfeer. De hechting wordt vervolgens aan de lucht gedroogd gedurende ongeveer 8 uren en gehard bij een tempera-35 tuur van 150 tot 370 °C gedurende ongeveer 30 minuten tot 2 uren. Zoals boven vermeld is een bij voorkeur toegepast keramisch kleefmiddel Aremco 552 Ultra Bond-kleefmiddel (merkaanduiding). Wanneer de keramische impreg-natie wordt toegepast wordt de keramisch gevulde zeeflaag 20 vervolgens 8103091 τ- -6- 21977/Vk/mb geschuurd om het uit draden bestaande zeef vrij te maken. Ten slotte wordt een laag 22 van roestvrijstaal aangebracht op de zeeflaag 20 door plasmaversproêiing.

Twee uitvoeringsvormen van de zuiger werden vervaardigd volgens 5 de uitvinding. De eerste uitvoeringsvorm omvatte een plasmaversproeide laag 22 van roestvrijstaal die was gevormd van Metco 41-C (merkaanduiding) roestvrijstaal poeder. Na een laatste, machinale bewerking· had laag 22 een dikte van ongeveer 0,38-0,51 mm. De tweede zuiger omvatte een voorgevormde plaat van roestvrijstaal, waarin laag 22 werd gevormd met een 10 dikte van 0,51-0,64 mm dikte (O'j'020-0,025 inch) van een roestvrijstaal AISI 304 en werd direct' gesinterd op de zeeflaag 20. In beide gevallen was de zeeflaag 20 ongeveer 1 mm dik en bestond uit Technetics FM-134 (merkaanduiding) draad, met een "metaal tot luchtdichtheid" van 65%, een ASTM-mesh van 18 en gevormd uit AISI C-14-draad. (18 mesh = 1000 jum)

15 Voorbeeld II

Volgens een tweede voorkeursuitvoering wordt een zuigermatrijs 30 gebruikt, waarvan een gedeelte is weergegeven in fig. 4. De matrijs geeft een "upset"-zuiger volgens een giettechniek, waarbij de zuiger wordt gegoten in een inversie-positie.

20 Eerst wordt een voorgevormde metallische zeeflaag 20 vertind met soldeerlegering zoals in voorbeeld I is aangegeven. De zeeflaag 20 wordt vervolgens geplaatst in de bodem 32 van de zuigermatrijs 30 met de vertinde zijde hiervan naar boven gericht. De bodem 32 van de zuigermatrijs 30 wordt bij voorkeur verwarmd ten einde de temperatuur van de 25 zeeflaag te brengen op een waarde van 315 tot 343 °C voor het gieten. Zodoende worden twee voordelen bewerkstelligd: 1) het minimaliseren of opheffen van het kromtrekken van de zeeflaag 20, hetgeen wordt bewerkstelligd doordat het gesmolten aluminium in contact komt met de anders relatief koude zeeflaag en 2) een meetbare verbetering van de bindings-30 sterkte door de meer volledige smelting en legeringsvorming van de soldeerlegering. Een risico van het niet verwarmen van de matrijs is dat het gesmolten aluminium zal afkoelen en stollen tegen koude oppervlakken en zodoende zou niet de volledige legering smelten. Sterk vergrote foto's van het verkregen tussenvlak tussen de zeeflaag 20 en het gegoten 35 aluminium voorwerp van de zuiger 10 géven aan dat de binding die hiertussen is gevormd van een zodanige mechanische aard is dat alleen aluminium aanwezig is bij het tussenvlak. Er zijn slechts kleine sporen zink aanwe- 8103091 -7- 21977/Vk/mb zig, hetgeen aangeeft dat het zink van de soldeerlegering met 95? zink slechts werkt als een draagstof voor het dragen van aluminium naar de tussenplaatsen van het zeef-tussenvlak en daarna wordt verplaatst uit de zone van de binding en naar de gaten en/of uitsteeksels van de matrijs.

5 Nadat de zuiger is gegoten over de zeeflaag 20 kan deze worden afgekoeld en vervolgens uit de matrijs verwijderd. De zuiger wordt dan eerst omgekeerd om alle aluminiummetaal te verwijderen van de zijkant van de zeeflaag 20. Op dit tijdstip kan de zeeflaag worden geïmpregneerd met keramische kleefstof. Ten slotte wordt de laag 22 van roestvrijstaal 10 aangebracht door plasmasproeien.

Anderzijds kan een voorgevormde plaatlaag van roestvrijstaal ’eerst worden gesinterd op draadzeef 20. Het verkregen samenstelsel werd vervolgens vertind op de zeefkant hiervan en geplaatst in de matrijs 30 met de vertinde zijde naar boven. Het zuigerlichaam werd vervolgens ge-15 goten over het samenstelsel en werden de verdere stappen uitgevoerd zoals hierboven aangegeven.

Uit het bovenstaande blijkt dat de uitvinding geschikt is voor het toepassen van de werkwijze op een aantal onderdelen voor de motor.

Een tweede bij voorkeur toegepaste toepassing hiervan heeft betrekking 20 °P cylinderkoppen, met name de verbrandingskamer, uitlaatdelen en toe-voerkleppen. Hoewel dit niet verder is aangegeven zullen de cylinderboring, sleuven en/of bekledingen kunnenworden geïsoleerd volgens de uitvinding waarbij wordt aangenomen dat ër geschikte toleranties en dergelijke zijn.

25 In fig. 5 is een verbrandingsruimte 3¾ Weergegeven die *ïh ' *" hoofdzaak volledig gebonden is door de motoronderdelen met een isolerende samenstelling 14 zoals hierboven is beschreven evenals zuiger 10 van fig. 1 B. Een afvoeropening 36 omvat eveneens de isolerende samenstelling 14 die verder de motoreffectiviteit verhoogt. Verder omvat een invoer-30 klep 38 een samenstelling 14 op vlak 40. In het algemeen is het normaal dat de uitlaatklep heet genoeg wordt om de toevoeging van een dergelijke isolatiesamenstelling onnodig te maken. In zijn totaliteit vormen de aangegeven onderdelen met de isolatiesamenstelling 14 een volledige geïsoleerde verbrandingsruimte waarin de verbranding plaatsheeft bij 35 hogere temperaturen en zodoende k^n de effectiviteit van de kracht-cyclus worden verhoogd.

Een werkwijze voor het vervaardigen van een cylinderkop 35 met een samengestelde laag die de verbrandingskamer 34 vormt en de afvoer 8103091

* ' V

-8- 21977/Vk/mb 36 is,zoals beschreven in voorbeeld II voor het vervaardigen van een zuiger onder toepassing van de "upset"-giettechniek. Hierbij moet worden opgemerkt dat de bij voorkeur toegepaste werkwijze van de "upset"-giettechniek zoals is aangegeven en beschreven, betrekking heeft 5 op een aluminium-onderdeel. Daarom is in dit geval de cylinderkop 35 vervaardigd uit een aluminium-houdende samenstelling. Anderzijds kan een cylinderkop 35 zijn gegoten uit gietijzer, waarbij geen soldeerle-gering wordt toegepast, omdat het gietijzer een sterke binding vormt met samenstelling 14 zonder dat een legering wordt gebruikt. Een bij 10 voorkeur toegepaste werkwijze voor het verkrijgen van een gegoten ijzeren cylinderkop met een aantal kamers omvat eenvoudig de vorming van de zeeflagen 20 tot inwendige vormen van een verbrandingsruimte 34 en afvoer 36. Daarna wordt zonder speciale eisen met betrekking tot de regeling van de temperatuur of druk zoals bij de eerstgenoemde methode, ge-15 smolten gietijzer hier omheen gegoten ter vorming van een cylinderkop 35. Vervolgens wordt het inwendige oppervlak van de zeeflaag 20 eventueel geïmpregneerd met een keramische kleefstof. Ten slotte wordt een laag 22 van roestvrijstaal aangebracht door plasmasproeiing op het open inwendige oppervlak van de zeeflaag 20.

20 Anderzijds kunnen voorgevormde roestvrijstalen bekledingen eerst worden gesinterd op de zeeflagen 20, waarbij de lagen die zijn gevormd tot de inwendige vorm van respectievelijk de kamers 34 en doorgang 36.

Het gesmolten gietijzer wordt hier omheen uitgegoten ter vorming van een gegoten ijzeren cylinderkop 35. Het gietijzer geeft een binding met het 25 . zeef zonder in het zeef te dringen en de luchtopeningen te vullen. Zo-- a» doende ontstaat geen beschadiging van de isolerende eigenschappen van de lagen 20. Verder maakt de weerstand van de zeeflagen 20 het mogelijk dat een normale krimp plaatsheeft van het gietijzer tijdens het koelen zonder een beschadiging van de hiertussen gevormde binding.

30 Met betrekking tot fig. 6 kan worden gesteld dat hierin is weer gegeven de toevoerklep 38 die in het algemeen wordt vervaardigd uit een speciale staalsoort met een hoge sterkte, maar geen roestvrijstaal. Hoewel de draad-houdende zeeflaag 20 kan worden gesoldeerd met messing op aluminium via de hierboven vermelde soldeerlegering zonder dat de soldeer-35 legering in het zeef vloeit hebben pogingen om de draadvormige zeef met messing te solderen aan de stalen klep 38 geresulteerd in verontreiniging van de legering in het zeef. Ook kan de draad-houdende zeeflaag 20 niet makkelijk worden gesinterd op de klep zonder dat enige beschadiging optreedt met 8103091 -9- 21977/Vk/mb betrekking tot de sterkte van de klep. Zodoende is een bij voorkeur toegepaste werkwijze voor het vervaardigen van klep 38 om een sandwich te vormen van de zeeflaag 20 vervaardigd uit draad van roestvrijstaal tussen de twee plaatlagen 42 en 44 van roestvrijstaal en om de verkregen onder-5 delen van roestvrijstaal te sinteren op de tegenover gelegen zijden van de zeeflaag 20. De plaatlaag 42 nabij het vlak van de stalen klep 38 wordt vervolgens met messing gesoldeerd met behulp van soldeer bestendig bij hoge temperatuur zoals nikkel-houdende of zilver-houdende soldeer op vlak 40 van klep 38 in een oven onder verlaagde druk of onder toevoer van 10 stikstof.

Terwijl de bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvormen van de thermische isolerende samenstellingen volgens de uitvinding zijn beschreven met betrekking tot roestvrijstaal en draad-houdende zeeflaag 20 op de metalen substraten van aluminium en gietijzer kunnen ook andere speci-15 fieke samengestelde lagen worden toegepast. Zodoende kan roestvrijstaal worden gebruikt als specifiek voorbeeld van een warmte- en corrosiebe-stendig metaal. Omdat het metaal bestendig moet zijn tegen de aantasting van de verbranding verdient het de voorkeur om een metaal toe te passen met een slagbestendigheid, zodat de laag niet bros wordt en onderhevig 20 aan vermoeiingsversehijnselen. Naast roestvrijstaal kunnen diverse andere legeringen worden gebruikt zoals wolfraam,» palladium en bepaalde nikkel-chroomlegeringen. Als vervangingsmiddel voor de draad-houdende zeeflaag 20 kunnen andere metallische isolatielagen worden toegepast zoals een metallische skeletstruktuur. Een voorbeeld hiervan is Duocel-materiaal 25 (merkaanduiding), hetgeen een stijve, zeer poreuze en permiabele metallische *-struktuur is met een bepaalde dichtheid aan metaal per volume->eenheid en die beschikbaar is in een aantal verschillende metalen.

Het bindingsmiddel ter bewerkstelliging van de adhesie voor de draadvormige zeeflaag 14 met het metalen substraat van het motoronder-30 deel is aangegeven als een soldeerlegering, met name een zink-aluminium-legering voor een onderdeel dat is vervaardigd door het gieten van aluminium en een nikkel- of zilver-houdende legering bestendig bij hoge temperatuur voor de toevoerklep die is vervaardigd uit staal met een hoge sterkte.

Deze metallische bindingsmiddelen zijn geschikt om te worden toegepast 35 bij het op de plaats gieten van verschillende onderdelen voor de motoren zoals hierboven beschreven, met uitzondering van de kleppen die gewoonlijk worden gesmeed en niet gegoten. Een voorbeeld van een niet-metalliseh bindingsmiddel voor een isolerende samenstelling die kan worden toegepast 8103091 * -10- 21977/Vk/mb bij een bestaande zuiger of verbrandingskaraer is een kleefmiddel dat bestendig is bij hoge temperatuur op rubberbasis, bijvoorbeeld Plasti-lok 601-filmvormig kleefmiddel (merkaanduiding) dat normaal wordt toegepast voor het bewerkstelligen van een binding voor de bekleding van 5 de remmen en de koppeling.

Samengevat kan worden gesteld dat de onderdelen voor de motoren thermisch zijn geïsoleerd met samengestelde lagen voor het verbeteren van de werking van de motor. Een metallische isolerende laag wordt gehecht aan het metalen substraat van een onderdeel en een laag van warmte- en 10 corrosiebestendig metaal is gelegen op en gebonden aan de isolerende laag. Een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm omvat de bewerking dat een voorgevormde plaatlaag van roestvrijstaal wordt gesinterd op een laag van een metallisch isolatiemateriaal, die is aangebracht op het substraat van het onderdeel. Een andere uitvoeringsvorm omvat een 15 plasmaversproeide roestvrijstalen laag aangebracht op de isolerende laag. Een bij voorkeur toegepaste werkwijze voor het vervaardigen van de onderdelen van de motor omvat het gieten van het lichaam van het onderdeel in een matrijs die een voorgevormde isolerende samenstelling omvat gevormd uit een laag van roestvrijstaal gesinterd op een laag van het metallische 20 isolerende materiaal.

-CONCLUSIES- -i... - - 8103091

Claims

1 V *’ V. * metalen substraat, met het kenmerk, dat het tegenover gelegen vlak van de metallische isolatielaag is gehecht aan het substraat.

1. Metallische isolatie die kan worden verwerkt in een onderdeel van een verbrandingsmotor, welke metallische isolatie een laag omvat 5 van een matallisch isolerend materiaal en een warmte- en corrosiebesten-dige contirue laag gebonden aan een van de vlakken van de laag van het metallisch isolerende materiaal, met het kenmerk, dat de warmte- en corrosiebestendige continue laag een ductiele laag is van een slagbestendig metaal.

2. Metallische isolatie volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ductiele laag van het slagbestendige metaal zich uitstrekt over de hoekgedeelten van de laag van het metallische isolerende materiaal.

3. Metallische isolatie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de ductiele laag van het slagbestendige metaal een laag is van roest- 15 vrijstaal.

4. Metallische isolatie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de ductiele laag van het slagbestendige metaal een wolfraamlegering is.

5. Metallische isolatie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 20 dat de ductiele laag van het slagbestendige metaal een legering van palladium is.

5- -11- 21977/Vk/rab

6. Metallische isolatie volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de ductiele laag van het slagbestendige metaal een nikkel-chroom-legering is.

7. Metallische isolatie volgens conclusies 1-6, met het -kenmerk, ^ dat de laag van het metallische isolerende materiaal ten minste gedeeltelijk geïmpregneerd is met keramisch materiaal.

8. Metallische isolatie volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het keramische materiaal een keramisch kleefmiddel is bestendig bij 30 hoge temperatuur.

9. Metallische isolatie volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de laag van het metallische isolerende materiaal is samengesteld uit een metallisch skeletvormig materiaal.

10. Metallische isolatie volgens conclusies 1-8, met.het kenmerk, 35 dat de laag metallisch isolatiemateriaal is samengesteld uit draadvormig zeefmateriaal op basis van vezels.

11. Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 1-10 in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor met een 81 03 0 9 1 -12- 21977/Vk/ffib

12. Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor, samenge-5 Steld uit een metalen substraat, met het kenmerk, dat het onderdeel een cylinderkop is van de verbrandingsmotor.

13· Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor, met een metalen substraat, met het kenmerk, dat het onderdeel .een vlak is van 10 een zuiger van een verbrandingsmotor. ·

14. Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor met een metalen substraat, met het kenmerk, dat het onderdeel een vlak is van een klep van een verbrandingsmotor.

15. Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor met een metalen substraat, met het kenmerk, dat het substraat is vervaardigd uit een aluminiumlegering en de metallische isolatiecomponent hieraan is gehecht door middel van een binding op basis van een soldeerlegering.

16. Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor, met een metalen substraat, met het kenmerk, dat het substraat bestaat uit gietijzer.

17. Metalen isolatiecomponent volgens een van de conclusies 25 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor let eeri ^ metalen substraat, met het kenmerk, dat het substraat en de metallische isolatiecomponent aan elkaar zijn gehecht door het in-situ gieten van het substraat op de metallische isolatiecomponent.

18. Metallische isolatiecomponent volgens een van de conclusies 30 1-10, in combinatie met een onderdeel van een verbrandingsmotor met een metalen substraat, met het kenmerk, dat een laag van een kleefmiddel op rubberbasis de isolatiecomponent hecht aan het.substraat.

19· Werkwijze voor het vervaardigen van een component zoals aangegeven in de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat een laag van een 35 warmte- schok- en corrosiebestendig metaal wordt gebonden aan een vlak van de laag van het metallische isolatiemateriaal.

20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk,dat het aanbrengen van de metalen laag op het metalen isolatiemateriaal wordt uit- 8103091 -13- 21977/Vk/mb gevoerd onder toepassing van een elektrostatische opbrengingstechniek.

21. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat een laag van roestvrijstaal wordt toegepast en deze laag van roestvrijstaal wordt gebonden aan het metallische isolatiemateriaal.

22. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de opbrenging van de metallische laag wordt uitgevoerd onder toepassing van een plasma-sproeitechniek.

23. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de binding van de laag van het warmte-«schokbestendige en öorrosiebestendige 10 metaal met een vlak van de laag van de metallische isolatie wordt bewerkstelligd onder toepassing van een sintertechniek.

24. Werkwijze voor het verkrijgen van een combinatie zoals aangegeven in de conclusies 11-18, met het kenmerk, dat het tegenover gelegen vlak van de laag van het isolatiemateriaal wordt voorzien van 15 een deklaag met een soldeerlegering, de laag en het substraat worden verwarmd terwijl deze als vlakken met elkaar in contact zijn en daarna wordt de laag afgekoeld en het substraat gebracht onder de smelttempera-tuur van de soldeerlegering.

25. Werkwijze voor het vormen van een combinatie zoals aangege- 20 ven in conclusies 11-18, met het kenmerk, dat het tegenover gelegen vlak van het metallische isolatiemateriaal wordt bedekt met een soldeerlegering, de gecoate laag wordt opgesloten in een matrijs met een gecoat vlak dat is aangebracht in het binnenste van de matrijs en daarna het onderdeel wordt gegoten met de matrijs en over het gecoate vlak. ·!»· ^

26. Werkwijze volgens conclusies 11-18, met het kenmerk, dat een deklaag van soldeerlegering wordt aangebracht op een open vlak van het metallische isolatiemateriaal, waarbij de soldeerlegering een eerste component bevat die wordt verdampt bij een temperatuur beneden het smeltpunt van de materialen die aanwezig zijn in het metalen substraat en 30 het isolatiemateriaal en met een tweede component die een amalgam vormt met het materiaal van het substraat waarna het substraat en het isolatiemateriaal wordt verwarmd terwijl deze met de vlakken in contact komen met elkaar bij een temperatuur boven de verdampingstemperatuur van de eerste component van de soldeerlegering.

27. Werkwijze volgens conclusie 26, met het kenmerk, dat de eerste component van de soldeerlegering bestaat uit zink.

28. Werkwijze volgens conclusie 26 of 27, met het kenmerk, dat het verwarmen van het substraat en het isolerende materiaal wordt be- 81 0 3 0 9 1 «r v, -14- 21977/Vk/mb werkstellige! door het in-situ gieten van het materiaal voor het onderdeel van de verbrandingsmotor over het gecoate isolerende materiaal.

29· Onderdelen voor een motor, voorzien van een metallische isolatie, met het kenmerk, dat de metallische isolatie overeenkomt 5 met een isolatie zoals beschreven in conclusies 1-28. % Eindhoven, juni 1981 8103091