(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造材料から鋳造され作動中にガスが流れる管（６）が中に形成される鋳造部品であって、前記管（６）が個別に予め製造され前記鋳造部品（１）に挿入された金属製の埋め金（１０）によって少なくとも部分的に画定される、鋳造部品において、
前記埋め金（１０）の前記ガスに割り当てられた内面（１４）および前記鋳造材料に割り当てられた外面（１２）が少なくともそれぞれ部分的にそれぞれ１つの釉薬層またはエナメル層（１３、１５）で被膜され、
前記埋め金（１０）の前記外面（１２）に設けられた前記層（１３）が気孔を有し、前記層（１３）の前記鋳造材料と接触する表面部の前記気孔は開いた孔であり、
前記鋳造時、前記鋳造材料が前記開いた孔の中に侵入することを特徴とする鋳造部品。
【請求項２】
前記埋め金の前記内面および外面の前記釉薬層またはエナメル層がその組成またはその構造において異なることを特徴とする請求項１に記載の鋳造部品。
【請求項３】
前記埋め金（１０）が管状であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋳造部品。
【請求項４】
内燃機関用のシリンダヘッド（１）であり、前記埋め金が実際の使用において前記シリンダヘッド（１）の排気案内管に付設されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の鋳造部品。
【請求項５】
排気ターボチャージャ用ハウジングであり、前記埋め金が実際の使用においてこのハウジングの排気案内管に付設されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の鋳造部品。
【請求項６】
前記鋳造材料が軽金属鋳造材料であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の鋳造部品。
【請求項７】
前記ガスの流れる前記管（６）に割り当てられた内面（１４）上および前記鋳造部品（１）の前記鋳造材料に割り当てられた外面（１２）上がそれぞれ少なくとも部分的に釉薬層またはエナメル層（１３、１５）で被膜され、前記埋め金（１０）の前記外面（１２）に設けられた前記層（１３）が多孔質エナメルから成り、前記埋め金（１０）の前記外面（１２）にある前記層（１３）は前記鋳造材料と接触する表面部に開いた孔を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項にしたがって形成された鋳造部品（１）に使用するための埋め金。
【請求項８】
軽金属材料から成り前記釉薬層またはエナメル層 （１３、１５）を担持する基体（１１）を含むことを特徴とする請求項７に記載の埋め金。
【請求項９】
前記基体（１１）が軽金属発泡体から成ることを特徴とする請求項８に記載の埋め金。
【請求項１０】
前記基体が少なくとも２つの互いから独立した部品から成り、それらがそれぞれ互いから独立して前記釉薬層またはエナメル層で被膜され、続いて前記埋め金に組み立てられることを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の埋め金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳造材料から鋳造され、その中に作動中ガスが流れる管が成形され、個別に予め製造され鋳造部品の中に挿入された埋め金（インサート）によって管が少なくとも部分的に画成される鋳造部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような鋳造部品は例えば特許文献１から公知である。該当する鋳造部品はアルミニウム合金鋳物から鋳造された内燃機関用シリンダヘッドである。シリンダヘッドの排気管はシリンダヘッドの中に流し込まれた薄い板金からなる管状の埋め金によって周着されている。
【０００３】
排気管の周着は公知のシリンダヘッドで、鋳造材料と埋め金の板金材料の間で少なくとも部分的に直接の熱伝導性接触が生じないように実施される。このようにして一方ではアルミニウム鋳造材料が使用中にシリンダヘッドの排気管を通じて排出される熱排気に対して遮蔽される。もう一方で板金被膜はそれを囲む鋳造材料への制限された熱伝導性接触およびそれに伴う比較的低い絶縁性のため通常のシリンダヘッド容積よりも明らかに高い温度に達する。それによって排気管中の燃焼ガスのより良好な後反応が生じ、それはまた汚染物質の排出量の減少をもたらすという。
【０００４】
公知のシリンダヘッドの鋳造材料に対する板金製埋め金の絶縁を改良するために、埋め金の外側にセラミック層を施すことができる。代換的または補助的に、断熱空隙を板金の間に形成することによって公知のシリンダヘッドの板金製埋め金を二重壁式に実施することも可能である。
【０００５】
シリンダの排気管を通して流れる熱排気とシリンダの軽金属鋳造材料の間の熱伝導を制限する別の可能性は特許文献２で２サイクルエンジン用シリンダを例に説明されている。この従来技術では排気管は軽金属鋳造物よりも熱伝導性が明らかに低いセラミック部品で内側を被われている。
【０００６】
さらに特許文献３から、例えば内燃機関用シリンダヘッドのような軽金属鋳造部品の排気管の内面を、それらが少なくとも部分的にガラス材料から成る層で被われることにより熱的過負担に対して効果的に保護されることが公知である。この提案の実際の適用の際、被膜が一方では作動中に生じる機械的および熱的負担に対して確実な耐性を持たねばならず、もう一方で被膜された面部分で画定されたそれぞれの部材の部分の機械加工が被膜の剥離の危険なしに可能でなければならないという、特別な課題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許出願公開第２  ６０２  ４３４（Ａ１）号
【特許文献２】独国特許出願公開第３７  １１  ４３３（Ａ１）号
【特許文献３】独国特許出願公開第１０  ２０１０  ０２５  ２８６（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来技術の背景を前に、本発明の課題は上述の種類の鋳造部品を、そのガスを案内する管の領域における最大の熱的および機械的負担に対しても確実な耐性を持つように改良することにある。そのことから同様に簡単な方法で冒頭で説明された種類の鋳造部品をこの目的のために強化することを可能にする手段が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は鋳造部品に関し本発明により請求項１に提示されたそのような鋳造部品の形成により解決される。
【００１０】
手段に関する前述の課題は請求項７に従って形成される埋め金によって解決される。
【００１１】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載され、以下に本発明の一般概念が詳細に説明される。
【００１２】
それによると本発明の鋳造部品は鋳造材料から鋳造され、個別に予め製造され鋳造部品に挿入される埋め金によって少なくとも部分的に画定された作動中にガスが流れる管を有する。本発明によると本発明の鋳造部品用に設けられる埋め金の、そのガスに割り当てられた内面およびその鋳造材料に割り当てられた外面が少なくともそれぞれ部分的にそれぞれ１つの釉薬層またはエナメル層で被膜されている。
【００１３】
「釉薬層またはエナメル層」という概念は本発明の理解によると、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏなどのような互いに融合した酸化物から成る無機化合物から生成される層を意味する。そのとき層は付加的に例えばＳｉＣ繊維またはＣ繊維のような繊維状の無機または有機化合物を含有することができる。釉薬層またはエナメル層の製造の際、前融合する化合物は水を加えて擂り潰される。続いて任意に繊維が混合される。それぞれそのようにして得られた泥漿は埋め金上に塗布され、それぞれの釉薬層またはエナメル層に焼き付けられる。
【００１４】
本発明により使用中にガスが触れる埋め金の内面に塗布された釉薬層またはエナメル層は、それに該当する内面が使用中に晒されるガスによる化学的浸食または熱的負担に対して埋め金を保護する。そのように釉薬層またはエナメル層は化学的に攻撃的なガス状媒体に対して埋め金を保護する防食材となる。
【００１５】
代換的または補助的に、釉薬層またはエナメル層は熱遮断材をも成形し、それによって 埋め金が作動中非常に高熱なガスに流入されても埋め金の過熱が抑制される。
【００１６】
ここで典型的な使用ケースは、その中の排気管に本発明の方法で被膜された埋め金が挿入された鋳造部品として製造された内燃機関用シリンダヘッドである。同様に本発明は内燃機関の排気流中に配置され、その排気が流れる管に本発明の方法で被膜された埋め金が付設されるターボチャージャ用ハウジングにも適応する。
【００１７】
鋳造材料に向けられた鋳造部品の外面に配置された釉薬層またはエナメル層は、一方でそれぞれの埋め金の鋳造材料へ最適な接合を保証する。そのように釉薬層またはエナメル層は埋め金によって成形された基材上に固定され、その自由な外側に接続面を提供し、それを介して鋳造材料と埋め金との間の固定的な接続がなされる。そのとき層の断熱を高めるために、鋳造工程で燃焼される物質を混合することができる。燃焼生成物として発生するガスは釉薬層またはエナメル層中でガスが充満する多くの小さな室および管を成形し、それらの存在によって層の熱伝導性が低減され、それに伴ってそれらの断熱効果が強化される。鋼鉄または他の同程度熱伝導性の低い本発明の埋め金のベース基材作製用材料の使用によって、断熱効果はさらに促進されることができる。もう一方で本発明で塗布された外層は埋め金と周囲の鋳造材料との間の断熱をも形成し、それによって埋め金から鋳造材料への熱流が遮断される。本発明の埋め金が鋳造部品中に設けられ、その中でその内面に使用中高温ガスが流れ込むとき、本発明により埋め金の外面に設けられる釉薬層またはエナメル層は、鋳造材料が埋め金の周囲で、高熱ガスが直接流れ込むときよりも明確により少なく加熱されるという結果をもたらす。
【００１８】
本発明のさらなる利点は、本発明の埋め金がそのそれぞれの層を担持する基体が金属で製造される場合、その上に塗布された釉薬層またはエナメル層の保護効果のために、それが直接ガスの作用に晒される場合よりも、明らかにより薄くまたはより脆い材料で形成されることができることにある。
【００１９】
特に本発明による鋳造部品の実施形態は、それぞれの遮蔽するべき管と鋳物の鋳造材料との間の空隙の形成によって所望の断熱効果を実現するための複雑な、例えば二重壁構造の板金またはその他の構造上の処置をもはや必要としない。
【００２０】
その代わりに本発明による鋳造部品に挿入されるべき埋め金は簡単な部品であることができ、その基体は例えば適切な従来の形成法によって板金型から形成され、またはあらゆる他の適切な方法で製造されることができる。そのように例えば埋め金によって蔽遮された鋳造部品の管に複雑な形態が与えられた場合、埋め金の基体を例えば鋳造、鍛造、押出成形またはそれに準ずる成型方法で形成することが合目的的でありうる。挙げられた全ての製造方法はそれぞれ保護されるべき管を完全に周着する管状の埋め金の製造を可能にする。
【００２１】
埋め金の基体が、それによって鋳造部品が鋳造されている金属鋳造材料より高い溶融温度範囲を有する金属材料から成るなら、熱的に特に耐性の高い本発明の実施形態が生じる。そのため埋め金の基体の製造のために特に耐熱耐食鋼が適している。板金から製造される場合、工程のそれぞれの複雑さおよびそれぞれ保護されるべき鋳造部品管の形により、板金状部品が２つまたはそれ以上の個々の部分から組み立てられると有利でありうる。
【００２２】
特に軽量の埋め金が本発明の目的のために提供されるべきであれば、埋め金の基体は例えば金属発泡体、特に軽金属発泡体から製造されることもできる。その最小化された重量の他に発泡体によって製造された埋め金は高い剛性を有し、その上付加的に断熱効果を有する。
【００２３】
それぞれ保護されるべき管がその内面で直接保護層に被われるそのような鋳造部品の製造に対し、本発明は、本発明の埋め金が個別に予め成形されるだけではなく、それが鋳造部品中に挿入される前に、すでに本発明で企図される層が設けられることもできるという実質的な利点を有する。そのため被膜工程も簡単な方法でそのために特化した製造工場で、層の製造に必要な作業段階が鋳造部品に及ぼしうる潜在的な負の影響を考慮することなく行うことができる。これは特に、本発明で被膜として設けられる層が通常、すでに鋳造部品の構造に影響が生じうる比較的高温のときに焼き付けられなければならないという背景に対して有利であることが判明している。予め被膜されその後鋳造部品に挿入される埋め金についての本発明の方法により、層の利点がこの危険なく利用されることができる。
【００２４】
そのため本発明は特に軽金属または軽合金から成る鋳造部品に適している。そのように本発明の方法で、特に熱的および機械的な高負担条件の下で使用される鋳造部品を強化することができる。そのため本発明で製造された鋳造部品は特にシリンダヘッド、ターボチャージャハウジングおよび内燃機関の比較可能な部品であり、特にこの鋳造部品の高温ガスを通す管は本発明の方法において、該当する高温ガス管の領域にそれぞれ１つの本発明の方法で被膜された埋め金が設けられることによって保護される。
【００２５】
本発明により埋め金の内面および外面に塗布された被膜は典型的に釉薬層またはエナメル層である。それぞれの被膜材料の選択はそれによって被膜されるべき埋め金が製造される材料を考慮して行われるべきである。埋め金が軽金属材料から成る場合、例えばコランダム、石英、炭化ケイ素または酸化タングステンなどのおよそ１〜２０重量％の添加物を有するアルミニウムエナメルが使用されることができる。それに対し埋め金が鋼鉄材料から成るとき、同様にＣｒ２Ｏ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＷＯ３のような耐火材料の添加物を１〜２０重量％有する鋼エナメルを使用することができる。耐熱衝撃性の向上のためにそれぞれ使用されるエナメルはここで０．２〜１０重量％の無機または有機組成物の繊維を含有できる。
【００２６】
埋め金の外面の本発明の被膜に関し、実施試験によって驚くべきことに、被膜材料としてエナメルが使用され鋳造材料として従来のアルミニウム鋳造合金が使われるとき、埋め金上に固着した被膜への鋳造材料の強い材料接合がなされるという結果となった。ここでは被膜材料と鋳造材料の間に、鋳造材料の被膜材料への固着および、それに伴い被膜材料によって生成された接合を介して埋め金の鋳造部品への同様に堅固な固定を行う金属間相が生成しているようである。
【００２７】
内面の被膜のためにエナメルが使用されるべき場合、ここでは従来の方法でガラス粉末ベースで製造されるエナメルが適合する。鋳造部品のそれぞれの管を保護する埋め金が軽金属材料で製造されるとき、ホウ酸、水酸化カリウムおよび水ガラスが添加され、上記にすでに列挙された耐火材料を含有しうるアルミニウムエナメルが水とともに使用可能な泥漿に擂り潰される。それに対し埋め金が鋼鉄材料から製造されるとき、耐火材料以外に粘土および少量の電解質および水が鋼エナメルに加えられ、それらによって生成された泥漿が従来の方法で埋め金上に塗布され焼き付けられる。ケイ酸エナメルの他、リン酸エナメル、ジルコンエナメルまたはそれらの変化したものも本発明の目的のために使用することができる。内面の被膜の熱耐性を最大化するため、それぞれ使用されたガラス粉末にガラスフリット１００部、コランダム１０〜２１部、または同等の高融点を有する相当量の材料を加えることができる。
【００２８】
ここで投与量としての「部」が使われるとき、エナメル粉末に加えられる各構成要素の量が全ての構成要素にとって等しい単位量を基に測定され、本発明により各構成要素のためにそれぞれ企図された「部」がこの単位量のそれぞれの倍数を示すと理解される。
【００２９】
このようなエナメル層の生成に適合した粉末はこれまでに未公開の独国特許出願第１０  ２０１３  １０８  ４２９．１号に記載されており、その内容はここで本出願の開示に取り込まれる。該当する独国特許出願に記載されたエナメル粉末は作動中熱的および機械的に高負担がかかる金属面を被膜するために特に適し、ガラス粉末１００部、最適にはガラス粉末の粒子より大きいガラス粗粒子１０〜２２部、セラミック繊維、ガラス繊維または炭素繊維０．１〜７．５部の混合物としてあり、および代換的に互いに対してまたは互いに合成して粉末状で存在する軽金属の酸化化合物１０〜２１部、または重金属粉末１〜５部を含む。
【００３０】
独国特許出願に記載されたように、本発明のエナメル粉末のそれぞれの構成要素はそのとき次のような意義を持つ。
【００３１】
ａ）ガラス粉末
【００３２】
ガラス粉末は該当するエナメル粉末の基礎であり、本発明で製造され金属部品のそれぞれの面部分の上に生成されるエナメル層にマトリックスを成形し、そのマトリックスの中にエナメル粉末の他の構成要素が組み込まれる。
【００３３】
ガラス粉末として、従来技術においてここで通常使用される種類のガラスが使われることができる。エナメル粉末によって成形されたエナメル層とともにそれぞれ塗布されるべき面部分が存在する支持材料より低い膨張率を有するガラスから成るガラス粉末が本発明に適合する。エナメル層の焼き付けの過程でそれぞれの材料基材の損傷または変形を避けるためにそのようなガラスから生成されたガラス粉末は、それぞれの支持材料の融点がある温度範囲より低い温度で溶融するべきである。
【００３４】
軽金属鋳造物から製造され、使用時に高熱排気ガス流に晒される内燃機関部品の面に使用する場合、このようなガラス粉末を基礎に生成され通常合成されるエナメル層は、排気ガス温度が鋳造材料およびエナメル層自体の融点よりもずっと高温であっても、熱的および機械的負担に確かな耐性を示し軽金属基材を確実に保護することがわかった。典型的に採用されるガラス粉末の融点は軽金属部品の面部分での使用の場合５００〜６５０℃、特に５４０〜５８０℃の範囲内にある。
【００３５】
このようなエナメル粉末の基礎を成すガラス粉末の粒子の粒径（平均直径）は典型的に５〜４０μｍの範囲内にあり、平均２５μｍの粒径を有するガラス粉末は、実用において特に適合することが判明している。
【００３６】
ｂ）ガラス粗粒子
【００３７】
エナメル粉末から生成されたエナメル層に亀裂発生に対するさらに改善された耐性を与えるために、ガラス粗粒子１０〜２２部をそのようなエナメル粉末に最適に付加することができる。「ガラス粗粒子」とはエナメル粉末の基礎を成形するガラス粉末の最大の粒子より大きいガラス粒子を指す。典型的にここでは平均直径４０μｍ以上のガラス粒子が当てはまる。同時に、そのようなエナメル粉末によって生成された層の過剰な粗大化を防ぐため、ガラス粗粒子の平均直径は５００μｍを越えてはならない。
【００３８】
ガラス粗粒子は、その比較的大きな体積のため、エナメル層の焼き付けのとき完全には溶融せず、その基本構造において維持されたままとなる。実際の使用においてエナメル層中に亀裂が生じると、エナメル層に存在するガラス粒子が亀裂のさらなる拡大に対してそれぞれの亀裂が越えることのできないバリアのようなものとして対抗する。このように亀裂の進行に対して効果的な対処がなされ、層のさらなる損傷が防止される。
【００３９】
ガラス粗粒子として、前述のエナメル粉末のように合成されたガラス部品が使用されることができる。するとそのようなエナメル粉末から製造されたガラス粗粒子は該当するエナメル粉末から生成された層の構成および特質に合致する構成および特質を有する。このようにして本発明によって生成される層はガラス粗粒子の存在にも関わらず、充分に均質な特質および同様に均等な反応を有することが保証される。ここで取り挙げられている種類のエナメル粉末の製造過程で、すでにフリットとして付加されるそのようなガラス粗粒子がそのようなエナメル粉末として、特に適合することがわかっている。そのようなフリット化した、則ち完全には溶融しないガラス粒子は、エナメル粉末によって生成されたエナメル層中により大きな亀裂が生じることを防ぐために特に効果的であることが証明された。
【００４０】
ガラス粗粒子の作用が所望の信頼性とともに生じるように、エナメル粉末はこのガラス粒子１０〜２２部を含有し、最適な作用は少なくともガラス粗粒子１５部がエナメル粉末に付加されるときに現れる。
【００４１】
ｃ）セラミック繊維、ガラス繊維または炭素繊維
【００４２】
前述のエナメル粉末中に存在する繊維には特別な意義がある。繊維は粉末から成形されたエナメル層が、実際の使用の際発生する温度変動および機械的圧力荷重によって生じうる高応力下でも確実に保持されることを保証する。
【００４３】
この作用を果たすために、ここで取り挙げられる種類のエナメル粉末の中に０．１〜７．５部、特に少なくとも２部または少なくとも３．５〜７．５部のセラミック繊維、ガラス繊維または炭素繊維があり、セラミック繊維、ガラス繊維および炭素繊維はそれぞれ単独にまたは混合物としても付加されることができる。最適な作用は粉末中に４〜６部の繊維材料があるときに生じる。
【００４４】
基本的にエナメル粉末のために１０〜９０００μｍの繊維長さを有するセラミック繊維、ガラス繊維または炭素繊維が扱われる。長い繊維長さは、エナメル粉末から成形されるエナメル層の保持に関して有利であることが証明されたが、加工可能性が損なわれることもある。１０μｍより短い繊維長さの場合では強化作用が弱すぎる。充分な効果があり、同時に良好な加工可能性を保証するのは１０〜１０００μｍの長さを有する繊維であることが判明した。
【００４５】
炭素繊維として、市販の繊維が使用されることができる。セラミック繊維およびガラス繊維についても同様であり、ここでは例としてＳｉＣ繊維または様々な組成のガラス繊維が挙げられる。
【００４６】
ｄ）軽金属酸化化合物または重金属粉末
【００４７】
エナメル粉末から成形される層の融点をそれぞれの使用目的において非臨界の範囲に移動させるため、粉末状で存在する軽金属の酸化化合物または重金属粉末は同時にまたは代換的にエナメル粉末中に存在することができる。
【００４８】
このような方法で、それぞれの軽金属材料の融点という観点から非臨界の焼き付け条件で生成されるが、実際の使用においてそのとき生じる最高温度でも確実に耐性を示すほど熱耐性のあるエナメル層を軽金属部品にも製造することができる。
【００４９】
この効果を達成するために、エナメル粉末は１０〜２１部、特に１２〜１７部の粉末状で存在する軽金属の酸化化合物および／または１〜５部、特に２〜４部の重金属粉末を含有する。
【００５０】
「軽金属」とはここでは５ｇ／ｃｍ３以下の比重を有する金属と理解される。ここでは特にＡｌ、ＴｉおよびＭｇを指す。
【００５１】
その２０００℃以上の高融点のため、これらの軽金属の酸化物、特に酸化アルミニウムはエナメル粉末中での使用に適している。しかし特に軽金属部品の被膜の場合、融点がそれぞれまだ１０００℃以上であり、よって軽金属基材の融点範囲を明確に上回る、酸化チタンおよびそれに準ずるものの粉末のような他の軽金属酸化物粉末も使用されることができる。
【００５２】
それぞれ企図される軽金属酸化物の、エナメル粉末から生成されるエナメル層の特質への最適な影響は、軽金属酸化物がエナメル粉末から成形される非晶質被膜材料の量に対して３０％までの量で存在するときに生じる。
【００５３】
ここでは少なくとも５ｇ／ｃｍ３の比重を有する全ての金属およびその合金が「重金属」と見なされる。ここでは全ての鉄ベースの材料、特に合金鋼から成る金属粉末が挙げられる。例えば「Ｖ２Ａ」および「Ｖ４Ａ」の呼称で知られる、材料番号１．４３０１および１．４４０１の規格の鋼Ｘ５ＣｒＮｉ１８−１０およびＸ５ＣｒＮｉＭｏ１７−１２−２のようなステンレス鋼から成る金属粉末は特に適合することが判明した。ここでも、焼き付けの間に金属粉末の性質に変化が生じないように、それぞれの金属粉末の融点が１０００℃以上であるとき有利であることが判明している。
【００５４】
金属粉末の、エナメル粉末から生成されるエナメル層の性質への最適な影響は、重金属またはその合金の金属粉末が非晶質被膜材料の量に対して１０％までの量で存在するときに生じる。
【００５５】
それぞれの金属粉末のエナメル粉末に付加された粒子または軽金属のそれぞれの粉末状の酸化物の平均直径は典型的には１０〜５００μｍの範囲にあるべきである。
【００５６】
ｅ）さらなる構成要素
【００５７】
上述の構成要素の他にエナメル粉末中には最適には当然、エナメル層の製造に典型的に必要とされるさらなる添加剤が存在しうる。これには例えばホウ酸、水酸化カリウム、水ガラスまたは脱塩水が挙げられる。
【００５８】
基本的に本発明の埋め金の内層および外層は同様に形成されることが可能である。これは一方で、それぞれの保護されるべき管を流れるガスによる腐食に抵抗するために充分な耐性があり、もう一方で同時に断熱効果を果たすための鋳造材料の良好な接合を保証する被膜が使用されるならば合目的的となる。
【００５９】
しかし多くの場合、管の内面に割り当てられた層が本発明の埋め金の外側に配置された層とは別様に形成されることが合目的的である。実際にはこれは、埋め金の内面および外面の層がそれらの組成または構造において異なることによって成し遂げられる。
【００６０】
本発明によって埋め金の内面および外面に設けられる層の異なる性質は、管を通して流れるガスが高温であり、内面に設けられる層が高い熱的かつ機械的耐性を有し、それに対して埋め金の外面に塗布された釉薬層またはエナメル層が最適な断熱作用を有するならば特に有意義であることができる。
【００６１】
鋳造材料に割り当てられた層の外側に高断熱作用が要求される使用の場合、外面に設けられた釉薬層またはエナメル層に目的に合わせて高多孔性が与えられるとき合目的的であることが判明した。そこで外面に閉じ込められた気泡またはガスの充満した管は外層の高断熱値を保証する。その鋳造材料と接触する外面の領域の外層が少なくとも部分的に開孔に形成されることにより、さらに埋め金の周囲の鋳造材料との最適な接合が達成されることができる。この鋳造材料は鋳造のとき開いた孔の中に侵入し、鋳造材料の埋め金に固着した被膜素材との強い形状接合的な抱持が達成される。
【００６２】
埋め金の基体が、それぞれ互いから独立して釉薬層またはエナメル層によって被膜された後に埋め金に組み合わされた少なくとも２つの互いから独立した部品から成るとき、本発明の埋め金を特に安価に被膜できる可能性が生じる。埋め金が２つまたはそれ以上の部分に分解されることによって、特に埋め金の内面が被膜工程のために届き易くなり、迅速かつ簡単に釉薬層またはエナメル層の均等な塗布を行うことができる。
【００６３】
以下、１つの実施例を示す図を元にして本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】シリンダヘッドの一部分をシリンダヘッドの長手延在を横断して方向付けられた断面で示す。
【図２】図１のシリンダヘッドへの注入のために設けられた埋め金を図１に相応する断面で示す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
例えばＡｌＳｉ合金のようなこの目的のために通常使用されるアルミニウム鋳造材料から鋳造されたガソリンエンジン用またはディーゼルエンジン用シリンダヘッド１は平らな座面２を有し、その座面２によってそれは使用の際場合により介在する、ここでは図示されないシリンダヘッドガスケットを介してここでは同じく図示されないそれぞれの内燃機関のエンジンブロック上に置かれる。内燃機関は直列に配置された燃焼室およびその中で上下に動くここでは同様に見ることができないピストンを具備する。
【００６６】
座面２には内燃機関のシリンダの数に相応する多くのドーム型に形成された凹部３が成形され、それは内燃装置のピストンのストローク方向に内燃機関の燃焼室の上端を成形する。
【００６７】
凹部３の中にそれぞれ１つのシリンダヘッド１の長手側４’（入口側）から延びる入口管５が繋がり、それを介して作動中それぞれの燃料空気混合物が燃焼室に取り込まれる。同時にそれぞれの凹部３から出口管６が出発し、それは向かい側のシリンダヘッド１の長手側４”（出口側）に通じ、それを介して燃焼工程の際発生する内燃機関の燃焼室からの排気が排出される。入口管５の接合点７および出口管６の入口開口部８は燃焼工程の進行に従ってそれ自体公知の方法でそれぞれ１つのバルブによって開放されるか或いは閉鎖される。該当するバルブはここでは分かり易くするために図示されていない。接合点７および入口開口部８の領域にはそれ自体公知の方法で図示されないバルブのためのそれぞれ１つの座が形成される。
【００６８】
作動中に燃焼工程の結果生じた熱を排出するために、シリンダヘッド１は同様にそれ自体公知の方法でそれを通して作動中冷却剤が流れる冷却管９によって貫装される。
【００６９】
内燃機関の作動中に熱排気が流れる出口管６は管状の、シリンダヘッド１に挿入される埋め金１０によって周設され、それは一方で出口管６の入口８のバルブ座までと、長手側４”のその出口まで通じる。
【００７０】
埋め金１０の基体１１は従来の方法で２つ以上の互いに溶接された板金部品から構成され、それらは同様に従来の方法で深絞り加工処理によって相応の白金板（シートメタルブランク）から形成されている。代換的に埋め金１０の基体１１は例えば、ハイドロフォーミング法またはそれに準ずる方法で必要な形状に成形された管状の粗板金部品から製造されることもできる。埋め金１０の基体１１がそれによって生成される板金材料は従来通り熱間圧延および冷間圧延によって板金に加工された耐熱性の機械的高負荷に高い耐性のある鋼鉄から成ることができる。板金材料の厚さは典型的に０．４〜１．２ｍｍ、特に０．９ｍｍまでである。
【００７１】
埋め金１０は、その鋳造材料に割り当てられた外面１２に埋め金１０の基体１１をその長さと周囲に渡って完全に被うケイ酸塩層１３を有する。同様に埋め金１０の基体１１の内面１４はケイ酸塩層１５で被膜される。外面１２に設けられる層１３も内面１４に設けられる層１５もそれぞれ１つのエナメル層である。層１３、１５は、それぞれ２００〜９００μｍ、特に４００〜５００μｍの厚さで塗布され、続いて５２０〜５５０℃の焼き付け温度においてまだ湿った状態でそれぞれの層１３、１５に焼き付けられるエナメル泥漿から成る。層１３、１５はそのとき、同時に基体１１を泥漿槽に浸漬することによって、または順次互いから独立してそれぞれの内面１４および外面１２に塗布されることができる。
【００７２】
理想的にはエナメル泥漿の塗布は何の前処置もなく行われる。基体１１の表面状態がこれを許可しないならば、エナメル泥漿の塗布に基体１１の表面処理を先行することができ、その表面処理の場合内面１４および外面１２が熱的または化学的に脱脂され、続いて化学的に不動態化される。必要な場合補足的に内面１４および外面１２の合目的的な粗化によってそこに設けられた酸化物層が破壊される。これは基体１１が鋼板からではなく例えばアルミニウム板から製造されたならば特に存在しうる。
【００７３】
外面１２上に層１３を生成するために設けられるエナメル泥漿を制作するために、
そのガラス粒子が１０μｍの平均直径を有するガラス粉末が１００．０部、
煤が１〜５部、
ホウ酸が２部、
水酸化カリウムが１部、
水ガラスが１部、
水が４７部、
が、いっしょに擂り潰されてエナメル泥漿となる。
【００７４】
それに対して内面１４上に層１５を生成するために設けられるエナメル泥漿を制作するために、
従来のアルミニウムエナメルフリットが１００．０部、
平均直径５０μｍのコランダムが５〜７部、
平均直径１０μｍのステンレス鋼粉末が４〜６部、
ホウ酸が２部、
水酸化カリウムが１部、
水ガラスが１部、
炭素繊維が２〜５部、
水が５５部、
が、いっしょに磁器粉砕器中でエナメル泥漿に加工された。
【００７５】
それぞれのエナメル泥漿の各構成要素は例えばいっしょに擂り潰され、材料特性を顧慮したそれぞれの構成要素の供給の時点の選択によって、それぞれの構成要素が粉砕工程の終わりに有する粒子の大きさが決定された。
【００７６】
エナメル泥漿はそれぞれ割り当てられた基体１１の外面１２および内面１４に塗布された。続いて焼き付けが行われた。
【００７７】
気泡形成成分の濃度の結果として基体１１の外面１２に保持される層１３は層１３の最適な断熱性を保証する気孔を具有した。層１３の自由な外面の近くにある表面に近い気孔は開いていた。それに対して内面１４に成形された層１５はその耐火構成要素のために高溶融範囲を有し、そのため内面１４は作動中の高熱排気の流入のために晒される高い熱的負担に確実に耐性を持つ。埋め金１０は相応にそれを取り巻くシリンダヘッド１の鋳造材料を過熱に対して遮蔽し、同時に高熱を有する排気がシリンダヘッド１から排出することを保証する。
【符号の説明】
【００７８】
１    シリンダヘッド
２    座面
３    凹部
４’  シリンダヘッド１の長手側（入口側）
４”  シリンダヘッド１の長手側（出口側）
５    入口管
６    出口管
７    入口管５の接合点
８    出口管６の入口開口部
９    冷却管
１０  埋め金
１１  基体
１２  埋め金１０の基体１１の外面
１３  外面１２のケイ酸塩層
１４  埋め金１０の基体１１の内面
１５  内面１４のケイ酸塩層
【図１】
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【図２】
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