[发明专利]用于生产多孔成形主体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产多孔成形主体的方法。

当开发一种新型发动机或者甚至当小型化发动机以及增加功率浓度时，关注的核心问题是延长发动机的寿命，同时降低释放，因此降低燃料消耗。在耐久性、高温完整性以及耐磨性方面，为了实现这些目的施加于各个电动机部件的需求通常比以前更严格。一个例子是修改材料以降低气缸内部的磨损，降低活塞圈和气缸运行表面之间的摩擦。呈现的系统最终是一个由各个部件构成的复杂系统，各个部件在摩擦学上彼此相互作用，诸如活塞圈/气缸壁及活塞圈/气缸。

背景技术

在内燃机中，出于能量效率的原因要最小化移动质量：首先，鉴于它们需要不断加速以及制动，它们耗尽一部分发动机功率，因此从负面意义上看进入发动机的能量平衡，其次，通过它们的质量，它们施加较大负荷在其他部件上，诸如安装部分。鉴于此，显而易见的是，设计移动部件的构造，使得它们具有最小质量。实现此的一种方式是使用具有低密度的材料，例如Al合金。但是，公知的是该组材料拥有低硬度、高传热性、由于它们的熔化特性拥有限制的服务温度、较低强度以及接触其他材料诸如钢的低磨损阻力。然而，Al合金在开发以及实现新型发动机设计中具有重要作用，相当重要的是作为用于内燃机的活塞的材料。

由于增加功率密度以及严重影响内燃机的操作条件(例如气缸中的燃烧压力)，临界操作状态出现，并且反映为增加的磨损以及特定部件的更短寿命。因此，需要确保活塞凹槽不被增加的负荷过早磨损，从而不损害“密封”特性，因此不损害发动机的总体效率。

公知于现有技术并且被Al活塞采用以降低活塞圈和活塞之间磨损的一个方法是镶铸由耐蚀镍铸铁材料组成的铸造圈。但是，镶铸并不是没有它的问题，这是由于活塞圈滑架需要在铸造之前预处理以实现有效连接至Al活塞。然而，在服务中Al合金和耐蚀Ni活塞圈滑架之间的界面是关键的，这是由于从Al材料转换为铸造部件是突然的，温度梯度导致热引发的应力，这能够引起破坏。而且，讨论的材料具有的密度为大约7.4g/cm³，当用相同尺寸构建时该密度增加了Al活塞的质量。

为了降低部件密度的目的，现有技术公开了生产具有尤其低部件密度的多孔部件。根据DE202009004082U1，作为蜂窝主体的产品的一部分，生产了一种多孔部件，其具有尤其高多孔性以及因此具有低部件密度。起点是存在一种由纯金属–例如铁、镍、铬，铜或者铝–组成的金属泡沫，纯金属被处理以形成抗氧化及耐腐蚀的合金。DE102004014076B3描述了生产细节。具有开孔结构的金属泡沫主体由开孔结构形成，所述开孔结构由纯金属通过应用粉末涂层以及烧结组成，修改材料的成分，使得其要求特定氧化以及腐蚀属性。以该方式生产的多孔部件获得了大约90％的多孔性。

DE102012020829A1描述了一种用于生产烧结多孔部件的方法。通过使用由球形或者规则部件以及板状部件组成的粉末混合物，能够剪裁部件中的多孔性。改良的混合物带来不同振实密度和体积密度，在烧结产品中不同振实密度和体积密度导致不同的孔类型以及孔含量。通过适当的组合至少两个部件，–独立于材料和/或其材料密度–能够获得生坯的体积密度为20％至70％TD(TD：部件密度与材料密度的比率％，对应于理论材料密度)。因此，在烧结部件中，获得30％至80％TD的相对密度。能够通过磨粉技术的公知方法处理这种类型的粉末混合物，诸如压缩模制、薄膜铸造、喷射铸造。

DE102013215020A1描述了一种用于铸造内燃机的Al活塞的插入部件，该部件经得起渗透，意味着其具有开放多孔性。起点是存在一种铁基粉末混合物，其各个粒子尤其粗糙。具体地要求不多于4％粒子质量的混合物具有的平均直径为75μm。进一步公开了使用粘合剂作为用于粉末粒子的涂层，尤其使用树脂，据说树脂能够在铸造中带来足够生坯强度，并且能够在烧结期间再次烧尽。据说根据该发明制造的插入部件能够在烧结之后获得2.5至4.7g/cm³的密度和/或80至50vol％或者大约32％至60％TD的多孔性。

发明内容

本发明的目的是示出开发用于生产多孔成形主体的方法的新方式。

该目的通过独立权利要求的主题实现。优选实施例是从属权利要求的主题。

因此，本发明的基本构思是：依靠砂心吹射、换句话说通过流体动态操作用混合物形成多孔成形主体，所述混合物由金属、陶瓷和/或合金粉末与树脂/催化剂系统组成。通过混合物的适当成分以及树脂/催化剂系统的适当选择，本发明的方法能够用来生产能够适于特定应用的介质可渗透功能部件。