DE19751528A1 - Verschleißfester Metallverbundwerkstoff - Google Patents

Verschleißfester Metallverbundwerkstoff

Info

Publication number
DE19751528A1
DE19751528A1 DE19751528A DE19751528A DE19751528A1 DE 19751528 A1 DE19751528 A1 DE 19751528A1 DE 19751528 A DE19751528 A DE 19751528A DE 19751528 A DE19751528 A DE 19751528A DE 19751528 A1 DE19751528 A1 DE 19751528A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
wear
fly ash
metal composite
resistant metal
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19751528A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19751528C2 (de
Inventor
Katumi Takagi
Shuji Inoue
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Publication of DE19751528A1 publication Critical patent/DE19751528A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19751528C2 publication Critical patent/DE19751528C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002Castings of light metals
    • B22D21/007Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/14Casting in, on, or around objects which form part of the product the objects being filamentary or particulate in form
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/025Casting heavy metals with high melting point, i.e. 1000 - 1600 degrees C, e.g. Co 1490 degrees C, Ni 1450 degrees C, Mn 1240 degrees C, Cu 1083 degrees C
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12014All metal or with adjacent metals having metal particles
    • Y10T428/12028Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
    • Y10T428/12049Nonmetal component
    • Y10T428/12056Entirely inorganic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12486Laterally noncoextensive components [e.g., embedded, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12736Al-base component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verschleißfesten Metallverbundwerkstoff, der in einem Element verwendet wird, das verschleißfest sein soll, wie etwa ein Zylinderblock, ein Kolben und dergleichen eines Verbrennungsmotors.
Verschleißfeste Metallverbundwerkstoffe sind bislang in einem Gleitteil eines Zylinderblocks eines Verbrennungsmotors verwendet worden. Beispielsweise ist ein derartiger verschleißfester Metallverbundwerkstoff für ein Gleitelement verwendet worden, in dem ein aus Aluminiumoxidkurzfaserstoff und Mullitpartikeln bestehender Verstärker zu Aluminium beigefügt worden ist, wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-322459 offenbart ist.
Zusätzlich ist in dem US-Patent Nr. 5228494 ein Metallverbundwerkstoff offenbart, in dem verstärkende Partikel, wie etwa Graphit, Flugasche, Ölasche oder dergleichen in eine Aluminiumschmelze gemischt wird.
Jedoch sind in den obigen früheren verschleißfesten Metallverbundwerkstoffen die folgenden Probleme vorhanden.
So sind Aluminiumkurzfaserstoff und Mullitpartikel, die in dem erstgenannten Gleitelement vorhanden sind, mit größeren Kosten verbunden. Aus diesem Grunde ist es schwierig, verschleißfeste Metallverbundwerkstoffe bei geringeren Kosten herzustellen.
Zusätzlich wird in dem letztgenannten Metallverbundwerkstoff eine Aluminiumschmelze, das verstärkende Partikel enthält, in eine Form gegossen, und ist es erforderlich, das sie gleichzeitig gerührt wird, so daß kein Konzentrationsunterschied der verstärkenden Partikel aufgrund ihrer Ausfällung beim Gießen verursacht wird. Aus diesem Grunde werden Arbeitsvorgänge beim Schmelzen kompliziert.
Ferner gibt es ein Verfahren zum Verstärken eines Vollmetallverbundwerkstoffes gemäß einem in dem US-Patent Nr. 5228494 offenbarten Verfahren. Jedoch müssen in diesem Falle nicht notwendige Metallverbundwerkstoffteile bearbeitet werden, was zu einer beschwerlichen zerspanenden Fertigung führt.
Im Hinblick auf die vorangegangen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verschleißfesten Metallverbundwerkstoff zu schaffen, der eine herausragende Verschleißfestigkeit hat und bei geringen Kosten herstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung ist ein verschleißfester Metallverbundwerkstoff, der geformte poröse Flugasche, die durch eine Formgebung von Flugasche in die gewünschte Form erhalten wird, und ein Metall aufweist, das in im inneren der geformten Flugasche vorhandene Leerstellen imprägniert ist, wobei die Flugasche an der Oberfläche exponiert ist.
Der verschleißfeste Metallverbundwerkstoff der vorliegenden Erfindung wendet Flugasche an. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung einen Beitrag zum Recycling oder zur Energieeinsparung durch Anwendung von Flugasche leisten, die ein Industrieabfall ist.
So ist der verschleißfeste Metallverbundwerkstoff geformte Flugasche, die durch Formgebung von Flugasche erhalten wurde, in der ein Metall in dem Inneren der geformten Flugasche imprägniert ist. Überdies ist die Flugasche ein hartes Material. Daher kann durch Imprägnieren eines Metalls in das Innere von geformter Flugasche, während das Skelett der geformten Flugasche aufrechterhalten wird, Flugasche in der gewünschten Position eingerichtet werden, und zwar im Vergleich mit einem Fall, in dem pulverförmige Flugasche einem Metall beigefügt wird. Insbesondere kann durch Exponieren von Flugasche an der Gleitoberfläche des Metallverbundwerkstoffes die Verschleißfestigkeit des Metallverbundwerkstoffes beachtlich verbessert werden.
Aus diesem Grunde wird die Festigkeit des Metallverbundwerkstoffes mittels geformter Flugasche erhöht und zudem deren Verschleißfestigkeit gesteigert. Wenn daher der Metallverbundwerkstoff an der Gleitoberfläche verwendet wird, kann eine herausragende Verschleißfestigkeit ausgeübt werden. Demgemäß kann die Festigkeit und die Verschleißfestigkeit des Metallverbundwerkstoffes im Vergleich mit einem Fall, in dem Flugasche in der Pulverform, ohne Formgebung, einem Metall beigefügt wird, beachtlich verbessert werden.
Erfindungsgemäß kann ein verschleißfester Metallverbundwerkstoff geschaffen werden, der eine herausragende Verschleißfestigkeit hat und bei geringen Kosten herstellbar ist.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht eines verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes in einem ersten Ausführungsbeispiel und in einem Versuch.
Fig. 2 eine Ansicht bei einem Prozeß zur Herstellung geformter Flugasche gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 3 eine Ansicht eines Prozesses zum Gießen eines verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 4 eine Ansicht einer hin- und herbewegbaren Verschleißtestmaschine im Versuch.
Fig. 5 eine Ansicht eines Verfahrens zum Gießen eines Motorblocks gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
Fig. 6 eine Ansicht eines gegossenen Motorblocks gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
Fig. 7 eine Ansicht eines Motorblocks gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel.
Die geformte Flugasche kann die gleiche Form haben, wie die des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes oder kann eine kleinere Form als die des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes haben. In dem letztgenannten Fall kann die Verschleißfestigkeit und die Festigkeit lediglich bezüglich eines Teils des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes gesteigert werden, in dem geformte Flugasche eingebettet ist.
Mit Flugasche ist eine aus feinen Makroteilchen bestehende Asche gemeint, die durch Verbrennung erzeugt wird, einschließlich Kohlenasche. Beispiele von Flugasche sind Staub und Kohlenasche, die in einem Hochofen und einem Staubsammelofen bei einer Stromversorgungsfirma, einer Gußeisenfabrik und dergleichen angesammelt werden. Flugasche ist bei sehr geringen Kosten verfügbar. Aus diesem Grunde kann der verschleißfeste Metallverbundwerkstoff bei geringen Kosten hergestellt werden. Überdies hat Flugasche generell eine Partikelgröße von 0,1 µm bis mehrere hundert µm. Um die gleichmäßigen Eigenschaften des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes zu erlangen, wird vorzugsweise Flugasche verwendet, die vor der Formgebung in eine geeignete Größe klassifiziert worden ist.
Wenn beispielsweise die Partikelgröße von Flugasche zwischen 1 bis 100 µm ist, wird eine derartige Gleitoberfläche erhalten, in der eine Aggregation von Flugasche gering ist und eine Aggressivität des Metallverbundwerkstoffes gegenüber einem Gegenstückelement ebenso gering ist.
Wenn andererseits eine Partikelgröße von Flugasche nicht größer als 1 µm ist, tritt während der Formgebung von Flugasche eine Aggregation von Flugasche auf, was zu einer Unebenheit an der Gleitoberfläche führen kann. Wenn überdies eine Partikelgröße von Flugasche 100 µm überschreitet, wird die Aggressivität des Metallverbundwerkstoffes gegenüber einem Gegenstückelement erhöht, was dazu führen kann, daß der Verschleiß des Gegenstückelements steigt.
Zusätzlich wird die Flugasche an der Oberfläche des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes exponiert. Flugasche ist härter als ein Metall. Aus diesem Grunde stützt die Flugasche den Schiebeandruck des Gegenstückelements ab, um eine Verschleißmenge des Metalls gering zu halten und um ein Festfressen an der Gleitoberfläche zu verhindern.
Die geformte Flugasche hat vorzugsweise in ihrem Inneren einen anorganischen Faserstoff. Dies verbessert die Formfähigkeit der geformten Flugasche, während die Verschleißfestigkeit des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes aufrechterhalten wird.
Der anorganische Faserstoff ist vorzugsweise Aluminiumoxidfaserstoff oder Aluminiumsilikatfaserstoff. Dies kann die Festigkeit und die Verschleißfestigkeit des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes weiter steigern.
Das Metall ist vorzugsweise eines, das aus einem oder mehreren Metallen aus der Gruppe von Aluminium (Al), Magnesium (Mg) und Kupfer (Cu) besteht. Dies kann einen verschleißfesten Metallverbundwerkstoff gewähren, der billig und leicht ist.
Ausführungsbeispiele Erstes Ausführungsbeispiel
Ausführungsbeispiele des vorliegenden verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes sind anhand der Fig. 1 bis 3 beschrieben.
Der vorliegende verschleißfeste Metallverbundwerkstoff 7 hat geformte poröse Flugasche 1, die durch Formgebung von Flugasche 11 erhalten wird, und ein Metall 2, das in Leerstellen in dem Inneren der geformten Flugasche 1 imprägniert ist. An der Gleitoberfläche 70 des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes 7 ist bis zu einem derartigen Ausmaß eine zerspanende Oberflächenfertigung durchgeführt worden, daß Flugasche 11 an der Oberfläche exponiert ist.
Der verschleißfeste Metallverbundwerkstoff 7 hat 20 Gew.-% geformte Flugasche 1 und 80 Gew.-% Metall 2.
Die geformte Flugasche 1 weist Flugasche 11 und einen anorganischen Faserstoff 12 auf. Die Flugasche hat als Komponenten 25 Gew.-% Al2O3, 60 Gew.-% SiO2, 5 Gew.-% Fe2O3, 2 Gew.-% CaO und 8 Gew.-% weiteres (MgO, K2O5, Na2O, TiO2). Als anorganischer Faserstoff 12 wird Aluminiumoxidfaserstoff verwendet.
Das Metall 2 ist eine Aluminiumspritzgußlegierung (JIS-Spezi­ fikation ADC12).
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes beschrieben.
Zunächst wurde Flugasche aus einem Staubsammler oder dergleichen genommen und in eine Partikelgröße von 1 bis 40 µm klassifiziert. Anschließend wurde gemäß Fig. 2 eine Menge an Flugasche 11 und die gleiche Menge an anorganischem Faserstoff 12 gemischt und diese Mischung beispielsweise mittels eines Schichtverfahrens in eine scheibenartige Form ausgebildet, um geformte Flugasche 1 zu erhalten.
Anschließend wurde gemäß Fig. 3 geformte Flugasche 1 in dem Gesenk 30 einer Form 3 angeordnet. Danach wurde geschmolzenes Metall 2 in das Gesenk 30 gegossen und darauf ein Druck von 600 kg/cm2 beaufschlagt, und zwar von oberhalb des Gesenks 30 mit einer oberen Seitenhälfte 31. Dadurch wurde 80 Vol.-% Aluminiumspritzgußlegierung in 20 Vol.-% geformter Flugasche eingebracht, um einen verschleißfesten Metallverbundwerkstoff zu erhalten.
Zweites Ausführungsbeispiel
In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine geformte Flugasche verwendet, die 15 Volumenteile Flugasche und 5 Gewichtsteile Aluminiumoxidfaserstoff hatte. 80 Vol.-% Aluminiumspritzguß wurde in 20 Vol.-% geformter Flugasche imprägniert.
Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Drittes Ausführungsbeispiel
In diesem Ausführungsbeispiel wurde unter Anwendung von Flugasche ohne dem Zusatz von Aluminiumoxidfaserstoff geformte Flugasche erhalten. 70 Vol.-% Aluminiumspritzgußlegierung wurden in 30 Vol.-% geformter Flugasche imprägniert.
Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel.
Viertes Ausführungsbeispiel
In diesem Ausführungsbeispiel wurde geformte Flugasche verwendet, die 15 Volumenteile Flugasche und 5 Volumenteile Aluminiumsilikatfaserstoff aufwies. 80 Vol.-% Aluminiumspritzguß wurden in 20 Vol.-% geformter Flugasche imprägniert.
Die anderen Bedingungen waren die gleichen wie die im ersten Ausführungsbeispiel.
(Vergleichsbeispiel)
Ein verschleißfester Metallverbundwerkstoff in diesem Vergleichsbeispiel wurde durch Imprägnieren von 90 Vol.-% Aluminiumspritzgußlegierung in 10 Vol.-% Aluminiumoxidfaserstoff ohne die Anwendung von Flugasche erhalten (JIS-Spezifikation ADC12).
(Versuch)
In diesem Versuch wurden die vorbeschriebenen verschleißfesten Metallverbundwerkstoffe bezüglich ihrer Verschleißfestigkeitseigenschaften bewertet.
Bei der Bewertung von Verschleißfestigkeitseigenschaften wurde ein Schmieröl an den verschleißfesten Metallverbundwerkstoffen der obigen verschiedenartigen ersten bis vierten Ausführungsbeispiele und dem Vergleichsbeispiel beschichtet. Überschüssiges Schmieröl wurde abgestreift. Anschließend wurde der Reibungskoeffizient, die Verschleißmenge und der Zeitpunkt bis zum Festfressen an der Gleitoberfläche der verschleißfesten Metallverbundwerkstoffe gemessen.
Bei der Messung wurde eine in Fig. 4 gezeigte hin- und herbewegbare verschiebbare Verschleißtestmaschine 5 verwendet. So wurde der verschleißfeste Metallverbundwerkstoff 7 an einer Refestigungsausrüstung 52 befestigt, gefolgt durch ein Erwärmen bei 100°C mit einer Wärmevorrichtung 51. Ein hin- und herbewegbares Gegenstückelement 56 wurde an der Gleitoberfläche 70 dieses verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes 7 bei einer Schubbelastung von 20 N verschoben. Das Gegenstückelement 56 wurde mit einem Halter 57 befestigt und bei einer Verschieberate von 200/min hin- und herbewegt. Als das Gegenstückelement 56 wird ein, einen Kolbenring darstellendes Material verwendet, das mit Chrom plattiertes SWOSC-V (JIS-Spezifikation) aufweist. Eine von der Befestigungsausrüstung 52 aufgenommene Belastung von dem verschleißfesten Metallverbundwerkstoff 7 wurde mittels einer Lastzelle 53 ermittelt. Ausgehend von der ermittelten Last wurde ein Reibungskoeffizient des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes 7 erhalten.
Zusätzlich wurde vor und nach dem Verschleißtest an dem verschleißfesten Metallverbundwerkstoff die Gewichtsänderung gemessen und ausgehend von der Differenz eine Verschleißmenge des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes aufgrund des Verschiebens erhalten. Eine Verschiebezeitdauer zum Verschieben des Gegenstückelements gegen die Gleitoberfläche des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes betrug 76 Minuten. Zusätzlich wurde gleichermaßen eine Verschleißmenge des Gegenstückelements erhalten.
Überdies wurde unter Anwendung der vertikalen, hin- und herbewegbaren Verschiebe-Verschleißtestmaschine das Gegenstückelement gegen die Gleitoberfläche des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes verschoben und der Zeitpunkt bis zum Festfressen an der Gleitoberfläche gemessen. Die Verschiebebedingungen waren die gleichen wie jene zum Messen des Reibungskoeffizienten.
Die Zusammensetzung der verschleißfesten Metallverbundwerkstoffe der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele und des Vergleichsbeispiels sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Gemäß Tabelle 1 hatten die erfindungsgemäßen verschleißfesten Metallverbundwerkstoffe (erstes bis viertes Ausführungsbeispiel) einen geringen Reibungskoeffizienten von 0,07 bis 0,08. Zusätzlich war eine Verschleißmenge der verschleißfesten Metallverbundwerkstoffe so gering wie nicht mehr als 5,2 mg. Es war eine lange Zeitdauer erforderlich, bis sich die Gleichoberfläche des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes festfraß.
Die Gründe dafür, warum die erfindungsgemäßen verschleißfesten Metallverbundwerkstoff die vorbeschriebenen herausragenden Eigenschaften aufweisen, sind die folgenden. Da gemäß Fig. 1 ein Teil der Flugasche 11, das ein hartes Material ist, und ein Teil eines anorganischen Faserstoffes 12 exponiert sind und an der Gleitoberfläche 70 in dem verschleißfesten Metallverbundwerkstoff 7 verstreut sind, stützen diese eine Belastung des Gegenstückelements 56 ab. Aus diesem Grunde ist eine Verschleißmenge der verschleißfesten Metallverbundwerkstoff gering. Da zusätzlich verhindert wird, daß das Gegenstückelement 56 unmittelbar mit der Aluminiumspritzgußlegierung in der Aluminiummatrix in Kontakt tritt, wird kein Festfressen an der Gleitoberfläche 70 verursacht und ist der Reibungskoeffizient gering und beständig.
Ausführungsbeispiel 5
Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Anwendungsbeispiel, in dem der erfindungsgemäße verschleißfeste Metallverbundwerkstoff auf einen Teil eines Motorblocks eines Verbrennungsmotors angewendet wird.
Ein Verfahren zur Herstellung des Motorblocks wird nachstehend beschrieben. Zunächst wird eine Form 6 zum Gießen des Motorblocks, die für ein Gießen eines Spritzgusses verwendet wird, gemäß Fig. 5 bereitgestellt. Die Form 6 hat eine ortsfeste Hälfte 62 und eine bewegbare Hälfte 61, wobei das Gesenk 610 in dem Inneren derselben vorgesehen ist. Zusätzlich sind die ortsfeste Hälfte 62 und die bewegbare Hälfte 61 mittels Stützvorrichtung 602 und 601 abgestützt.
Das Gesenk 610 ist mit Kernen 611 und 612 zur Formgebung eines Zylinderteiles und eines unteren Teiles versehen. Der Kern 611 zur Formgebung des Zylinderteils ist an der bewegbaren Hälfte 61 befestigt. Der Kern 612 zur Formgebung eines unteren Teils ist an der ortsfesten Hälfte 62 befestigt. Ein Gußeinlaß 627 zum Gießen von geschmolzenem Metall 2 ist in der ortsfesten Hälfte 62 offen.
Andererseits werden Flugasche und ein anorganischer Faserstoff gemäß Ausführungsbeispiel 1 gemischt und geformt, um geformte Flugasche 1 zu erhalten. Die geformte Flugasche 1 hat die Form eines Zylinders und hat einen Innendurchmesser mit ungefähr der gleichen Form wie jene des Zylinderteiles des Motorblocks.
Anschließend wird die geformte Flugasche 1 an dem Kern 611 zur Formgebung des Zylinderteils angebracht.
Danach wird geschmolzenes Metall 2 durch den Gußeinlaß 627 der ortsfesten Hälfte 62 in ein Fließpressrohr 626 gegossen. Druck wird langsam mittels eines Druckbeaufschlagungskolbens 628 auf das eingegossene geschmolzene Metall 2 in dem Fließpressrohr 626 in das Gesenk 610 beaufschlagt. Nachdem das geschmolzene Metall 2 in nahezu das gesamte Gesenk 610 gefüllt worden ist, wird der Druckbeaufschlagungskolben 628 weiter eingeschoben, um das geschmolzene Metall 2 mit Druck zu beaufschlagen (nicht in der Figur gezeigt).
Dieses Druckbeaufschlagen imprägniert das in das Gesenk 610 gefüllte geschmolzene Metall 2 in das Innere der Leerstellen der geformten Flugasche 1. Anschließend wird das Metall 2 verfestigt.
Dies bildet in dem Gesenk 610 einen Gußmotorblock mit einem verschleißfesten Metallverbundwerkstoff aus.
Nachdem das Metall verfestigt worden ist, wird der Gußmotorblock 71 gemäß Fig. 6 aus dem Gesenk genommen. Anschließend wird ein Teil 749 am Innendurchmesser eines Zylinderteiles 74 entlang der Linie F-F gemäß Fig. 6 zerspanend bearbeitet und gleichzeitig das zerspanend bearbeitete Metall abgetragen. Dies gewährt einen Motorblock 72, in dem Flugasche 11 an der Gleitoberfläche 70 des Zylinderteiles 74 exponiert ist.
In dem Zylinderteil 74 des Motorblocks 72 bewegt sich ein Kolben 79 mit einem daran angebrachten Kolbenring 791, der ein Gegenstückelement darstellt, hin und her. Der Kolbenring 791 verschiebt sich gegen die Gleitoberfläche 70 des Zylinderteiles 74. Die Hin- und Herbewegung 791 des Kolbens 79 wird mittels einer (nicht gezeigten) Stange, die in dem Inneren des unteren Teiles 75 des Motorblocks 72 eingerichtet ist, zu jedem betätigten Teil übertragen.
Da die Flugasche 11 in diesem Ausführungsbeispiel an der Gleitoberfläche 70 in dem Motorblock 72 exponiert ist, ist die Verschleißmenge gering. Zusätzlich verhindert die an der Gleitoberfläche 70 exponierte Flugasche 11, daß sich die Aluminiumspritzgußlegierung des Zylinderteiles 74 und der Kolbenring 791 unmittelbar berühren, daß an der Gleitoberfläche 70 kein Festfressen auftritt und daß der Reibungskoeffizient an der Gleitoberfläche 70 gering und beständig ist.
Überdies wird gemäß Fig. 5 die geformte Flugasche 1, die einen Verstärker darstellt, in die zylindrische Form vorgeformt, wobei die geformte Flugasche 1 an den Kern 611 angebracht und ein Druckgießen mittels Spritzguß durchgeführt wird. Daher können Motorblöcke in einfacher Weise gegossen werden.
Da überdies die Flugasche leicht und billig ist, können leichte Motorblöcke bei geringen Kosten erhalten werden.
Da zusätzlich die geformte Flugasche in dem Inneren des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes bei beliebiger Form und Dichte unter Imprägnierung von geschmolzenem Metall bei Anwendung geformter Flugasche eingerichtet ist, kann die Festigkeit des Motorblocks 72, insbesondere des Zylinderteiles 74, das ein Verschieben von dem Kolbenring 791 aufnimmt, gemäß Fig. 7 verbessert werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verschleißfesten Metallverbundwerkstoff zu schaffen, der eine herausragende Verschleißfestigkeit hat und mit geringen Kosten herstellbar ist.
Die vorliegende Erfindung hat die geformte poröse Flugasche 1, die durch Formgebung von Flugasche 11 in die gewünschte Form erhalten wird, und das Metall 2, das in die in dem Inneren der geformten Flugasche 1 vorhandenen Leerstellen imprägniert wird. Die Flugasche ist an der Oberfläche des verschleißfesten Metallverbundwerkstoffes 7 exponiert. Die geformte Flugasche hat vorzugsweise den anorganischen Faserstoff 12, wie etwa Aluminiumoxidfaserstoff oder dergleichen, in ihrem Inneren. Als das Metall 2 kann beispielsweise Aluminium oder dergleichen verwendet werden.

Claims (4)

1. Verschleißfester Metallverbundwerkstoff, der geformte poröse Flugasche, die durch Formgebung von Flugasche in die gewünschte Form erhalten wird, und ein Metall aufweist, das in im Inneren der geformten Flugasche vorhandene Leerstellen imprägniert wird, wobei die Flugasche an der Oberfläche exponiert ist.
2. Verschleißfester Metallverbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei die geformte Flugasche in ihrem Inneren einen anorganischen Faserstoff aufweist.
3. Verschleißfester Metallverbundwerkstoff nach Anspruch 2, wobei der anorganische Faserstoff ein Aluminiumoxidfaserstoff oder ein Aluminiumsilikatfaserstoff ist.
4. Verschleißfester Metallverbundwerkstoff nach Anspruch 1, wobei das Metall eines ist, das aus einem oder mehreren Metallen aus der Gruppe von Aluminium (Al), Magnesium (Mg) und Kupfer (Cu) besteht.
DE19751528A 1996-11-21 1997-11-20 Verschleißfester Metallverbundwerkstoff Expired - Fee Related DE19751528C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8327897A JPH10152734A (ja) 1996-11-21 1996-11-21 耐摩耗性金属複合体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19751528A1 true DE19751528A1 (de) 1998-05-28
DE19751528C2 DE19751528C2 (de) 2002-12-12

Family

ID=18204221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19751528A Expired - Fee Related DE19751528C2 (de) 1996-11-21 1997-11-20 Verschleißfester Metallverbundwerkstoff

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5989729A (de)
JP (1) JPH10152734A (de)
DE (1) DE19751528C2 (de)
FR (1) FR2755981B1 (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO312113B1 (no) * 1999-03-10 2002-03-18 Volvo Personvagnar Ab Fremgangsmåte ved overflatebehandling av friksjonselementer, samt friksjonselement
US20100056356A1 (en) * 2008-08-29 2010-03-04 Robl Thomas L Methodology and technology for the production of improved coal derived fly ash for the production of metal matrix composites
DE102010042402A1 (de) * 2010-10-13 2012-04-19 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings mit eingelagerten Partikeln
CN104762508A (zh) * 2015-03-23 2015-07-08 蚌埠市鸿安精密机械有限公司 一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料及其制备方法
CN110551912A (zh) * 2018-06-01 2019-12-10 台湾海洋大学 铝基飞灰复合材料的制造方法
CN111318676A (zh) * 2018-12-13 2020-06-23 洪江市三兴冶金炉料有限责任公司 一种高速钢模铸保护渣及其制备方法
US20220144706A1 (en) * 2020-11-06 2022-05-12 Semplastics EHC, LLC High strength, tough, coal and coal by-product based composite ceramics

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5260222A (en) * 1975-09-30 1977-05-18 Honda Motor Co Ltd Method of manufacturing fibre reinforced composite
US4489138A (en) * 1980-07-30 1984-12-18 Sumitomo Chemical Company, Limited Fiber-reinforced metal composite material
US4465741A (en) * 1980-07-31 1984-08-14 Sumitomo Chemical Company, Limited Fiber-reinforced metal composite material
EP0074067B1 (de) * 1981-09-01 1986-01-29 Sumitomo Chemical Company, Limited Verfahren zur Herstellung von faserverstärktem metallischem Verbundmaterial
DE3525122A1 (de) * 1985-07-13 1987-01-15 Iwan Dr Kantardjiew Verfahren zur herstellung eines verbundwerkstoffes aus metall und kurzfasern
EP0223478B1 (de) * 1985-11-14 1992-07-29 Imperial Chemical Industries Plc Faserverstärkter Verbundwerkstoff mit Metallmatrix
IN168301B (de) * 1986-09-02 1991-03-09 Council Scient Ind Res
US4888054A (en) * 1987-02-24 1989-12-19 Pond Sr Robert B Metal composites with fly ash incorporated therein and a process for producing the same
EP0280830A1 (de) * 1987-03-02 1988-09-07 Battelle Memorial Institute Verfahren zur Herstellung von faser- oder teilchenverstärkten, gegossenen Metallverbundwerkstoffen oder Metallegierungsverbundwerkstoffen
JPH01252741A (ja) * 1988-04-01 1989-10-09 Ube Ind Ltd 繊維強化複合材料
US4963439A (en) * 1988-04-19 1990-10-16 Ube Industries, Ltd. Continuous fiber-reinforced Al-Co alloy matrix composite
DE4115057A1 (de) * 1991-05-08 1992-11-12 Austria Metall Verfahren und einrichtung zum infiltrieren von geschmolzenem metall
US5228494A (en) * 1992-05-01 1993-07-20 Rohatgi Pradeep K Synthesis of metal matrix composites containing flyash, graphite, glass, ceramics or other metals
US5536686A (en) * 1992-10-20 1996-07-16 The Research Foundation Of State University Of New York At Buffalo Phosphate binders for metal-matrix composites
JP3102205B2 (ja) * 1993-05-13 2000-10-23 トヨタ自動車株式会社 アルミニウム合金製摺動部材
US5514480A (en) * 1993-08-06 1996-05-07 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Metal-based composite
DE4331159C1 (de) * 1993-09-14 1995-05-18 Fuenders Dieter Dr Ing Verfahren zur Herstellung synthetischer Einsatzstoffe für den Einsatz in der Eisen-, Stahl- und Gießereiindustrie
US5711362A (en) * 1995-11-29 1998-01-27 Electric Power Research Institute Method of producing metal matrix composites containing fly ash

Also Published As

Publication number Publication date
FR2755981B1 (fr) 1999-12-03
FR2755981A1 (fr) 1998-05-22
DE19751528C2 (de) 2002-12-12
US5989729A (en) 1999-11-23
JPH10152734A (ja) 1998-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68913800T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Verbundmetall unter Beschleunigung der Infiltration des Matrix-Metalls durch feine Teilchen eines dritten Materials.
EP0449356B1 (de) Einzelzylinder bzw. Mehrzylinderblock
DE3817350C2 (de)
EP1815124B1 (de) Verfahren zur herstellung eines kolbens fuer einen verbrennungsmotor
DE3444407C2 (de)
DE4105657C2 (de) Gleit- bzw. Schiebematerial und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69219552T2 (de) Mit Nickel überzogene Vorform aus Kohlenstoff
DE2644272A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von mit fasern verstaerkten erzeugnissen
DE19635326C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Leichtlegierungs-Verbundstoffelementes
DE3607427C2 (de) Verfahren zur Herstellung des Kolbens einer Verbrennungskraftmaschine sowie dieser Kolben
DE4328619C2 (de) Partiell verstärktes Al-Gußbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0670441A1 (de) Gleitlagerung
EP0184864A1 (de) Gegossene Bauteile für Brennkraftmaschinen mit eingegossenen Bewehrungskörpern sowie Verfahren zur Herstellung der Verbindung zwischen den Bauteilen und den Bewehrungskörpern
DE102006051200A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Körpers aus Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen
DE3801847A1 (de) Verfahren zur herstellung von kolben fuer brennkraftmaschinen sowie kolben, insbesondere hergestellt durch dieses verfahren
DE19751528C2 (de) Verschleißfester Metallverbundwerkstoff
DE19606689B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbunderzeugnisses auf Basis eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetallegierung
AT404567B (de) Düse zum giessen von geschmolzenem stahl
DE60032728T2 (de) Kolben mit einem metallischen verbundwerkstoff
DE68909522T2 (de) Metall-Matrix-Verbundschleudergiessen.
DE4112693A1 (de) Verfahren zur herstellung eines oertlich verstaerkten aluminiumlegierungs-verbundmaterials
DE10352453A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
EP2033757A1 (de) Verfahren zur und Formwerkzeug für die Herstellung von Bauteilen, insbesondere aus Faserverbundwerkstoffen
DE4123677A1 (de) Faserformkoerper und verfahren zu seiner herstellung sowie verwendung des formkoerpers zur herstellung faserverstaerkter aluminium-gussteile
EP0951574B1 (de) Metall-keramisches konstruktionselement - sein aufbau und seine herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee