铸件和用于这种铸件的插入件制造技术

本发明专利技术提供了一种铸件(1)，该铸件由铸造材料铸成并且在铸件中成型有在运行过程中由气体流通经过的通道(6)，其中，通道(6)至少区段式地通过单独预制的并且铸入铸件(1)中的、由金属组成的插入件(10)围绕。由于这种铸件(1)在其引导气体的通道的区域中可耐受最高的热负荷和机械负荷，本发明专利技术提出，插入件(10)分别在其朝向气体的内表面(14)上以及在其朝向铸造材料的外表面(12)上至少分别区段式地涂覆釉层或珐琅层(13，15)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种铸件，该铸件由铸造材料铸成并且在铸件中成型有在运行过程中由气体流通经过的通道，其中，通道至少区段式地通过单独预制的并且铸入铸件中的插入件围绕。
技术介绍
这种铸件例如在DE 2 602 434 A1中已知。所涉及的铸件是一种由铝合金铸成的用于内燃机的气缸头。该气缸头的排气通道在此通过在气缸头中铸成的管状的、由薄板材制成的插入件包绕。该排气通道的包绕在已知的气缸头中这样实施，即，在铸造材料和插入件的板材之间至少区段式地不存在直接的导热接触。以这种方式一方面使Al铸造材料与在插入件中流通经过气缸头的排气通道的热的废气隔离。另一方面，由于朝向围绕板材外罩的铸造材料的受限制的导热接触和与此伴随的更小的隔离，该板材外罩实现了比其余气缸头体积明显更高的温度。由此应产生排气通道中的燃烧气体的更好的再反应，该再反应又应进一步促使有害物质排放的减少。为了改善板制插入件相对于已知气缸头的铸造材料的隔离，可以在插入件的外侧涂覆陶瓷层。还可能的是，替代性或补充性地在板材制件之间形成隔热的空气间隙的条件下以双层的形式实施已知气缸头的该板制插入件。在DE 37 11 433 A1中，关于二冲程发动机的气缸的例子中说明了另一种可能性，即，限制了在流通经过气缸的排气通道的热废气和气缸的轻金属铸造材料之间的热传递。根据现有技术使排气通道通过陶瓷部分覆盖，该陶瓷部分具有比轻质金属铸造材料明显更低的导热性能。另外DE 10 2010 025 286 A1中还已知，用于内燃机的轻金属铸造部分(例如气缸头)的排气通道的内表面可以由此有效地相对于过度热负荷受到保护，即，通过使内表面至少区段式地覆有由玻璃材料形成的涂层。在这种方案的实际使用中产生了特殊的挑战，即，涂层一方面必须耐受在运行中出现的机械负荷和热负荷而其另一方面必须在没有涂层剥落的危险的条件下允许在与已涂层的表面区段邻接的区段上进行机械加工。
技术实现思路
在以上说明的现有技术的背景下，本专利技术的目的在于这样改善上述类型的铸件，即，该铸件可靠地在其引导气体的通道的区域中可耐受最高的热负荷和机械负荷。此外还应给出一种部件，其以简单的方式实现了针对该目的强化开头所述类型的铸件。关于铸件的目的，按照本专利技术通过权利要求1中说明的这类铸件的设计方案得以实现。关于该部件，上述目的的按照本专利技术的解决方案在于根据权利要求9形成的插入件。本专利技术的有利的设计方案在从属权利要求中说明并且随后类似于总的专利技术构思一样详细地说明。按照本专利技术的铸件相应地由铸造材料铸成并且具有在运行过程中由气体流通经过的通道，该通道至少区段式地通过单独预制的并且铸入铸件中的插入件围绕。在此，按照本专利技术，为本专利技术铸件设置的插入件分别在其朝向气体的内表面上以及在其朝向铸造材料的外表面上至少区段式地分别涂覆釉层或珐琅层。根据本专利技术的理解，“釉层或珐琅层”的概念为由无机化合物形成的层，这些无机化合物由相互熔合的氧化物组成，比如SiO2、Al2O3、B2O3、Li2O、Na2O等。在此，这些层可以额外地含有以纤维形式(例如SiC纤维或C纤维)的无机的或者有机的化合物。在釉层或珐琅层的制造过程中，通过水研磨这些熔合的化合物。随后可选地混入纤维。这样分别获得的浆液随后涂覆在插入件上并且烘烤成为各个釉层或珐琅层。按照本专利技术在使用中由气体经过的插入件内表面上涂覆的釉层或珐琅层保护插入件不受到化学侵蚀或者由在使用中所涉及的内表面所暴露在其中的气体产生的热负荷。因此，釉层或珐琅层可以表示防腐蚀保护，其保护插入件不受到化学侵蚀性的气态介质影响。替代性或补充性地可以将釉层或珐琅层形成为热保护屏障，当在运行过程中非常热的气体流通过插入件时，通过该热保护屏障也防止了插入件的过度加热。为此典型的应用为作为铸件形成的用于内燃机的气缸头，在其排气通道中铸入以按照本专利技术的方式覆层的插入件。本专利技术恰好也适合于涡轮增压机的壳体，该涡轮增压机设置在内燃机的废气流中并且其由气体流通经过的通道对应于按照本专利技术的方式覆层的插入件。在铸件朝向铸造材料的外表面上设置的釉层或珐琅层一方面确保了各个插入件在铸造材料上理想的连接。因此，釉层或珐琅层牢固地贴覆在通过插入件形成的基底上并且在其自由的外表面上提供连接面，通过该连接面产生了在铸造材料和插入件之间的牢固连接。在此，为了提高层的隔热可以混入在浇铸过程中燃烧的材料。作为燃烧产物而产生的气体在釉层或珐琅层中形成许多由气体填充的小的腔室或通道，通过这些腔室或通道的存在可以降低层的导热性并与之伴随地增强其隔热的作用。通过将钢材或者其他导热相对差的材料用于制造按照本专利技术的插入件的基底可以进一步促进隔离作用。另一方面，按照本专利技术涂覆的外层也形成了插入件和周围的铸造材料之间的热隔离，通过该外层使由插入件向铸造材料的热流中断。如果按照本专利技术的插入件设置在铸件中，其中，插入件的内表面在使用中由热气体流通经过，那么按照本专利技术设置在插入件的外表面上的釉层或珐琅层会起到这样的作用，即，与在直接由热气体流通的情况相比，明显更少地加热在插入件周围的铸造材料。本专利技术的另一个优点在于，与插入件直接暴露于气体的作用的情况相比，在插入件支承各个层的基体由金属制成的情况下，按照本专利技术的插入件由于在其上涂覆的釉层或珐琅层的保护作用而明显更薄或者可以由较弱的材料形成。特别是在一种铸件的按照本专利技术的设计方案中，不再需要昂贵的、例如双层实施的板材结构或者其他的构造方式来通过在各个待屏蔽的通道和铸件的铸造材料之间形成空气间隙实现所期望的隔热作用。取而代之地，按照本专利技术地在铸件中铸入的插入件可以是简单的部件，其基体例如通过适合的常规成型方法由板坯成型或者以各种其他的方式制成。因此，在待通过插入件屏蔽的铸件的通道的复杂成型过程中例如可能适宜的是，插入件的基体以一种成型方法成型，例如通过浇铸、锻造、挤出或者类似的方法。每一种所述制造方式允许制造管状的插入件，这些插入件完全地包绕各个待保护的通道。当插入件的基体由金属材料组成时，该金属材料具有比铸成铸件的金属的铸造材料更高的熔化温度范围，则得到了本专利技术的一种能够耐受特别高热的设计方案。因此热稳定、耐腐蚀的钢材特别适合于插入件的基体的制造。在由板材进行制造的过程中，不依赖于过程的各种复杂性和各个待保护的铸件通道的形状可能有利的是，板材成型件由两个或者多个单独部分组成。如果针对按照本专利技术的目的而提供具有特别轻重量的插入件，那么可以使插入件的基体例如由金属发泡体、特别是轻金属发泡体制成。除了其最小化的重量之外，由泡沫材料制成的插入件具有高的形状稳定性并另外还提供额外的隔热作用。相对于其中分别待保护的通道在其内表面直接覆有保护层的这类铸件的制造，本专利技术具有本质上的优点，即，按照本专利技术的插入件不仅单独预成型，而且可以在铸入该铸件中之前已经按照本专利技术地设置有涂层。与此相应地，涂覆过程也可以以简单的方式在特定的制造操作中无需顾及可能的负面影响地实施，这些制造操作可能具有对于产生涂层而言必要的操作步骤。在该背景下特别证实为有利的是，按照本专利技术设置作为涂层的层通常必须在相对较高的温度下烘烤，在该温度下可能已经对铸件的组织结构产生了影响。通过按照本专利技术的方式经预涂层且随后铸入铸件中的插入件可以在不存在这种危险的情况下利用涂层的优点。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸件，所述铸件由铸造材料铸成并且在所述铸件中成型有在运行过程中由气体流通经过的通道(6)，其中，所述通道(6)至少区段式地通过单独预制的并且铸入铸件(1)中、由金属组成的插入件(10)围绕，其特征在于，所述插入件(10)分别在其朝向气体的内表面(14)上以及在其朝向铸造材料的外表面(12)上至少区段式地分别涂覆釉层或珐琅层(13，15)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.20 DE 102014100568.61.一种铸件，所述铸件由铸造材料铸成并且在所述铸件中成型有在运行过程中由气体流通经过的通道(6)，其中，所述通道(6)至少区段式地通过单独预制的并且铸入铸件(1)中、由金属组成的插入件(10)围绕，其特征在于，所述插入件(10)分别在其朝向气体的内表面(14)上以及在其朝向铸造材料的外表面(12)上至少区段式地分别涂覆釉层或珐琅层(13，15)。2.根据上述权利要求所述的铸件，其特征在于，在所述插入件的内表面和外表面上的釉层或珐琅层在其组成成分或其结构方面相互不同。3.根据上述权利要求中任意一项所述的铸件，其特征在于，相应设置在所述插入件(10)的外表面(12)上的层(13)具有孔。4.根据权利要求3所述的铸件，其特征在于，铸造材料在所述插入件(10)的浇铸过程中挤入所述外表面(12)上的层(13)的孔中。5.根据上述权利要求中任意一项所述的铸件，其特征在于，所述插入件(10)是管状的。6.根据上述权利要求中任意一项所述的铸件，其特征在于，所述铸件是用于内燃机的气缸头(1)而且所述插入件对应于实际应用中气缸头(1)的引导废气的通道。7.根据权利要求1至5中任意一项所述的铸件，其特征在于，所述铸件是用于涡轮增压机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨宁·梅施纳，罗尔夫·戈施，安妮特·布雷特施奈德，沃尔夫冈·屈恩，
申请(专利权)人：尼玛克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：墨西哥;MX