Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus Metall-Keramik-Verbundguss

Abstract

 Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus Metall-Keramik-Verbundguss vorgeschlagen, bei dem ein thermisch zersetzbarer Trägerkörper [1] beschichtet wird. Zunächst wird ein feuerfester Schlicker [2] aufgetragen und mit einem körnigen feuerfesten Material [3] besandet und getrocknet, danach wird der beschichtete Trägerkörper mit einem Giessmetall hintergossen, so dass eine Art mechanische Verzahnung zwischen kömigem Material und Giessmetall entsteht.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines. Verbundkörpers aus Metall-Keramik-Verbundguss, wobei ein thermisch zersetzbarer Trägerkörper beschichtet und von einem Giessmetall hintergossen wird.

[0002] Ein ähnliches Verfahren ist aus der FR-PS 7821692 bekannt. Diese Anmeldung beschreibt ein Verfahren bei dem ein Kern verwendet wird, um eine auf diesem Kern aufgetragene Beschichtung auf ein Gussstück zu übertragen.

[0003] Die Beschichtung besteht jedoch aus einer zuerst auf den Kern aufgebrachten, 0,5 bis 1 mm dicken Schicht aus rostfreiem Stahl, etc., die mit einer zweiten Schicht aus feuerfestem Material gleicher Dicke überdeckt wird und die nachher zwischen Stahlschicht und Gusskörper zu liegen kommt. Die Beschichtung wird im Plasmaspritzverfahren aufgebracht.

[0004] Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines innenbeschichteten Gusshohlkörpers oder ähnlicher Verbundteile vorzuschlagen, bei dem die Beschichtung auf einfache und wirtschaftliche Art und Weise erfolgen kann, und das eine gute Haftverbindung zwischen Beschichtungsmaterial und Gussmasse gewährleistet.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Lehre des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

[0006] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

[0007] Anhand der beigelegten Figur wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert.

[0008] Die Figur veranschaulicht die einzelnen Stufen des Herstellungsvorganges, ausgehend von einem Positiv-Trägerkern l. Dieser Trägerkern ist ein organisch gebundener Sandkern und besteht aus Cold-Box-Sand, oder aus Croning- oder Hot-Box-Sanden oder aus selbsthärtenden Mischungen. Besonders vorteilhaft sind Kerne mit leichtem Zerfall. In einer ersten Stufe wird der Trägerkern 1 durch versiegeln mit einem organischen Lack beschichtet. Auf diese Weise kann nach erfolgtem Abguss eine besonders feine Innenwand der Keramikzone erreicht werden. In einem nächsten Verfahrensschritt wird eine Schicht 2 aus einem Schlicker aufgetragen. Der verwendete Schlicker ist tixotrop und zeigt bei Temperaturen bis mindestens 1400° C keine Veränderung, d.h. er ist feuerfest und thennoschockbeständig. Diese Beschichtung könnte unter Ausnützung der tixotropen Eigenschaften durch Tauchen aufgebracht werden. Ein Auftragen mittels Pinseln, oder Sprühen etc. ist auch möglich.

[0009] Die Schlickerschicht 2 wird mit einem körnigen feuerfesten Material vorzugsweise mit niedriger thermischer Ausdehnung besandet. Die Körnung des Besandungsmittels dient zur Erzielung einer bestimmten gewünschten Schichtdicke einerseits, und - ähnlich wie bei Beton - einer hohen Festigkeit andererseits. Die Zusammensetzung des Schlickers und der Besandung kann so gewählt werden, dass Beschichtungen beliebiger Dicke hergestellt werden können, und dass diese der Ausdehnung des Gussstückes bei Betriebstemperaturen entsprechen.

[0010] Schlickerauftrag und Besandung können nach Zwischentrocknung wiederholt werden.

[0011] Die Beschichtung wird auf den Kern aufgetrocknet und zwar bei einer Temperatur zwischen 200 bis 300° C. Danach kann das Umgiessen des Beschichteten Trägerkernes erfolgen, wobei auf der körnigen Rückseite eine feste mechanische Verzahnung zwischen Giessmetall und Keramik entsteht.

[0012] Beim Giessen wurden bei den durchgeführten Versuchen keine Gasentwicklungsprobleme festgestellt, obwohl die Keramikummantelung der Kerne bei nur 200 bis 230°C aufgetrocknet wurde.

[0013] Es wurden, ebenfalls mit Erfolg, Teststücke abgegossen, bei denen als Trägermaterial ein Schaumstoff - Polystyrol - Körper verwendet wurde. Kernsandträgerkörper haben allerdings den Vorteil höherer Festigkeit und sind für den beim Umgiessen stattfindenden Verbundvorgang und den keramischen Rand der Keramikpartie als Stützkörper besser prädestiniert.

[0014] Das beschriebene Verfahren kann mit Vorteil für die Innenbeschichtung von Auspuffkrümmern und anderen thermisch hoch beanspruchten Teilen für Automobile verwendet werden, sowie für die Beschichtung beliebiger Gussstücke mit verschleissfesten Massen. Die Herstellung von Metall-Keramik-Verbundguss mit korrosionsbeständigen Massen. ist auch möglich.

Ansprüche

l. Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers aus Metall-Keramik-Verbundguss, wobei ein thermisch zersetzbarer Trägerkörper beschichtet und von einem Giessmetall hintergossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Trägerkörpers mit einem feuerfesten Schlicker beschichtet und mit einem körnigen feuerfesten Material besandet und getrocknet wird, dass nach der Umgiessung des Trägerkörpers mit dem Giessmetall, zwischen diesem und dem körnigen Material eine Art mechanischer Verzahnung entsteht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein tixotroper Schlicker verwendet wird, dessen Material bis zu Temperaturen von mindestens 1400° C feuerfest ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker thermoschockbeständig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Körnung des feuerfesten Besandungs-Materials variiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlicker durch Tauchen, Pinseln oder Sprühen aufgebracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf dem Kern bei Temperaturen zwischen 200 bis 300⁰ C getrocknet und durch den Giessvorgang keramisch gebrannt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerkörper geformte Kerne aus Cold-Box-Sand, aus Croning- oder Hot-Box-Sanden, oder aus selbsthärtenden Mischungen verwendet werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerkern ein Kunststoff, z.B. Polystyrol-Schaumstoff verwendet wird.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 7 und 8, dadurch ge- - kennzeichnet, dass Giesserei-Sand-Kerne mit leichtem Zerfall verwendet werden.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Trägerkerne versiegelt wird.

11. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Schlickers und der Besandung in Abhängigkeit von der gewünschten Schichtdicke gewählt werden.

12. Verwendung des Verfahrens für die Herstellung von innenbeschichteten rohrförmigen Gussstücken, z.B. Auspuffkrümmern, sowie für Metall-Keramik-Verbundguss mit korrosionsbeständigen oder verschleissfesten Massen.

Zeichnung