[發(fā)明專利]用于生產(chǎn)多孔成形主體的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611107599.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106984803A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅蘭·羅赫;羅蘭·舍爾;帕特里克·祖特爾;克勞斯·溫特里希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 馬勒國(guó)際有限公司
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;B22F3/10;B22F3/11;C04B35/63
• 代理公司: 北京匯信合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11335
• 代理人: 翟國(guó)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)多孔成形主體的方法。

當(dāng)開(kāi)發(fā)一種新型發(fā)動(dòng)機(jī)或者甚至當(dāng)小型化發(fā)動(dòng)機(jī)以及增加功率濃度時(shí)，關(guān)注的核心問(wèn)題是延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命，同時(shí)降低釋放，因此降低燃料消耗。在耐久性、高溫完整性以及耐磨性方面，為了實(shí)現(xiàn)這些目的施加于各個(gè)電動(dòng)機(jī)部件的需求通常比以前更嚴(yán)格。一個(gè)例子是修改材料以降低氣缸內(nèi)部的磨損，降低活塞圈和氣缸運(yùn)行表面之間的摩擦。呈現(xiàn)的系統(tǒng)最終是一個(gè)由各個(gè)部件構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，各個(gè)部件在摩擦學(xué)上彼此相互作用，諸如活塞圈/氣缸壁及活塞圈/氣缸。

背景技術(shù)

在內(nèi)燃機(jī)中，出于能量效率的原因要最小化移動(dòng)質(zhì)量：首先，鑒于它們需要不斷加速以及制動(dòng)，它們耗盡一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率，因此從負(fù)面意義上看進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的能量平衡，其次，通過(guò)它們的質(zhì)量，它們施加較大負(fù)荷在其他部件上，諸如安裝部分。鑒于此，顯而易見(jiàn)的是，設(shè)計(jì)移動(dòng)部件的構(gòu)造，使得它們具有最小質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)此的一種方式是使用具有低密度的材料，例如Al合金。但是，公知的是該組材料擁有低硬度、高傳熱性、由于它們的熔化特性擁有限制的服務(wù)溫度、較低強(qiáng)度以及接觸其他材料諸如鋼的低磨損阻力。然而，Al合金在開(kāi)發(fā)以及實(shí)現(xiàn)新型發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中具有重要作用，相當(dāng)重要的是作為用于內(nèi)燃機(jī)的活塞的材料。

由于增加功率密度以及嚴(yán)重影響內(nèi)燃機(jī)的操作條件(例如氣缸中的燃燒壓力)，臨界操作狀態(tài)出現(xiàn)，并且反映為增加的磨損以及特定部件的更短壽命。因此，需要確保活塞凹槽不被增加的負(fù)荷過(guò)早磨損，從而不損害“密封”特性，因此不損害發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率。

公知于現(xiàn)有技術(shù)并且被Al活塞采用以降低活塞圈和活塞之間磨損的一個(gè)方法是鑲鑄由耐蝕鎳鑄鐵材料組成的鑄造圈。但是，鑲鑄并不是沒(méi)有它的問(wèn)題，這是由于活塞圈滑架需要在鑄造之前預(yù)處理以實(shí)現(xiàn)有效連接至Al活塞。然而，在服務(wù)中Al合金和耐蝕Ni活塞圈滑架之間的界面是關(guān)鍵的，這是由于從Al材料轉(zhuǎn)換為鑄造部件是突然的，溫度梯度導(dǎo)致熱引發(fā)的應(yīng)力，這能夠引起破壞。而且，討論的材料具有的密度為大約7.4g/cm³，當(dāng)用相同尺寸構(gòu)建時(shí)該密度增加了Al活塞的質(zhì)量。

為了降低部件密度的目的，現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了生產(chǎn)具有尤其低部件密度的多孔部件。根據(jù)DE202009004082U1，作為蜂窩主體的產(chǎn)品的一部分，生產(chǎn)了一種多孔部件，其具有尤其高多孔性以及因此具有低部件密度。起點(diǎn)是存在一種由純金屬–例如鐵、鎳、鉻，銅或者鋁–組成的金屬泡沫，純金屬被處理以形成抗氧化及耐腐蝕的合金。DE102004014076B3描述了生產(chǎn)細(xì)節(jié)。具有開(kāi)孔結(jié)構(gòu)的金屬泡沫主體由開(kāi)孔結(jié)構(gòu)形成，所述開(kāi)孔結(jié)構(gòu)由純金屬通過(guò)應(yīng)用粉末涂層以及燒結(jié)組成，修改材料的成分，使得其要求特定氧化以及腐蝕屬性。以該方式生產(chǎn)的多孔部件獲得了大約90％的多孔性。

DE102012020829A1描述了一種用于生產(chǎn)燒結(jié)多孔部件的方法。通過(guò)使用由球形或者規(guī)則部件以及板狀部件組成的粉末混合物，能夠剪裁部件中的多孔性。改良的混合物帶來(lái)不同振實(shí)密度和體積密度，在燒結(jié)產(chǎn)品中不同振實(shí)密度和體積密度導(dǎo)致不同的孔類型以及孔含量。通過(guò)適當(dāng)?shù)慕M合至少兩個(gè)部件，–獨(dú)立于材料和/或其材料密度–能夠獲得生坯的體積密度為20％至70％TD(TD：部件密度與材料密度的比率％，對(duì)應(yīng)于理論材料密度)。因此，在燒結(jié)部件中，獲得30％至80％TD的相對(duì)密度。能夠通過(guò)磨粉技術(shù)的公知方法處理這種類型的粉末混合物，諸如壓縮模制、薄膜鑄造、噴射鑄造。

DE102013215020A1描述了一種用于鑄造內(nèi)燃機(jī)的Al活塞的插入部件，該部件經(jīng)得起滲透，意味著其具有開(kāi)放多孔性。起點(diǎn)是存在一種鐵基粉末混合物，其各個(gè)粒子尤其粗糙。具體地要求不多于4％粒子質(zhì)量的混合物具有的平均直徑為75μm。進(jìn)一步公開(kāi)了使用粘合劑作為用于粉末粒子的涂層，尤其使用樹脂，據(jù)說(shuō)樹脂能夠在鑄造中帶來(lái)足夠生坯強(qiáng)度，并且能夠在燒結(jié)期間再次燒盡。據(jù)說(shuō)根據(jù)該發(fā)明制造的插入部件能夠在燒結(jié)之后獲得2.5至4.7g/cm³的密度和/或80至50vol％或者大約32％至60％TD的多孔性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是示出開(kāi)發(fā)用于生產(chǎn)多孔成形主體的方法的新方式。

該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選實(shí)施例是從屬權(quán)利要求的主題。

因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思是：依靠砂心吹射、換句話說(shuō)通過(guò)流體動(dòng)態(tài)操作用混合物形成多孔成形主體，所述混合物由金屬、陶瓷和/或合金粉末與樹脂/催化劑系統(tǒng)組成。通過(guò)混合物的適當(dāng)成分以及樹脂/催化劑系統(tǒng)的適當(dāng)選擇，本發(fā)明的方法能夠用來(lái)生產(chǎn)能夠適于特定應(yīng)用的介質(zhì)可滲透功能部件。