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DE69216018T2 - Iron-based lining to be cast - Google Patents

Iron-based lining to be cast

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Publication number
DE69216018T2
DE69216018T2 DE1992616018 DE69216018T DE69216018T2 DE 69216018 T2 DE69216018 T2 DE 69216018T2 DE 1992616018 DE1992616018 DE 1992616018 DE 69216018 T DE69216018 T DE 69216018T DE 69216018 T2 DE69216018 T2 DE 69216018T2
Authority
DE
Germany
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grooves
aluminum
sleeve
cylindrical surface
cast
Prior art date
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Application number
DE1992616018
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German (de)
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DE69216018D1 (en
Inventor
Robert Anthony Martin
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Ford Werke GmbH
Original Assignee
Ford Werke GmbH
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Publication date
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B22D19/0009Cylinders, pistons
    • 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
    • B22D19/0081Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eingegossene Buchsen mit einem Boden aus Eisen und auf eine Methode zum Giessen eines Zylinderblocks der solche Buchsen hat.This invention relates to cast-in liners having an iron bottom and to a method of casting a cylinder block having such liners.

Die Verbindung von Teilen mit Böden aus Eisen mit einer umgebenden Masse aus leichterem Metall ist ein ständiges Problem für Erzeugnisse gewesen, die hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt werden, wie zum Beispiel ein Verbrennungsmotorblock aus Aluminium, der Buchsen mit Böden aus Eisen hat.Bonding parts with iron bottoms to a surrounding mass of lighter metal has been a persistent problem for products subjected to high operating temperatures, such as an aluminum internal combustion engine block having iron bottom bushings.

Das frühere Fachwissen hat hauptsächlich eine der zwei Lösungen für dieses Problem befolgt: metallurgische Verbindung oder mechanische Verbindung.Previous expertise has mainly followed one of two solutions to this problem: metallurgical joining or mechanical joining.

Obwohl die metallurgische Verbindung nicht vollständig verstanden wird, hat sie sich als erfolglos erwiesen, möglicherweise weil das leichtere Metall, wie zum Beispiel Aluminium, sehr dazu neigt abzukühlen und einen Oxydbelag an der Schnittstelle von mindestens irgendeinem kleineren Abschnitt zu bilden. Bei komplizierten Giessvorgängen, wie zum Beispiel bei Motorböcken aus Aluminium, die Wassermäntel mit komplizierten Formen und eine Anzahl dünnwandiger Zylinderwände haben, erweist sich die Fähigkeit, das Aluminium bei genügend hoher Temperatur zu halten, bei 100 % der Schnittstelle mit einer Buchse, als äusserst schwierig. Da sich Aluminium vollständig erhärtet, bewegt es sich (schrumpft) und blättert deshalb mindestens an lenem kleineren Abschnitt ab. Daraus ergibt sich eine verminderte Wärmeübertragungs-Eigenschaft für den Block, weshalb diese Technik kommerziell nicht genutzt werden kann. Bestenfalls liegt das Aluminium nur bis zu 80 % - 85 % an der Schnittstellenwand der Buchse mit einem Boden aus Eisen entlang auf.Although the metallurgical bond is not fully understood, it has proven unsuccessful, possibly because the lighter metal, such as aluminum, has a strong tendency to cool and form an oxide scale at the interface of at least some minor section. In complicated castings, such as aluminum engine blocks, which have water jackets of complicated shapes and a number of thin-walled cylinder walls, the ability to maintain the aluminum at a sufficiently high temperature at 100% of the interface with a liner is extremely difficult. As aluminum fully hardens, it moves (shrinks) and therefore spalls at least some minor section. This results in a reduced heat transfer characteristic for the block, and this technique cannot be used commercially. At best, the aluminum only lies up to 80% - 85% along the interface wall of the liner with an iron bottom.

Für eine metallurgische Verbindung wurden Zwischenbeschichtungen aus Zinklegierungen (siehe das U.S. Patent 2 634 469) vorgeschlagen, aber sie haben sich für eine Massenherstellung von Motorblöcken als wirtschaftlich unrentabel erwiesen.Intermediate coatings of zinc alloys have been proposed for metallurgical bonding (see U.S. Patent 2,634,469), but they have proven to be economically unviable for mass production of engine blocks.

Als hybride Lösung wurde eine Art mechanischer Verbindung im früheren Fachwissen angestrebt, die zu der metallurgischen Verbindung, die erreicht werden kann, hinzugefügt wird. In einem Beispiel ( U.S. Patent 3 069 209) wurde die Schnittstellenoberfläche der Buchsen aus Gusseisen durch spitze Ausstülpungen uneben gemacht, wenn derartige Buchsen herkömmlicherweise durch Giessvorgänge geformt wurden ; derartige Ausstülpungen wirken als längliche und peripherische mechanische Verbindungen, wenn Aluminium unter Hochdruck (Druckguss) um sie herum gegossen wird. Hochdruck ist immer erforderlich, um das Aluminium durch solche Ausstülpungen zu bewegen und er bewirkt noch, dass sich Aluminium gegen die ursprüngliche äussere Wand der Buchse legt. Die maschinell bearbeitete glatte Wand der Buchse wird zu Vertiefungen zwischen den Ausstülpungen. Da ein schnelles Füllen der Form bei Hochdruck erforderlich ist, um ein frühzeitiges Erstarren zu verhindern, ist eine derartige Technik für das Giessen von Motorblöcken aus Aluminium bei Niederdruck (im Bereich von 14 - 35 kpa (2-5 psi)) unbrauchbar und die Füllzeiten für die Form betragen im Durchschnitt eine - halbe Minute.As a hybrid solution, some form of mechanical bonding has been sought in the prior art, in addition to the metallurgical bonding that can be achieved. In one example (U.S. Patent 3,069,209), the interface surface of cast iron bushings has been made uneven by sharp protuberances when such bushings were traditionally formed by casting operations; such protuberances act as elongated and peripheral mechanical bonds when aluminum is cast around them under high pressure (die casting). High pressure is always required to move the aluminum through such protuberances and it still causes aluminum to lie against the original outer wall of the bushing. The machined smooth wall of the bushing becomes depressions between the protuberances. Since rapid mold filling at high pressure is required to prevent premature solidification, such a technique is unsuitable for casting aluminum engine blocks at low pressure (in the range of 14 - 35 kPa (2-5 psi)) and mold filling times average one to half a minute.

In einem anderen hybriden Breispiel (U.S. Patent 3 401 026) wurde eine unregelmässige äussere Oberfläche einer Buchse aus Gusseisen für eine Bremstrommel aus Aluminium benutzt, um irgendeine existierende Zylinderverbindung zu erhöhen, indem die Buchse eingegossen wurde. Der Typ der benutzten unregelmässigen Oberfläche wurde nicht erwähnt, aber der Bedarf an Hochschall-Schwingungen des geschmolzenen Aluminiums während des Giessvorgangs, zur Schaffung eines intensiven Aushöhlungsbereichs, der Aluminium an der unregelmässigen Oberfläche entlang drängt, um gutes Befeuchten zu erreichen, wurde ausführlich erwähnt. Ein derartiger Schwingungsapparat wäre zum Giessen eines Motorblocks aus Aluminium mit einer Vielzahl innerer Buchsen unbrauchbar.In another hybrid example (U.S. Patent 3,401,026), an irregular outer surface of a cast iron bushing for an aluminum brake drum was used to augment some existing cylinder joint by casting the bushing in. The type of irregular surface used was not mentioned, but the need for high-frequency vibration of the molten aluminum during the casting process to create an intense cavity area that forces aluminum along the irregular surface to achieve good wetting was mentioned in detail. Such a vibration apparatus would be useless for casting an aluminum engine block with a multitude of internal bushings.

Es ist erforderlich, eine Methode zu finden, die im wesentlichen ein 100 %iges Aufliegen des geschmolzenen Aluminiums auf der äusseren Oberfläche der eingegossenen Buchse mit einem Boden aus Eisen in einem Aluminiumblock für Giesstechniken bei Niedrigdruck gewährleistet, wobei diese Methode keine zusätzlichen Beschichtungen oder besondere Ausrüstungen während des Giessvorgangs erfordert, um ein derartiges Ergebnis zu erreichen.It is necessary to find a method that essentially allows 100% of the molten aluminum to be deposited on the outer surface of the cast-in sleeve with an iron base in an aluminum block for low-pressure casting techniques, whereby this method does not require any additional coatings or special equipment during the casting process to achieve such a result.

In einem ersten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um einen eingegossenen Buchseneinbau, der beim Giessen von hohlen Aluminiumteilen bei Niedrigdruck benutzt wird, der Einbau ist durch einen Zylinderkörper mit einem Boden aus Eisen gekennzeichnet, der eine zylinderförmige Oberfläche mit einem aufgedrückten, sich wiederholenden Modell gekreuzter Gruppen von Hinterschliffnuten hat, wobei die Bahn jeder Nute eine Spirale an einer derartigen Oberfläche entlang ist, wobei der Zwischenraum zwischen derartigen Nuten und der Tiefe derartiger Nuten einheitlich geregelt wird, um den Nuten zu ermöglichen, als Eingusstrichter für das geschmolzene Aluminium während des Giessvorgangs bei Niedrigdruck des Aluminiums einzuwirken, was das Aufliegen des Aluminiums auf der ganzen Oberfläche entlang ermöglicht.In a first aspect, the invention is an in-molded bushing assembly used in low pressure casting of hollow aluminum parts, the assembly being characterized by a cylinder body with a bottom made of iron having a cylindrical surface with an impressed repeating pattern of crossed groups of relief grooves, the path of each groove being a spiral along such surface, the spacing between such grooves and the depth of such grooves being uniformly controlled to enable the grooves to act as pouring funnels for the molten aluminum during the low pressure casting of the aluminum, allowing the aluminum to rest along the entire surface.

Die Tiefe der Nuten liegt vorteilhaft im Bereich von 0,05 bis 0,10 cm (0,02 - 0,04 inch) ; der Zwischenraum zwischen den Nuten liegt vorteilhaft bei 0,05 - 0,75 cm (0,20-0,30 inch) ; und die Breite jeder dieser Nuten liegt im Bereich von 0,05-0,10 cm (0,02-0,04 inch). Der Winkel, der zwischen den sich kreuzenden Gruppen von Nuten liegt, befindet sich vorzugsweise im Bereich von 350 - 550 Vorzugsweise ist die aufgedrückte Oberfläche die äussere zylinderförmige Oberfläche der Buchse, während deren innere zylinderförmige Oberfläche glatt ist.The depth of the grooves is preferably in the range of 0.05 to 0.10 cm (0.02 - 0.04 inches); the spacing between the grooves is preferably 0.05 - 0.75 cm (0.20 - 0.30 inches); and the width of each of these grooves is in the range of 0.05 - 0.10 cm (0.02 - 0.04 inches). The angle between the intersecting groups of grooves is preferably in the range of 350 - 550. Preferably, the impressed surface is the outer cylindrical surface of the bushing, while the inner cylindrical surface thereof is smooth.

Ein zweiter Aspekt dieser Erfindung betrifft eine Methode für das Giessen eines Zylinderblocks aus Aluminium, in dem sich eine derartige Buchse befindet, wobei die Methode beinhaltet (a) das Aufdrücken einer äusseren zylinderförmigen Oberfläche auf jede Hülse einer Vielzahl gegossener Hülsen mit Böden aus Eisen, wobei jede Hülse so ausgelegt ist, dass sie eine Schnittstelle mit dem dagegenliegenden gegossenen Aluminium bildet, wobei jede Hülse ein durchgestochenes Modell mit leicht ausgehöhlten Nuten hat, wobei jede Nute eine Spirale um die zylinderförmige Oberfläche hat, wobei derartige Nuten so dimensioniert sind und auseinander liegen, dass sie den Transfer von geschmolzenem Aluminium während des Füllens bei Niedrigdruck der Form, die solche Nuten enthält, sowie das Aufliegen des Aluminiums im wesentlichen entlang der ganzen zylinderförmigen Oberfläche gewährleistet und (b) die Buchse in einer derartigen Form zu installieren und Aluminium bei Niedrigdruck hineinzuführen, um den besagten Zylinderblock aus Aluminium zu formen.A second aspect of this invention relates to a method of casting an aluminum cylinder block having such a sleeve therein, the method comprising (a) pressing an outer cylindrical surface onto each of a plurality of cast iron bottomed sleeves, each sleeve being adapted to interface with the opposing cast aluminum, each sleeve having a pierced pattern with slightly hollowed grooves, each groove having a spiral around the cylindrical surface, such grooves being dimensioned and spaced to facilitate the transfer of molten aluminum during low pressure filling of the mold containing such grooves and the seating of the aluminum substantially along the entire cylindrical surface and (b) to install the sleeve in such a form and to feed aluminium thereinto at low pressure to form said aluminium cylinder block.

Das Aufdrücken kann durch maschinelle Bearbeitung der vorgefertigten Hülse erfolgen oder durch Aufdrücken von Ausbuchtungen in die Hülse während des Wälzens oder der Herstellung solcher HülsenThe pressing can be done by machining the prefabricated sleeve or by pressing bulges into the sleeve during the rolling or production of such sleeves

Die Erfindung wird jetzt als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, von denenThe invention will now be described in more detail by way of example with reference to the accompanying drawings, of which

Figur 1 ein Perspektivplan einer Buchse aus Eisen ist, die nach den Prinzipien dieser Erfindung ausgelegt ist;Figure 1 is a perspective plan of an iron bushing constructed in accordance with the principles of this invention;

Figur 2 ein vergrösserter Plan der Gruppe der Nuten ist, der an dem eingekreisten Bereich A von Figur 1 entlang genommen wurdeFigure 2 is an enlarged plan of the group of grooves taken along the encircled area A of Figure 1

Figur 3 ein vergrösserter Querschnitt ist, der radial durch die Wand der Buchse genommen wurde ; undFigure 3 is an enlarged cross-section taken radially through the wall of the bushing; and

Figur 4 eine Querschnitts-Aufrisszeichnung eines als V gestalteten Aluminiumblocks für einen Verbrennungsmotor ist, der die Buchsen darstellt, die nach der Methode dieser Erfindung gegossen wurden.Figure 4 is a cross-sectional elevation drawing of a V-shaped aluminum block for an internal combustion engine showing the liners cast according to the method of this invention.

Das Eingiessen von Zylinderbuchsen aus Eisen in einen Zylinderblock aus Aluminium gilt als Routine, wenn der Block durch Druckguss bei Hochdruck hergestellt wird. Geschmolzenes Metall wird unter Hochdruck während einer kurzen Zeitspanne eingespritzt, um das Aufliegen des Aluminiums gegen die Buchse aus Eisen zu erleichtern. Aber für Giessvorgänge wie zum Beispiel Schwerpunkt- oder Niedrigdruck-Giessen, bei denen das Füllen der Form über eine verhältnismässig lange Zeit erfolgt und bei wenig oder gar keinem Druck stattfindet, wird das Eingiessen von Buchsen als äusserst schwierig angesehen. Diese Erfindung liefert ein einziges durchgestossenes Modell von Nuten auf der Oberfläche der Buchse aus Eisen, das mit dem Aluminium eine Schnittstelle bilden soll, wobei ein derartiges Modell den Durchfluss von geschmolzenem Aluminium gegen die Zylinderbohrungs-Buchsenoberfläche aus Eisen ermöglicht, um das Problem des Erhärtens und der damit auftretenden Oxydbildung zu vermeiden.The casting of iron cylinder liners into an aluminum cylinder block is considered routine when the block is manufactured by high pressure die casting. Molten metal is injected under high pressure for a short period of time to facilitate the seating of the aluminum against the iron liner. But for casting operations such as gravity or low pressure casting, where the filling of the mold takes place over a relatively long time and at little or no pressure, the casting of liners is considered extremely difficult. This invention provides a single pierced pattern of grooves on the surface of the iron liner to interface with the aluminum, such pattern allowing the flow of molten aluminum against the iron cylinder bore liner surface to avoid the problem of hardening and consequent oxide formation.

Die Buchse 20 mit dem Boden aus Eisen hat einen Zylinderkörper B, der mit einer äusseren Oberfläche 10 und einer inneren zylinderförmigen Oberfläche 11 versehen ist, sowie einem Modell C, das auf die äussere zylinderförmige Oberfläche 10 aufgedrückt ist, wobei das besagte Modell aus gekreuzten Gruppen 12 und 13 von Hinterschliffnuten 14 besteht. Die Nuten dienen dazu, einheitlich als Eingusstrichter für das geschmolzene Aluminium während des Niedrigdruckgiessens zu funktionieren, um das Aufliegen des Aluminiums an der ganzen zylinderförmigen Oberfläche 10 entlang zu ermöglichen.The iron-bottomed bushing 20 has a cylindrical body B provided with an outer surface 10 and an inner cylindrical surface 11, and a pattern C pressed onto the outer cylindrical surface 10, said pattern consisting of crossed groups 12 and 13 of relief grooves 14. The grooves serve to function uniformly as pouring funnels for the molten aluminum during low-pressure casting to enable the aluminum to rest along the entire cylindrical surface 10.

Die Nuten bilden ein diamantförmiges, geflochtenes Modell, wobei der seitliche Zwischenraum 15 zwischen nebeneinander liegenden Nuten im Bereich von 0,5 - 0,75 cm (0,20 - 0,30 inch) liegt, wobei die Tiefe 16 jeder Nute im Bereich von 0,05 - 0,10 cm (0,02 - 0,04 inch) liegt und es wünschenswert ist, dass die Breite 17 jeder Nute im Bereich von 0,5 - 0,75 cm (0,20 - 0,30 inch) liegt. Der Winkel 18, der sich zwischen den quer liegenden oder sich kreuzenden Nuten befindet, liegt im Bereich von 35º - 55ºThe grooves form a diamond-shaped, braided pattern, with the lateral space 15 between adjacent grooves being in the range of 0.5 - 0.75 cm (0.20 - 0.30 inch), the depth 16 of each groove being in the range of 0.05 - 0.10 cm (0.02 - 0.04 inch), and it is desirable that the width 17 of each groove be in the range of 0.5 - 0.75 cm (0.20 - 0.30 inch). The angle 18 which is between the transverse or crossing grooves is in the range of 35º - 55º

Das Modell wird auf die äussere zylinderförmige Oberfläche aufgedrückt, entweder durch maschinelle Bearbeitung des Modells wenn die Hülse rotiert wird oder das Modell kann durch Ausbuchtungen in der Buchse während des Wälzens oder Giessens der Buchse geformt werden. Die Nuten in leder Gruppe sind spiralenförmig um die äussere Oberfläche der Buchse angeordnet dies ist vorteilhaft, wenn die Buchse in Schrägstellung gebracht wird, wie es auf Figur 4 für einen als V ausgelegten Aluminiumblock dargestellt wird. In einer derartigen Auslegung liegt ein Satz Nuten etwas waagerecht im Verhältnis zu einer senkrechten Ebene 21 und der andere Satz Nuten liegt näher zur senkrechten Ebene, da sie sich um die äussere Oberfläche der Buchse wickeln.The pattern is impressed onto the outer cylindrical surface, either by machining the pattern as the sleeve is rotated or the pattern may be formed by bulges in the bush during rolling or casting of the bush. The grooves in each group are arranged in a spiral pattern around the outer surface of the bush this is advantageous when the bush is inclined as shown in Figure 4 for a V-shaped aluminum block. In such a design one set of grooves is slightly horizontal with respect to a vertical plane 21 and the other set of grooves is closer to the vertical plane as they wrap around the outer surface of the bush.

Eine Giessmethode für derartige Buchsen beinhaltet: (a) das Aufdrücken einer äusseren zylinderförmigen Oberfläche einer Hülse mit einem Boden aus Eisen, die so ausgelegt ist, dass sie eine Schnittstelle mit gegossenem Aluminium gegen sie bilden soll, wobei die Hülse ein durchgestossenes Modell hohler Nuten hat, wobei jede Nute eine Spirale um die zylinderförmige Oberfläche bildet, wobei die Nuten derartig dimensioniert sind und im Abstand zueinander liegen, dass der Transfer von geschmolzenem Aluminium während des Füllens der Form, die die Hülse enthält, bei Niedrigdruck gewährleistet wird und das Aufliegen des Aluminiums an im wesentlichen der ganzen zylinderförmigen Oberfläche ermöglicht wird ; und (b) das Installieren der Buchse in einer derartigen Form und das Einfüllen von Aluminium bei Niedrigdruck in sie, um den gewünschten Aluminiumguss zu bilden. Der in einer derartigen Methode ausgeübte Druck liegt im Bereich von 14 - 35 kpa (2 - 5 psi) und die Temperatur des geschmolzenen Aluminiums liegt im Bereich von 690º C (1275º F). Wegen des Modells der Nuten und ihrer kritischen Dimension, fällt das geschmolzene Aluminium nicht unter eine Flüssigkeitstemperatur während des Füllens der Form und erstarrt nicht frühzeitig, wenn es durch alle Spalte der zylinderförmigen Oberfläche der Buchse fliesst.A method of casting such bushings involves: (a) forging an outer cylindrical surface of a sleeve having a bottom of iron and adapted to interface with cast aluminium thereagainst, the sleeve having a pierced pattern of hollow grooves, each groove forming a spiral around the cylindrical surface, the grooves being dimensioned and spaced apart to ensure the transfer of molten aluminium during filling of the mould containing the sleeve at low pressure and to ensure the support of the aluminium against substantially the entire cylindrical surface; and (b) installing the bushing in such a mold and pouring aluminum into it at low pressure to form the desired aluminum casting. The pressure applied in such a method is in the range of 14 - 35 kPa (2 - 5 psi) and the temperature of the molten aluminum is in the range of 690º C (1275º F). Because of the pattern of the grooves and their critical dimension, the molten aluminum does not fall below a liquid temperature during mold filling and does not prematurely solidify as it flows through all the gaps of the cylindrical surface of the bushing.

Wenn die Nuten so ausgelegt sind, dass ihre Tiefe einen Überschuss von 0,10 cm (0,04 inch) hat, neigt das Aluminium zum Erhärten oder zur Bildung eines Meniskus, der charakteristisch für Probleme im Zusammenhang mit dem früheren Fachwissen ist. Wenn die Tiefe weniger als 0,05 cm (0,02 inch) beträgt, ist es sehr unwahrscheinlich, dass ein Eingusstrichter-Effekt für das geschmolzene Aluminium entsteht. Wenn der Zwischenraum zwischen den Nuten mehr als 0,75 cm (0,3 inch) beträgt, wird die Fähigkeit Aluminium durch die normale zylinderförmige Oberfläche zu legen verhindert, während ein Zwischenraum zwischen den Nuten der niedriger als 0,5 cm (0,20 inch) ist, das Füllen aller Nuten mit geschmolzenem Aluminium erschwert, wegen des fehlenden Drucks, der das Aluminium durch eine grössere Anzahl von Nuten leiten muss. Der Endeffekt dieser Erfindung erreicht im wesentlichen ein 100 %iges Aufliegen des Aluminiums gegen die Buchse mit einem Boden aus Eisen, nach derm Abschluss der Giesstechnik bei Niedrigd ruck. Durch "Aufliegen" wird hier gemeint : die Quantität des engen Kontakts zwischen der äusseren Oberfläche der Buchse aus Eisen und dem Aluminiumzylinder, der die Buchse umgibt.If the grooves are designed so that their depth exceeds 0.10 cm (0.04 inch), the aluminum tends to harden or form a meniscus, which is characteristic of problems associated with the previous expertise. If the depth is less than 0.05 cm (0.02 inch), it is very unlikely that a sprue effect will occur for the molten aluminum. If the gap between the grooves is more than 0.75 cm (0.3 inch), the ability of aluminum to pass through the normal cylindrical surface is prevented, while a gap between the grooves less than 0.5 cm (0.20 inch) makes it difficult to fill all the grooves with molten aluminum due to the lack of pressure required to force the aluminum through a larger number of grooves. The end effect of this invention essentially achieves 100% abutment of the aluminum against the iron-bottomed bushing after completion of the low pressure casting process. By "abutment" we mean the amount of intimate contact between the outer surface of the iron bushing and the aluminum cylinder surrounding the bushing.

Claims (10)

1 Eine eingegossene Buchse mit einem Boden aus Eisen, die beim Giessen von hohlen Teilen aus Aluminium bei Niedrigdruck benutzt wird, wobei der Einbau beinhaltet : einen Zylinderkörper (B) mit einem Boden aus Eisen, der eine zylinderförmige Oberfläche (10) hat, auf die ein sich wiederholendes Modell (C) von gekreuzten Gruppen (12, 13) von Hinterschliffnuten (14) aufgedrückt ist, wobei die Bahn jeder Nute eine Spirale um die besagte Oberfläche (10) bildet, wobei der Zwischenraum zwischen den besagten Nuten (14) und der Tiefe der besagten Nuten einheitlich geregelt wird, um den Nuten zu ermöglichen, als Einguskanäle für das geschmolzene Aluminium während eines derartigen Giessvorgangs bei Niedrigdruck zu wirken, wobei das Aufl iegen des Aluminiums im wesentlichen an der ganzen besagten Oberfläche entlang ermöglicht wird.1 A cast-in sleeve with an iron bottom for use in low pressure casting of hollow aluminum parts, the assembly comprising: a cylinder body (B) with an iron bottom having a cylindrical surface (10) on which is impressed a repeating pattern (C) of crossed groups (12, 13) of relief grooves (14), the path of each groove forming a spiral around said surface (10), the spacing between said grooves (14) and the depth of said grooves being uniformly controlled to enable the grooves to act as sprues for the molten aluminum during such low pressure casting operation, allowing the aluminum to rest substantially along the entirety of said surface. 2. Eine Buchse nach Anspruch 1, in der die Tiefe jeder der besagten Nuten im Bereich von 0,05 - 0,10 cm (0,02 - 0,04 inch) liegt.2. A bushing according to claim 1, wherein the depth of each of said grooves is in the range of 0.05 - 0.10 cm (0.02 - 0.04 inches). 3. Eine Buchse nach Anspruch 1, in der sich die besagten Nuten zueinander in einem Abstand befinden, der im Bereich von 0,5 - 0,75 cm (0,20 - 0,30 inch) liegt.3. A bushing according to claim 1, in which said grooves are spaced apart from one another by a distance in the range of 0.5 - 0.75 cm (0.20 - 0.30 inch). 4. Eine Buchse nach Anspruch 1, in der der Winkel, der sich zwischen den querliegenden Gruppen von Nuten befindet, im Bereich von 350 - 550 liegt.4. A bushing according to claim 1, in which the angle between the transverse groups of grooves is in the range 350 - 550. 5. Eine Buchse nach Anspruch 2, in der sich die Weite jeder der besagten Nuten im Bereich von 0,05 - 0,1 cm (0,02 - 0,04 inch) befindet.5. A bushing according to claim 2, wherein the width of each of said grooves is in the range of 0.05 - 0.1 cm (0.02 - 0.04 inches). 6. Eine Buchse nach Anspruch 1, in der die besagte aufgedrückte Oberfläche die äussere zylinderförmige Oberfläche der besagten Buchse ist und die innere zylinderförmige Oberfläche glatt ist.6. A bushing according to claim 1, wherein said impressed surface is the outer cylindrical surface of said bushing and the inner cylindrical surface is smooth. 7. Eine Buchse nach Anspruch 1, in der das besagte aufgedrückte Modell ein durchstochenes Aussehen aufweist.7. A socket according to claim 1, in which said pressed pattern has a pierced appearance. 8. Eine Methode zum Giessen eines Zylinderblocks aus Aluminium mit eingegossenen Buchsen mit Böden aus Eisen, die beinhaltet:8. A method of casting an aluminum cylinder block with cast-in liners with iron bottoms, which includes: (a) das Aufdrücken einer äusseren zylinderförmigen Oberfläche auf jede Hülse einer Vielzahl von gegossenen Hülsen mit Böden aus Eisen, wobei jede Hülse so ausgelegt ist, dass sie eine Schnittstelle mit dem gegossenen Aluminium gegen sie bildet, wobei jede Hülse ein durchstochenes Modell hohler Nuten aufweist, wobei jede Nute eine Spirale um die zylinderförmige Oberfläche bildet, wobei die Nuten so dimensioniert sind und sich im Abstand zueinander befinden, dass der Transfer von geschmolzenem Aluminium während des Füllens der Form, die die besagten Hülsen enthält, bei Niedrigdruck ermöglicht wird und das Aufliegen des Aluminiums im wesentlichen an der ganzen zylinderförmigen Oberfläche entlang gewährleistet wird ; und(a) pressing an outer cylindrical surface onto each sleeve of a plurality of cast sleeves having iron bottoms, each sleeve being designed to interface with the cast aluminum against it, each sleeve having a pierced pattern of hollow grooves, each groove forming a spiral around the cylindrical surface, the grooves being dimensioned and spaced apart to allow the transfer of molten aluminum during the filling of the mold containing said sleeves at low pressure and to ensure the seating of the aluminum substantially along the entire cylindrical surface; and (b) das Installieren der besagten Hülse in einer Form und das Einführen von Aluminium bei Niedrigdruck in sie, um den besagten Zylinderblock aus Aluminium zu formen.(b) installing said sleeve in a mold and introducing aluminium into it at low pressure to form said aluminum cylinder block. 9. Eine Methode nach Anspruch 8, in der das Aufdrücken der Stufe (a) durch maschinelle Bearbeitung der zylinderförmigen Oberfläche der vorgefertigten Hülse ausgeführt wird oder durch die Bildung von Ausbuchtungen in die zylinderförmige Oberfläche der Hülse während des Wälzens oder Giessens bei der Herstellung der Hülse9. A method according to claim 8, in which the pressing of step (a) is carried out by machining the cylindrical surface of the prefabricated sleeve or by forming bulges in the cylindrical surface of the sleeve during rolling or casting in the manufacture of the sleeve 10. Eine Methode nach Anspruch 8, in der sich das Modell der Nuten durch die ganze äussere Oberfläche erstreckt.10. A method according to claim 8, in which the pattern of grooves extends through the entire outer surface.
DE1992616018 1991-09-12 1992-09-10 Iron-based lining to be cast Expired - Lifetime DE69216018T2 (en)

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US75813191A 1991-09-12 1991-09-12

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