DE19750687A1

DE19750687A1 - Verfahren zum Eingießen von Eingußteilen

Info

Publication number: DE19750687A1
Application number: DE1997150687
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Ing Stenzel; Gerhard Neutz; Uwe Dipl Ing Schuppann
Original assignee: KS Aluminium Technologie GmbH
Current assignee: KS Huayu Alutech GmbH
Priority date: 1997-11-15
Filing date: 1997-11-15
Publication date: 1999-05-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eingießen von Eingußteilen, insbesondere von Zylinderlaufbüchsen, Lagerbrücken, Gewindeverstärkungen o. dgl., in Leichtmetallegierung, wie z. B. Aluminium- oder Magnesiumlegierung, wobei die Eingußteile mit einer Oberflächenstrukturierung mit zur einhüllenden Außenkontur des Eingußteils senkrechten oder geneigten Teilflächen versehen werden, um beim Eingießen eine Verklammerung des Eingußteils im Umguß zu erreichen.

Beim Eingießen von Eingußteilen im Druckgießverfahren, insbesondere im klassischen Druckgießverfahren, aber auch im Squeeze-Casting-, Tixocasting- oder im Mitteldruckverfahren ist man bestrebt, eine optimale Bindung des Eingußteils im Umguß zu erreichen. Bspw. ist es nahezu unmöglich zwischen Grauguß-Teilen oder Messing- Teilen und dem Umguß eine metallurgische Bindung herzustellen, so daß die Einbindung des Eingußteils fast ausschließlich durch sog. Verklammerungseffekte bewirkt wird.

Es ist bekannt, Eingußteile mit Oberflächenstrukturen, wie Rippen, Nocken oder schwalbenschwanzförmigen Strukturen zu versehen, welche eine Verklammerung des Eingußteils im Umguß bewirken sollen.

Es ist desweiteren bekannt, Eingußteile durch Strahlen aufzurauhen, wobei durch Materialabtrag eine Oberflächenrauigkeit erzeugt wird. Eine andere Möglichkeit, eine Oberflächenstruktur herzustellen, ist der sog. Rauguß; dieser ist jedoch nur in Verbindung mit Grauguß durchführbar.

Es hat sich gezeigt, daß das Eingießen von Eingußteilen in Leichtmetallegierung noch nicht hinreichend beherrscht wird. Der mechanische Formschluß wie auch ein guter Wärmeübergang zwischen dem Eingußteil und dem Umguß werden in nicht hinreichendem Maße erreicht. Durch die Oberflächenstrukturierung kann ein Lösen des Eingußteils in Richtung der einhüllenden Außenkontur, also bspw. in Längsrichtung einer Zylinderlaufbüchse in den meisten Fällen verhindert werden, senkrecht zur einhüllenden Außenkontur also in radialer Richtung der Zylinderlaufbüchse ist dies jedoch oftmals nicht möglich, so daß sich der Umguß beim Erstarren von der Oberfläche des Eingußteils ablösen kann. Dies bringt bei Gußstücken, wo hohe Kräfte übertragen werden, bspw. im Bereich der Lagerstuhlbrücken von Motorblöcken, erhebliche Probleme mit sich.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Bindung zwischen Eingußteilen und Leichtmetallumguß weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch zusätzliches Strahlen der Oberflächenstrukturierung unter verdrängender Verformung Rauspitzen in den Teilflächen erzeugt werden, die im Wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur des Eingußstücks Hinterschnitte bilden, die vom Umguß ausgefüllt werden.

Mit der Erfindung wurde erkannt, daß eine makroskopische Oberflächenstrukturierung, die bspw. in der Größenordnung 0,5 bis 2 mm betragen kann jedoch nicht hierauf beschränkt ist, durch Strahlen derart aufgeraut werden kann, daß sich quer oder im wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur Hinterschnitte bilden, die dann vom Umguß ausgefüllt werden und ein Ablösen des Umgusses von der Oberfläche des Eingußteils verhindern.

Die Oberflächenstrukturierung mit zur einhüllenden Außenkontur geneigten Teilflächen kann in an sich bekannter Weise ringförmig, gewindeförmig oder in der Form von Längsrillen oder sich kreuzenden Rillen (Waffelung) oder rombenförmig, tetraederförmiger oder kegelstumpfförmig durch entsprechende Erhebungen oder Vertiefungen ausgebildet werden. Diese Strukturen können durch spanende Bearbeitung, Rollen, Walzen, Schmieden, Strangpressen oder Gießen erzeugt werden. Die Oberflächenstrukturen werden dann nach der Erfindung vorzugsweise unter Verwendung spitzkörnigen Granulats derart verdrängend verformt, daß sich in den Teilflächen Rauspitzen ausbilden, die Hinterschnitte bilden.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Größe der Rauspitzen der Hinterschnitte etwa das 0,05 bis 0,2-fache der Größe bzw. Tiefe der Oberflächenstrukturierung betragen oder anders ausgedrückt, die Oberflächenstrukturierung etwa fünf- bis zwanzigmal größer gewählt wird als die durch Strahlen erzeugten Rauigkeitsstrukturen.

Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn das Strahlen im Wesentlichen senkrecht zu den Teilflächen der Oberflächenstrukturierung durchgeführt wird. Hierdurch wird erreicht, daß eine maximale verdrängende Verformung im Bereich der Teilflächen erreicht wird. Demgegenüber hätte eine im Wesentlichen tangentiale Auftreffrichtung des Strahls auf einer Teilfläche eine weitgehend abrasive Wirkung.

Bei einer komplexstrukturierten Oberfläche wird vorgeschlagen, daß die Strahlrichtung etwa senkrecht zur einhüllenden Außenkontur des Eingußteils gewählt wird, damit sich solchenfalls ein größtmöglicher Grad an verdrängender Verformung im Bereich der Teilflächen erreichen läßt.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Zylinderlaufbüchse aus übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung;

Fig. 2 eine ausschnittsweise Vergrößerung der Oberfläche der Zylinderlaufbüchse;

Fig. 3 und 4 eine schematische Darstellung des Strahlen der Teilflächen der Oberfläche.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend an Hand einer Zylinderlaufbüchse aus übereutektischer Aluminium- Silizium-Legierung beschrieben. Die in einem separaten Gießprozeß hergestellte Zylinderlaufbüchse 2 wird bspw. durch spanabhebende Bearbeitung mit einer rillenförmigen Oberflächenstrukturierung 4 versehen, die aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Die Oberflächenstrukturierung 4 ist so ausgebildet, daß die jeweiligen Erhebungen 6 bzw. Vertiefungen 8 von in erster Näherung ebenen Teilflächen 10, 12 begrenzt werden, die zu einer imaginären einhüllenden Außenkontur 14 der Zylinderlaufbüchse 2 geneigt angeordnet sind.

Zur Verbesserung der Bindung des Eingußteils in dem Leichtmetallumguß, der im dargestellten Fall von einer gut vergießbaren untereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird, wird die Oberfläche der Zylinderlaufbüchse 2 mit einem spitzkörnigen Granulat gestrahlt. Hierbei wird das Material an der tatsächlichen geometrischen Oberfläche der Teilflächen 10, 12 derart verformt, daß im Wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur 14 Hinterschneidungen 20, 22 gebildet werden.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Strahlrichtung 16, wie in der Fig. 3 angedeutet, im Wesentlichen senkrecht zu den Teilflächen 10 verläuft. Hierbei werden die Teilflächen 12 nicht vom Strahl erfaßt. Es besteht daher nicht die Gefahr, daß das spitzkörnige Granulat auf die Teilflächen 12 im Wesentlichen tangential auftrifft und einen unerwünschten abrasiven Abtrag bewirkt. Bei einer komplexen Oberflächenstruktur oder bei einer weniger steil verlaufenden Orientierung der Teilflächen 10, 12, wie dies in Fig. 4 angedeutet ist, kann es sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Strahlrichtung 16 etwa senkrecht zur einhüllenden Außenkontur 14 der Zylinderlaufbüchse auftrifft. Das Strahlmittel wird wie durch die Pfeile 18 angedeutet von einer Teilfläche 10 reflektiert und auf die andere Teilfläche 12 geleitet. Es hinterläßt hierbei Verwerfungen bzw. Aufrauungen in den Teilflächen 10, 12, die in der Fig. 4 durch gestrichelte Linien angedeutet sind und Hinterschnitte 20, 22 ausbilden.

Durch diese zur einhüllenden Außenkontur 14 im Wesentlichen senkrechten Hinterschnitte 20, 22 wird ein Ablösen des Umgusses in radialer Richtung der Zylinderlaufbüchse verhindert.

Claims

1. Verfahren zum Eingießen von Eingußteilen, insbesondere von Zylinderlaufbüchsen, Lagerbrücken, Gewindeverstärkungen, in Leichtmetallegierung, wie z. B. Aluminium- oder Magnesiumlegierung, wobei die Eingußteile mit einer Oberflächenstrukturierung mit zur einhüllenden Außenkontur des Eingußteils senkrechten oder geneigten Teilflächen versehen werden, um beim Eingießen eine Verklammerung des Eingußteils im Umguß zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, daß durch zusätzliches Strahlen der Oberflächenstrukturierung (4) unter verdrängender Verformung Rauspitzen in den Teilflächen (10, 12) erzeugt werden, die im Wesentlichen senkrecht zur einhüllenden Außenkontur (14) des Eingußstücks Hinterschnitte (20, 22) bilden, die vom Umguß ausgefüllt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlmittel spitzkörnige Granulate verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Rauspitzen der Hinterschnitte (20, 22) etwa das 0,05 bis 0,2-fache der Größe bzw. Tiefe der Oberflächenstrukturierung beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlen im wesentlichen senkrecht zu den Teilflächen der Oberflächenstrukturierung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlen etwa senkrecht zur einhüllenden Außenkontur (14) des Eingußteils (2) durchgeführt wird.