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DE102004059203A1 - Verbundgussteil, poröse Substanz auf Eisenbasis, Herstellungsverfahren und Anwendungen - Google Patents

Verbundgussteil, poröse Substanz auf Eisenbasis, Herstellungsverfahren und Anwendungen Download PDF

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DE102004059203A1
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DE
Germany
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iron
substance
porous
connector
porosity
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Application number
DE102004059203A
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English (en)
Inventor
Manabu Kariya Miyoshi
Kyoichi Kariya Kinoshita
Motoharu Kariya Tanizawa
Genki Kariya Yoshikawa
Tetsuhiko Kariya Fukanuma
Manabu Kariya Sugiura
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
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Ceased legal-status Critical Current

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Abstract

Ein Druckgehäuse enthält ein Verbundgussteil (1), das eine poröse Substanz auf Eisenbasis (11), deren Hauptbestandteil Fe ist und die eine große Anzahl Poren hat, und ein Umgussteil (12) enthält, dessen Hauptbestandteil ein Leichtmetall ist und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) umgossen ist. Die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) enthält ein Verbindungsstück (11b), das sich neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) und dem Umgussteil (12) befindet und eine größere Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a), das sich frei von dem Verbindungsstück (11a) in der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) befindet und eine geringere Porosität aufweist. Das Verbindungsstück (11b) ist mit dem Umgussteil (12) durchtränkt und damit erstarrt, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) und das Umgussteil (12) in dem Verbundgussteil (1) fest verbunden sind. In dem Druckgehäuse wird durch das Verstärkungsstück (11a) die Festigkeit und durch das Verbindungsstück (11b) die Haftung sichergestellt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbundgussteil, bei dem eine poröse Substanz auf Eisenbasis von einer Leichtmetalllegierung umhüllt ist, auf eine in dem Verbundgussteil verwendete poröse Substanz auf Eisenbasis, auf ein mit dem Verbundgussteil ausgestattetes Druckgehäuse, auf Herstellungsverfahren dafür, auf einen Bestandteil von Verdichtern als ein Beispiel für das Verbundgussteil oder Druckgehäuse und auf die Verdichter.
  • Im Hinblick auf eine Gewichtseinsparung, die Abgabe einer höheren Leistung und die Wiederverwertung werden bei verschiedenen Bauteilen als Ausgangsmaterialen statt Materialen auf Eisenbasis wie Eisen, Stähle und Gussstähle Leichtmetallmaterialien wie Aluminiumlegierungen und Magnesiumlegierungen verwendet. Wenn solche Leichtmetallmaterialen jedoch das gesamte Bauteil ersetzen, lassen sich nur schwer Festigkeit, Steifigkeit, Gleitvermögen, Verschleißbeständigkeit und Haltbarkeit sicherstellen. Es werden dementsprechend Verbundgusserzeugnisse eingesetzt, die beispielsweise durch Umgießen von Verbundmaterialen mit Leichtmetalllegierungsschmelzen oder durch Anordnen von Bauteilen auf Eisenbasis an lediglich den Teilen, die ein hohes Gleitvermögen erfordern, hergestellt werden. Dabei ist zu beachten, dass der hierbei verwendete Begriff "Verbundgussteil" solche Verbundgusserzeugnisse einschließt. Die Verbundmaterialen umfassen aus Leichtmetallen bestehende Wirtsmaterialen und in den Wirtsmaterialen verteilte Verstärkungselemente wie Keramikfasern oder Keramikteilchen.
  • Als tatsächliche Anwendungen lassen sich die Zylinderblöcke von Motoren und insbesondere die Zylinder auskleidungen nennen. Wenn die angesprochenen Verbundmaterialen als Zylinderauskleidungen verwendet werden oder Hülsen aus Gussstahl mit den Verbundmaterialen umgossen werden, wird bei den Zylinderblöcken durch die Verwendung von Aluminimumgussteilen für die Körper Gewicht eingespart und gleichzeitig die erforderliche Verschleiß- und Festfressbeständigkeit sichergestellt.
  • Allerdings lässt sich nicht unbedingt sagen, dass bei den Zylinderblöcken die volle Gewichtsersparnis erreicht wird, wenn Hülsen aus Gussstahl mit Leichtmetallmaterialen umgossen werden. Darüber hinaus ist in diesem Fall die Haftung an der Grenzfläche zwischen den Gussstahlhülsen und den Umgussteilen schlecht, die beispielsweise aus einem Leichtmetallmaterial wie Aluminiumlegierungen bestehen, weswegen sich die Gussstahlhülsen und die Umgussteile während des Einsatzes als Zylinderblöcke an der Grenzfläche trennen können. Damit gleichzeitig die Erfordernisse nach Gewichtseinsparung und Haftung erfüllt werden, werden bei Aluminiumlegierungsgusserzeugnissen poröse Substanzen auf Eisenbasis eingesetzt beziehungsweise poröse Substanzen auf Eisenbasis umgossen. Die JP 7-124738 A, die JP 9-24456 A, die JP 2003-181620 A und die JP 2003-181622 A befassen sich mit solchen Technologien.
  • Als Anwendungen solcher Verbundmaterialen nennt die JP 63-40943 B Zylinderauskleidungen und die JP 11-293364 A Taumelscheiben von Taumelscheibenverdichtern.
  • Bei Verbundgussteilen, in denen poröse Substanzen auf Eisenbasis mit aus Leichtlegierungen bestehenden Umgussmaterialien umgossen sind, wird davon ausgegangen, dass die porösen Substanzen auf Eisenbasis die Festigkeit der Verbundgussteile steigern. Ist die Porosität der porösen Substanzen auf Eisenbasis hoch beziehungsweise der Volumenanteil von Eisen (Vf) gering, können solche porösen Substanzen auf Eisenbasis naturgemäß für eine ausreichende Verstärkungswirkung sorgen. Ist jedoch die Porosität der porösen Substanzen auf Eisenbasis gering beziehungsweise der Volumenanteil an Eisen (Vf) hoch, wird zwar die Festigkeit der Verbundgussteile gesteigert, aber es ist weniger wahrscheinlich, dass die Umgussmaterialien in die porösen Substanzen auf Eisenbasis eindringen. Dementsprechend nimmt wahrscheinlich die Haftung zwischen den porösen Substanzen auf Eisenbasis und den Umgussteilen ab. Wenn es zu einer Trennung zwischen den porösen Substanzen auf Eisenbasis und den Umgussteilen kommt oder wenn sich der eine Bestandteil vom anderen löst, sind für die Festigkeit im Wesentlichen nur die porösen Substanzen auf Eisenbasis verantwortlich. Daher sollte nicht erwartet werden, dass die Verbundgussteile insgesamt gestärkt werden.
  • Die JP 7-124738 A und die JP 9-24456 A schlagen vor, eine geeignete Menge Beryllium (Be) in die Metallschmelzen zu geben, um die Haftung zu verbessern. Allerdings ist es nicht wünschenswert, gesundheitsschädigendes Be zuzugeben. Die JP 2003-181620 A und die JP 2003-181622 A beschreiben Verbundgussteile, bei denen aus Edelstählen bestehende poröse Substanzen mit Aluminiumlegierungen umgossen sind. Allerdings beträgt der Wert (Vf) für die porösen Substanzen nur 10 bis 30 Vol.-%. Demzufolge können die sich ergebenden Verbundgussteile zwar als Zylinderauskleidungen die Verschleißbeständigkeit sicherstellen, doch kann von diesen porösen Substanzen kaum erwartet werden, dass sie die Verstärkungswirkung erzeugen, die von Verbundgussteilen insgesamt erwartet wird.
  • Da Keramikfasern, die Verstärkungselemente, teuer sind, ist die Verwendung von Verbundmaterialien nicht für massengefertigte Erzeugnisse geeignet, die zu geringen Kosten hergestellt werden müssen. Da Keramikfasern sehr hart sind, haben Bauteile, die Verbundmaterialien verwenden, zudem eine schlechte Bearbeitbarkeit.
  • Angesichts der obigen Umstände liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbundgussteil zur Verfügung zur stellen, bei dem eine poröse Substanz auf Eisenbasis die volle Verstärkungswirkung zeigt, während eine feste Haftung zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und einem Umgussteil sichergestellt wird.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine in Verbundgussteilen verwendete poröse Substanz auf Eisenbasis und ein mit einem Verbundgussteil ausgestattetes Druckgehäuse zur Verfügung zu stellen. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, entsprechende Herstellungsverfahren sowie als Beispiel für die Druckgehäuse einen Bestandteil von Verdichtern und die Verdichter zur Verfügung zu stellen.
  • Die Erfinder führten eingehende Untersuchungen durch, um die Probleme zu lösen, und probierten verschiedene Dinge aus. Schließlich dachten sie daran, die Porosität von porösen Substanzen auf Eisenbasis, die von Umgussteilen umgossen sind, in bestimmten Teilen zu ändern. Auf Grundlage dieser Idee gelangten sie zu der vorliegenden Erfindung.
  • (Verbundgussteil)
  • So enthält ein erfindungsgemäßes Verbundgussteil beispielsweise Folgendes:
    eine poröse Substanz auf Eisenbasis, die Eisen (Fe) enthält und eine große Anzahl Poren hat; und
    ein Umgussteil, das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Aluminium (Al) und Magnesium (Mg) bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis umgossen ist,
    wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis außerdem ein Verbindungsstück, das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück enthält, das frei von dem Verbindungsstück in der porösen Substanz auf Eisenbasis angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist, und
    das Verbindungsstück mit dem Umgussteil getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis und das Umgussteil fest verbunden sind.
  • Dabei ist zu beachten, dass der Begriff "Metall" für Reinmetalle und Legierungen steht. Darüber hinaus hängen die Zusammensetzungen der porösen Substanz auf Eisenbasis und des Umgussteils von den tatsächlichen Anwendungen ab.
  • Zum einen hat die poröse Substanz auf Eisenbasis an dem Verbindungsstück, das die Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil bildet, erfindungsgemäß eine hohe Porosität. Wenn die poröse Substanz auf Eisenbasis tatsächlich von dem Umgussteil umgossen wird, wird das Verbindungsstück mit einer großen Menge der Metallschmelze des Umgussteils getränkt und erstarrt damit. Dadurch entsteht zumindest zwischen dem Umgussteil und dem Verbindungsstück der porösen Substanz auf Eisenbasis eine starke Verankerungswirkung, so dass zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil eine feste mechanische Verbindung geschaffen wird. Natürlich ist es nicht ausgeschlossen, dass zwischen diesen Teilen möglicherweise auch eine chemische Verbindung geschaffen wird. Jedenfalls werden die poröse Substanz auf Eisenbasis und das Umgussteil an der Grenze der porösen Substanz auf Eisenbasis, die das Umgussteil direkt berührt, fest verbunden. Folglich wird vollauf verhindert, dass es zwischen den porösen Substanzen auf Eisenbasis und den Umgussteilen zur Trennung kommt oder dass sich ein Bestandteil vom anderen löst.
  • Zum anderen enthält die poröse Substanz auf Eisenbasis neben dem Verbindungsstück erfindungsgemäß das Verstärkungsstück. Da das Verstärkungsstück eine geringere Porosität und höhere Dichte hat beziehungsweise der Wert Vf des Verstärkungsstücks hoch ist, hat es eine hohe Festigkeit. Daher kann die das Verstärkungsstück enthaltende poröse Substanz auf Eisenbasis das Umgussmaterial mit verhältnismäßig geringer Festigkeit vollauf versteifen. Dabei ist zu beachten, dass das Verstärkungsstück in der porösen Substanz auf Eisenbasis frei von dem Verbindungsstück angeordnet ist, dass aber nicht unbedingt die gesamte von dem Verbindungsstück freie poröse Substanz auf Eisenbasis das Verstärkungsstück bilden muss. Solange abhängig von der jeweiligen Anwendung die für die Verbundgussteile erforderliche Festigkeit sichergestellt werden kann, spielt die Lage oder der Anteil des Verstärkungsstücks keine Rolle. Wenn zum Beispiel die gesamte Oberfläche der porösen Substanz auf Eisenbasis vollständig mit dem Umgussteil umgossen ist, kann sich das Verbindungsstück auf der gesamten Außenumfangsfläche der porösen Substanz auf Eisenbasis befinden und kann sich das Verstärkungsstück im Zentrum oder in der Mitte der porösen Substanz auf Eisenbasis befinden. Wenn nur eine der gegenüberliegenden Ober flächen der porösen Substanz auf Eisenbasis mit dem Umgussteil umgossen ist, kann sich das Verbindungsstück auf dieser einen Oberfläche der porösen Substanz auf Eisenbasis befinden und kann sich das Verstärkungsstück auf der anderen der sich gegenüberliegenden Oberflächen der porösen Substanz auf Eisenbasis befinden.
  • Das beschriebene Verbundgussteil gewährleistet also vollauf die Haftung zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil. Da die poröse Substanz auf Eisenbasis das hochfeste Verstärkungsstück enthält, sorgt die poröse Substanz auf Eisenbasis gleichzeitig stabil und sicher für die Verstärkungswirkung.
  • (Herstellungsverfahren für das Verbundgussteil)
  • Die Erfindung lässt sich nicht nur als das oben beschriebene Verbundgussteil begreifen, sondern auch als ein Herstellungsverfahren dafür. So kann die Erfindung als ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundgussteils umgesetzt werden, dass folgende Schritte enthält:
    Tränken einer porösen Substanz auf Eisenbasis mit einer ein Umgussteil ergebenden Metallschmelze durch Eingießen der Metallschmelze in einen Hohlraum einer Form, in dem sich die poröse Substanz auf Eisenbasis befindet, wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis ein Verbindungsstück, dessen Hauptbestandteil Fe ist und das eine große Anzahl Poren hat und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück enthält, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist, und die Metallschmelze ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis vom Verbindungsstück aus einwärts in die poröse Substanz auf Eisenbasis hinein mit der Metallschmelze getränkt wird; und
    nach dem Tränkschritt Erstarren der Metallschmelze durch Kühlen,
    wodurch ein Verbundgussteil hergestellt wird, in dem die poröse Substanz auf Eisenbasis am Verbindungsstück fest mit dem Umgussteil verbunden ist und mit dem Umgussteil umgossen ist.
  • (Poröse Substanz auf Eisenbasis für Verbundgussteil)
  • Die Erfindung lässt sich nicht nur als das oben beschriebene Verbundgussteil begreifen, sondern auch als eine in diesem verwendete poröse Substanz auf Eisenbasis. So kann die Erfindung als eine poröse Substanz auf Eisenbasis umgesetzt werden, die Fe enthält, eine große Anzahl Poren hat und mit einem Umgussteil umgossen wird, das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht, und die außerdem Folgendes enthält:
    ein Verbindungsstück, das neben einer möglichen Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist; und
    ein hochfestes Verstärkungsstück, das frei von dem Verbindungsstück in der poröse Substanz auf Eisenbasis angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist.
  • (Herstellungsverfahren für die poröse Substanz auf Eisenbasis für Verbundgussteile)
  • Die Erfindung lässt sich nicht nur als die oben beschriebene poröse Substanz auf Eisenbasis für Verbund gussteile begreifen, sondern auch als ein Herstellungsverfahren dafür.
    • (1) So kann die Erfindung beispielsweise als ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Substanz auf Eisenbasis für Verbundgussteile umgesetzt werden, das folgende Schritte enthält: Aufschichten eines ersten Pulverpresskörpers, der eine vorbestimmte Porosität aufweist und durch Pressen eines eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, dessen Hauptbestandteil Fe ist, auf einem zweiten Pulverpresskörper, der eine geringere Porosität als der erste Pulverpresskörper aufweist und durch Pressen des eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, wodurch sich ein mehrschichtiger Pulverpresskörper ergibt; und Sintern des mehrschichtigen Pulverpresskörpers, wodurch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis hergestellt wird, die ein Verbindungsstück, das aus dem ersten Pulverpresskörper gebildet ist und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück enthält, das aus dem zweiten Pulverpresskörper gebildet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Pulverpresskörper, deren Porositäten voneinander verschieden sind, unabhängig voneinander ausgebildet. Dadurch erhöht sich der Freiheitsgrad bei der Steuerung der Porositäten oder bei der Auswahl der zu verwendenden Ausgangsmaterialen. Dadurch lassen sich die Porositäten oder Festigkeiten leicht abhängig von den jeweiligen Teilen der sich ergebenden porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis einstellen und ist es infolgedessen leicht, eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis mit optimierter Porosität oder Festigkeit herzustellen. Dabei ist zu beachten, dass der nach dem Aufschichtungsschritt erzeugte mehrschichtige Pulverpresskörper und die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis mindestens zwei Schichten enthalten, aber natürlich auch drei Schichten oder mehr enthalten können.
    • (2) Darüber hinaus kann die Erfindung als ein Verfahren zur Herstellung einer porösen Substanz auf Eisenbasis für Verbundgussteile umgesetzt werden, das folgende Schritte enthält: Herstellen eines Pulverpresskörpers durch Pressen eines ersten pulverförmigen Abschnitts, der ein Pulvergemisch aus einem eisenhaltigen Pulver, dessen Hauptbestandteil Fe ist, und einem Poren erzeugenden Material enthält, das, wenn es auf Temperaturen von kleiner oder gleich der Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers erhitzt wird, durch sein Verschwinden Poren bildet, und eines zweiten pulverförmigen Abschnitts, der mehr eisenhaltiges Pulver als der erste pulverförmige Abschnitt und weniger Poren erzeugendes Material als der erste pulverförmige Abschnitt enthält; und Sintern des Pulverpresskörpers, wodurch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis erzeugt wird, in der sich der erste pulverförmige Abschnitt in ein Verbindungsstück verwandelt hat, das eine vorbestimmte Porosität aufweist, und sich der zweite pulverförmige Abschnitt in ein hochfestes Verstärkungsstück verwandelt hat, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren wird in den Abschnitt (d.h. den ersten pulverförmigen Abschnitt), der sich in dem Pulverpresskörper in das Verbindungsstück verwandelt, reichlich Poren erzeugendes Material eingemischt, so dass dieser Abschnitt nach dem Sintern das Verbindungsstück bildet, dessen Porosität größer ist. Mit diesem Herstellungsverfahren lässt sich bereitwillig die Porosität der sich nach dem Sintern ergebenden porösen Sintersubstanz einstellen, indem das Mischungsverhältnis des Poren erzeugenden Materials geändert wird. Darüber hinaus lässt sich nicht nur die Porosität der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis leicht einstellen, sondern auch die Festigkeit der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis in ihren jeweiligen Teilen. Außerdem ist dieses Herstellungsverfahren sehr effizient, da der Bildungsschritt auf die folgende Weise in einem Schritt vorgenommen werden kann. Und zwar werden das eisenhaltige Pulver und das Poren erzeugende Material, deren Mischungsverhältnisse sich in den jeweiligen Teilen der sich ergebenden porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis ändern, dadurch ausgebildet, dass sie einfach unmittelbar, nachdem sie in den Hohlraum der Formen eingefüllt wurden, gepresst werden.
  • Dabei ist zu beachten, dass auch bei diesem Herstellungsverfahren das Mischungsverhältnis des eisenhaltigen Pulvers und des Poren erzeugenden Materials nicht nur schrittweise in zwei Stufen, sondern auch in drei Stufen oder mehr geändert werden kann. Darüber hinaus können die Mischungsanteile auch als Gradient vom ersten pulverförmigen Abschnitt zum zweiten pulverförmigen Abschnitt geändert werden. Außerdem kann der zweite pulverförmige Abschnitt nur einen Spurenanteil des Poren erzeugenden Materials oder überhaupt kein Poren erzeugendes Material enthalten.
  • Das Poren erzeugende Material kann hierbei Metallpulvern entsprechen, deren Schmelzpunkte niedriger als die Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers liegen oder die in Hochtemperaturbereichen (z.B. ungefähr bei der Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers) verbrennen und sich verflüchtigen, so dass sie durch Emission entfernt werden können. Die erstgenannten Metallpulver können beispielsweise mindestens einem Bestandteil der aus Cu-, Sn-, Pb-, Zn-, Ag-, Mg-, Ca-, Sr- und Al-Pulvern bestehenden Gruppe entsprechen und die letztgenannten Pulver mindestens einem Bestandteil der aus Bindemitteln, Schmierstoffen und Harzpulvern bestehenden Gruppe. Dabei ist zu beachten, dass der Ausdruck "das Poren erzeugende Material verschwindet" nicht nur bedeutet, dass die Bestandteile des Poren erzeugenden Materials vollständig aus der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis entfernt werden, sondern auch, dass das Poren erzeugende Material schmilzt und auf der Teilchenoberfläche des eisenhaltigen Pulvers anhaftet oder in das Fe diffundiert, davon aufgenommen wird oder mit diesem schließlich eine Legierung bildet.
  • (Druckgehäuse)
  • Die Erfindung kann auch als ein Druckgehäuse begriffen werden, das eine Anwendung des oben beschriebenen Verbundgussteils darstellt. So enthält bei einem erfindungsgemäßen Druckgehäuse zumindest ein Teil dieses Druckgehäuses ein Verbundgussteil mit:
    einer porösen Substanz auf Eisenbasis, die Fe enthält und eine große Anzahl Poren hat; und
    einem Umgussteil, das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis umgossen ist,
    wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis außerdem ein Verbindungsstück, das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hoch festes Verstärkungsstück enthält, das frei von dem Verbindungsstück in der porösen Substanz auf Eisenbasis angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist, und
    das Verbindungsstück mit dem Umgussteil getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis und das Umgussteil fest verbunden sind.
  • Dieses Druckgehäuse sorgt auf die gleiche Weise wie bei dem oben beschriebenen Verbundgussteil vollauf für die Haftung zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil. Gleichzeitig zeigt die poröse Substanz auf Eisenbasis stabil und sicher die Verstärkungswirkung, da die poröse Substanz auf Eisenbasis das hochfeste Verstärkungsstück enthält. Das Druckgehäuse bringt daher nicht nur den Vorteil einer Gewichtsersparnis, sondern auch ausreichende Festigkeit mit sich.
  • Die erfindungsgemäßen Druckgehäuse können Druckgefäße wie Tanks und Bomben, die hochverdichtete Fluide (z.B. Gase und Flüssigkeiten) halten, oder Zylinder für Motoren und Verdichter oder Rohre für Rohrleitungen sein. Das Druckgehäuse bildet insgesamt einen umschlossenen Raum, da in ihm hochverdichtete Fluide untergebracht sind. Allerdings ist es nicht erforderlich, dass das gesamte Druckgehäuse ein einzelnes Bauteil umfasst. So kann das Druckgehäuse beispielsweise wie Zylinder oder Gehäuse für Motoren und Verdichter ein zylinderförmiges Bauteil (z.B. eine Zylinderbohrung), einen Kolben, einen Zylinderkopf oder eine Ventilplatte umfassen, um den umschlossenen Raum zu bilden. Dabei ist zu beachten, dass jeder dieser Bestandteile das besprochene Druckgehäuse bilden kann.
  • Ein typisches Beispiel für dieses Druckgehäuse sind jedoch die Zylinder selbst oder zylinderförmige Bauteile wie Zylinderblöcke und -gehäuse, die die Zylinder umgeben. In diesem Fall bildet die poröse Substanz auf Eisenbasis oder eben dieses Druckgehäuse die zylinderförmigen Bauteile. Dabei ist zu beachten, dass von der Innenumfangsseite des Druckgehäuses aus ein Innendruck nach außen wirkt und dass dementsprechend die Innenumfangsfläche in solchen zylinderförmigen Bauteilen wahrscheinlich der größten Belastung ausgesetzt ist. Infolgedessen wird vorzugsweise die Innenumfangsfläche wirksam durch das Verstärkungsstück der porösen Substanz auf Eisenbasis verstärkt. Es ist daher angemessen, wenn die poröse Substanz auf Eisenbasis des Druckgehäuses das Verbindungsstück an der Außenumfangsseite und das Verstärkungsstück an der Innenumfangsseite angeordnet hat und das Verbundgussteil die poröse Substanz auf Eisenbasis enthält und das Verbindungsstück der porösen Substanz auf Eisenbasis von dem Umgussteil umgossen ist.
  • (Herstellungsverfahren für Druckgehäuse)
  • Ohne Beschränkung auf das oben beschriebene Druckgehäuse ist es möglich, die Erfindung als ein Herstellungsverfahren dafür zu begreifen. So kann die Erfindung beispielsweise als ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgehäuses umgesetzt werden, das folgende Schritte enthält:
    Tränken einer porösen Substanz auf Eisenbasis mit einer ein Umgussteil ergebenden Metallschmelze durch Eingießen der Metallschmelze in einen Hohlraum einer Form, in dem sich die poröse Substanz auf Eisenbasis befindet, wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis ein Verbindungsstück, dessen Hauptbestandteil Fe ist und das eine große Anzahl Poren hat und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück enthält, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist, und die Metallschmelze ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis vom Verbindungsstück aus einwärts in die poröse Substanz auf Eisenbasis hinein mit der Metallschmelze getränkt wird; und
    nach dem Tränkschritt Erstarren der Metallschmelze durch Kühlen,
    wodurch ein Druckgehäuse hergestellt wird, das teilweise mit einem Verbundgussteil ausgestattet ist, in dem die poröse Substanz auf Eisenbasis am Verbindungsstück fest mit dem Umgussteil verbunden ist und mit dem Umgussteil umgossen ist.
  • (Verdichterbauteil)
  • Ein typisches Beispiel für das oben beschriebene Druckgehäuse sind Verdichter und ihre Bestandteile. Ohne Beschränkung auf das das angesprochene Verbundgussteil verwendende Druckgehäuse kann die Erfindung daher als ein das Verbundgussteil verwendender Bestandteil von Verdichtern begriffen werden.
  • So kann die Erfindung beispielsweise als Bestandteil von Verdichtern umgesetzt werden, die ein eingelassenes Arbeitsfluid verdichten und das Arbeitsfluid hochverdichtet abgeben, wobei zumindest ein Teil des Bestandteils ein Verbundgussteil enthält mit:
    einer porösen Substanz auf Eisenbasis, die Fe enthält und eine große Anzahl Poren hat; und
    einem Umgussteil, das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis umgossen ist,
    wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis außerdem ein Verbindungsstück, das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück enthält, das frei von dem Verbindungsstück in der porösen Substanz auf Eisenbasis angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist, und das Verbindungsstück mit dem Umgussteil getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis und das Umgussteil in dem Verbundgussteil fest verbunden sind.
  • (Verdichter)
  • Ohne Beschränkung auf den oben beschriebenen Bestandteil von Verdichtern, lässt sich die Erfindung auch als ein den Bestandteil enthaltender Verdichter begreifen. So kann die Erfindung beispielsweise als ein Verdichter umgesetzt werden, der ein eingelassenen Arbeitsfluid verdichtet und das Arbeitsfluid hochverdichtet abgibt, wobei zumindest ein Teil des Bestandteils ein Verbundgussteil enthält mit:
    einer porösen Substanz auf Eisenbasis, die Eisen (Fe) enthält und eine große Anzahl Poren hat; und
    einem Umgussteil, das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis umgossen ist,
    wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis außerdem ein Verbindungsstück, das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis und dem Umgussteil liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hoch festes Verstärkungsstück enthält, das frei von dem Verbindungsstück in der porösen Substanz auf Eisenbasis angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist, und das Verbindungsstück mit dem Umgussteil getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis und das Umgussteil in dem Verbundgussteil fest verbunden sind.
  • Es ist zu beachten, dass das Ausmaß der Porosität und die Größenordnung der Festigkeit erfindungsgemäß den relativen Zusammenhängen zwischen dem Verbindungsstück und dem Verstärkungsstück der porösen Substanz auf Eisenbasis entsprechen.
  • Ein besseres Verständnis der Erfindung und vieler ihrer Vorteile erschließt sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die allesamt einen Teil der Offenbarung bilden.
  • 1 veranschaulicht in Perspektivansicht den Aufriss eines Gehäuses eines Verdichters gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung.
  • 2 zeigt vergrößert das in 1 mit "2" bezeichnete Gehäuse.
  • 3 veranschaulicht schematisch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung, wobei 3(a) eine Perspektivansicht und 3(b) ein Querschnitt durch die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis entlang ihrer Zentralachse ist.
  • 4 ist ein metallografisches Gefügebild eines Verbundgussteils gemäß Beispiel Nr. 1 der Erfindung und zeigt einen Abschnitt neben einem Verbindungsstück der porösen Substanz auf Eisenbasis.
  • 5 zeigt in Seitenansicht den Aufriss eines Verdichtergehäuses gemäß Beispiel Nr. 2 der Erfindung.
  • 6 zeigt in Vorderansicht den Aufriss eines Verdichtergehäuses gemäß Beispiel Nr. 3 der Erfindung.
  • Nach der allgemeinen Beschreibung der Erfindung wird nun zum besseren Verständnis auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die jedoch lediglich der Darstellung dienen und nicht den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche beschränken sollen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei ist jedoch zu beachten, dass unabhängig von der folgenden Beschreibung der bestimmten Ausführungsbeispiele, die Beschreibung als solche nicht nur auf das erfindungsgemäße Verbundgussteil zutrifft, sondern auch erfindungsgemäß auf die poröse Substanz auf Eisenbasis, das Druckgehäuse und die Verfahren zu ihrer Herstellung sowie erfindungsgemäß auf den Verdichter und dessen Bestandteile. Außerdem ist zu beachten, dass die Tatsache, welches der folgenden bestimmten Ausführungsbeispiele optimal ist, von den Aufgaben und Leistungsanforderungen abhängt.
  • (1) Poröse Substanz auf Eisenbasis
  • Die Formgebungen und Herstellungsverfahren für die poröse Substanz auf Eisenbasis spielen für die Verbundgussteile solange keine Rolle, wie die poröse Substanz auf Eisenbasis das Verbindungsstück und das Verstärkungsstück enthält. Ein typisches Beispiel für eine solche poröse Substanz auf Eisenbasis sind poröse Sintersubstanzen auf Eisenbasis. Eine solche poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis wird im Folgenden ausführlicher beschrieben.
  • Die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis wird erzeugt, indem ein Pulverpresskörper gesintert wird, der ein eisenhaltiges Pulver enthält. Der Pulverpresskörper wird hergestellt, indem ein eisenhaltiges Pulver, das in einen Formhohlraum eingefüllt wurde, verpresst wird. Die Zusammensetzung des hierbei verwendeten eisenhaltigen Pulvers kann abhängig von der Festigkeit und den Einsatzbedingungen der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis geeignet gewählt werden. Wenn beispielsweise beabsichtigt ist, die Festigkeit durch Wärmebehandlungen zu steigern, ist es ratsam, eisenhaltige Pulver mit den Zusammensetzungen verschiedener Legierungsstähle zu verwenden. Wenn beabsichtigt ist, die Korrosionsbeständigkeit zu steigern, ist es ratsam, eisenhaltige Pulver mit den Zusammensetzungen von Edelstählen zu verwenden. Abgesehen davon kann das eisenhaltige Pulver Reineisenpulvern oder eisenhaltigen Pulver mit den Zusammensetzungen von Kohlenstoffstählen entsprechen. Es ist zu beachten, dass das eisenhaltige Pulver ein eigenständiges Einzelpulver oder ein Pulvergemisch sein kann, in dem mehrere Pulver gemischt sind.
  • Das hierbei verwendete Pulver kann entweder ein elementares Pulver oder ein Legierungspulver sein. Das Pulver kann entweder als zerstäubtes Pulver oder reduziertes Pulver verwendet werden. Die Teilchenformen der verwendeten Pulver spielen keine Rolle. Darüber hinaus können die Zusammensetzungen oder Arten des eisenhaltigen Pulvers abhängig von den jeweiligen Teilen der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis geändert werden.
  • Insbesondere dann, wenn die Porosität gesteigert werden soll, ist es nicht vorzuziehen, feine Pulver mit äußerst kleinen Teilchendurchmessern zu verwenden, sondern ist ein eisenhaltiges Pulver vorzuziehen, dessen mittlerer Teilchendurchmesser in einen Bereich von ungefähr 50 bis 150 μm fällt. Dabei ist zu beachten, dass der Teilchendurchmesser der darin enthaltenen Teilchen leicht durch Analysieren zweidimensionaler Bilder bestimmt werden kann, aber auch leicht mit Hilfe von Siebverfahren.
  • Das eisenhaltige Pulver ist nicht auf Metallpulver beschränkt, sondern kann auch Pulvergemischen entsprechen, die neben Schmierstoffen und Zusatzstoffen das oben beschriebene Poren erzeugende Material enthalten. Darüber hinaus kann das eisenhaltige Pulver auch Verbundpulver enthalten, etwa Pulver mit Keramikteilchen, die als Verstärkungsteilchen dienen.
  • Dabei ist zu beachten, dass die Porosität der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis unter Verwendung der scheinbaren Dichte ρ0 der enthaltenen Materialien mit Hilfe der folgenden Gleichung ermittelt werden kann: Porosität = {1 – (ρ/ρ0)} × 100(%)
  • Die rechte Seite der Gleichung, {1 – (ρ/ρ0)} × 100(%), gibt den Volumenanteil der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis (Vf) an.
  • Es ist angemessen, wenn die Porosität beim Verbindungsstück in einen Bereich von 20 bis 50 Vol.-% und besser noch von 35 bis 45 Vol.-% fällt. Wenn die Porosität zu gering ist, wird keine ausreichende Haftung erzielt, da das Bindungsvermögen der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis mit dem Umgussteil schlecht ist. Poröse Sintersubstanzen auf Eisenbasis, deren Porosität zu hoch ist, lassen sich nur schwer herstellen, wobei es weniger wahrscheinlich ist, das die Festigkeit für die Funktion als Verbindungsstück gewährleistet ist. Dagegen ist es angemessen, wenn die Porosität des Verstärkungsstücks in einen Bereich von 5-25 Vol.-% und besser noch 5-15 Vol.-% fällt. Wenn die Porosität des Verstärkungsstücks zu hoch ist, nimmt die Festigkeit der porösen Sintersubstanzen auf Eisenbasis ab, so dass es weniger wahrscheinlich ist, dass das Verstärkungsstück die Verstärkungswirkung zeigt. Darüber hinaus ist es nicht effizient, die Porosität des Verstärkungsstücks zu klein zu machen, da dies bedeuten würde, dass das Ausgangsmaterialpulver mit hohen Drücken verpresst werden muss.
  • (Herstellungsverfahren für die poröse Substanz auf Eisenbasis)
  • Es spielt keine Rolle, mit welchem Herstellungsverfahren die poröse Substanz auf Eisenbasis hergestellt wird. So kann die poröse Substanz auf Eisenbasis durch die folgenden Herstellungsverfahren hergestellt werden.
  • Beispielsweise ist es möglich, ein Verfahren zur Herstellung einer zu umgießenden porösen Substanz auf Eisenbasis zu verwenden, das folgende Schritte enthält:
    Aufschichten eines ersten Pulverpresskörpers, der eine vorbestimmte Porosität aufweist und durch Pressen eines eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, dessen Hauptbestandteil Fe ist, auf einem zweiten Pulverpresskörper, der eine geringere Porosität als der erste Pulverpresskörper aufweist und durch Pressen des eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, wodurch sich ein mehrschichtiger Pulverpresskörper ergibt; und
    Sintern des mehrschichtigen Pulverpresskörpers, wodurch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis hergestellt wird, die ein Verbindungsstück, das aus dem ersten Pulverpresskörper gebildet ist und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück enthält, das aus dem zweiten Pulverpresskörper gebildet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren werden die Pulverpresskörper, deren Porositäten voneinander verschieden sind, unabhängig voneinander ausgebildet. Dementsprechend vergrößert sich der Freiheitsgrad bei der Einstellung der Porositäten oder bei der Wahl der zu verwendenden Ausgangsmaterialien. Dadurch können die Porositäten oder Festigkeiten leicht abhängig von den jeweiligen Teilen der sich ergebenden Sintersubstanz auf Eisenbasis eingestellt werden, und ist es dementsprechend leicht, eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis herzustellen, deren Porosität oder Festigkeit optimiert ist. Dabei ist zu beachten, dass der nach dem Aufschichtungsschritt erzeugte mehrlagige Pulverpresskörper und die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis zwar mindestens zwei Schichten enthalten, aber natürlich auch drei Schichten oder mehr enthalten können.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, ein anderes Verfahren zur Herstellung einer zu umgießenden porösen Substanz auf Eisenbasis zu verwenden. Beispielsweise kann das Herstellungsverfahren folgende Schritte enthalten:
    Herstellen eines Pulverpresskörpers durch Pressen eines ersten pulverförmigen Abschnitts, der ein Pulvergemisch aus einem eisenhaltigen Pulver, dessen Hauptbestandteil Fe ist, und einem Poren erzeugenden Material enthält, das, wenn es auf Temperaturen von kleiner oder gleich der Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers erhitzt wird, durch sein Verschwinden Poren bildet, und eines zweiten pulverförmigen Abschnitts, der mehr eisenhaltiges Pulver als der erste pulverförmige Abschnitt und weniger Poren erzeugendes Material als der erste pulverförmige Abschnitt enthält; und
    Sintern des Pulverpresskörpers, wodurch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis erzeugt wird, in der sich der erste pulverförmige Abschnitt in ein Verbindungsstück verwandelt hat, das eine vorbestimmte Porosität aufweist, und sich der zweite pulverförmige Abschnitt in ein hochfestes Verstärkungsstück verwandelt hat, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück aufweist.
  • Bei diesem Herstellungsverfahren wird in dem Abschnitt (d.h. dem ersten pulverförmigen Abschnitt), der sich in dem Pulverpresskörper in das Verbindungsstück verwandelt, reichlich Poren erzeugendes Material eingemischt, so dass dieser Abschnitt nach dem Sintern das Verbindungsstück bildet, dessen Porosität höher ist. Mit diesem Herstellungsverfahren lässt sich bereitwillig die Porosität der sich nach dem Sintern ergebenden porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis einzustellen, indem das Mischungsverhältnis des Poren erzeugenden Materials geändert wird. Darüber hinaus lässt sich nicht nur die Porosität der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis leicht einstellen, sondern auch die Festigkeit der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis in ihren jeweiligen Teilen. Außerdem ist dieses Herstellungsverfahren sehr effizient, da der Bildungsschritt auf die folgende Weise in einem Schritt vorgenommen werden kann. Und zwar werden das eisenhaltige Pulver und das Poren erzeugende Material, deren Mischungsverhältnisse sich in den jeweiligen Teilen der sich ergebenden porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis ändern, dadurch ausgebildet, dass sie einfach unmittelbar, nachdem sie in den Hohlraum der Formen eingefüllt wurden, gepresst werden.
  • Dabei ist zu beachten, dass auch bei diesem Herstellungsverfahren das Mischungsverhältnis des eisenhaltigen Pulvers und des Poren erzeugenden Materials nicht nur schrittweise in zwei Stufen, sondern auch in drei Stufen oder mehr geändert werden kann. Darüber hinaus können die Mischungsanteile auch als Gradient vom ersten pulverförmigen Abschnitt zum zweiten pulverförmigen Abschnitt geändert werden. Außerdem kann der zweite pulverförmige Abschnitt nur einen Spurenanteil des Poren erzeugenden Materials oder überhaupt kein Poren erzeugendes Material enthalten.
  • Das Poren erzeugende Material kann hierbei Metallpulvern entsprechen, deren Schmelzpunkte niedriger als die Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers liegen oder die in Hochtemperaturbereichen (z.B. ungefähr bei der Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers) verbrennen und sich verflüchtigen, so dass sie durch Emission entfernt werden können. Die erstgenannten Metallpulver können beispielsweise mindestens einem Bestandteil der aus Cu-, Sn-, Pb-, Zn-, Ag-, Mg-, Ca-, Sr- und Al-Pulvern bestehenden Gruppe entsprechen und die letztgenannten Pulver mindestens einem Bestandteil der aus Bindemitteln, Schmierstoffen und Harzpulvern bestehenden Gruppe. Dabei ist zu beachten, dass der Ausdruck "das Poren erzeugende Material verschwindet" nicht nur bedeutet, dass die Bestandteile des Poren erzeugenden Materials vollständig aus der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis entfernt werden, sondern auch, dass das Poren erzeugende Material schmilzt und auf der Teilchenoberfläche des eisenhaltigen Pulvers anhaftet oder in das Fe diffundiert, davon aufgenommen wird oder mit diesem schließlich eine Legierung bildet.
  • (2) Umgussteil
  • Das Umgussteil enthält mindestens einen Bestandteil der aus reinem Al, Al-Legierungen, reinem Mg und Mg-Legierungen bestehenden Gruppe. Die Zusammensetzungen der Legierungen spielen keine Rolle, doch können verschiedene Knetlegierungen verwendet werden, wie sie im Japanischen Industriestandard (JIS) festgelegt sind. Geeignete Legierungen können abhängig von den Spezifikationen der Verbundgussteile, Druckgehäuse und Verdichter gewählt werden. Die folgenden Verfahren stehen fürs Gießen zur Verfügung: z.B. Standguss, Druckguss, Sandguss und Spritzguss. Allerdings ist es vorzuziehen, unter Verwendung einer Form Druckguss und insbesondere sogenanntes "Liquid Forging" durchzuführen, um bei der Erzeugung des Umgussteils die porösen Substanzen auf Eisenbasis sicher mit Legierungsschmelze zu tränken. Im Hinblick auf die Eignung zur Massenfertigung kann jedoch auch Spritzgießen verwendet werden. Der folgende Erstarrungsschritt kann unter natürlicher Abkühlung erfolgen. Mit Kühlverfahren, etwa einer Wasserkühlung, deren Abkühlgeschwindigkeiten schnell sind, lässt sich jedoch die Gussstruktur des Umgussteils feinen, so dass sich insgesamt die Festigkeit des sich ergebenden Verbundgussteils steigern lässt.
  • (3) Anwendungen
  • Das besprochene Verbundgussteil kann in verschiedenen Bauteilen und Vorrichtungen verwendet werden. Das Verbundgussteil ist insbesondere für Bauteile geeignet, die eine höhere Festigkeit erfordern als Gusserzeugnisse, die das Umgussteil allein umfassen, da das besprochene Verbundgussteil durch die poröse Substanz auf Eisenbasis verstärkt wird. Solche Bauteile können beispielsweise Zylinderblöcke, verschiedene Verdichtergehäuse, Knochenstrukturbauteile, Innenhüllen oder Außenhüllen von Druckgefäßen und Rohre für Rohrleitungen sein.
  • Dabei ist zu beachten, dass dann, wenn das Verbundgussteil Bauteile bildet, die zylinderförmig sind und wie beispielsweise Trennwände von Druckgefäßen Innendrücken ausgesetzt sind, die poröse Substanz auf Eisenbasis passend in eine Zylinderform gebracht werden kann, in der sich das Verbindungsstück auf der Außenumfangsseite und das Verstärkungsstück auf der Innenumfangsseite befindet. Der Grund dafür ist der, dass die maximale Belastung auf der Innenumfangsseite des Verbundgussteils oder der porösen Substanz auf Eisenbasis auftritt.
  • Das angesprochene Druckgehäuse kann neben verschiedenen Druckgefäßen auch Zylinderhülsen, Zylinderblöcke und Gehäuse bilden, die in Pumpen, Verdichtern oder Motoren verwendet werden, sowie Trennwände und Rohre für Rohrleitungen. Dabei ist zu beachten, dass der besprochene Verdichter und seine Bestandteile bestimmte Ausführungsbeispiele des besprochenen Druckgehäuses darstellen.
  • (Beispiel Nr. 1)
  • (Aufriss)
  • Die 1 und 2 veranschaulichen als Beispiel Nr. 1 der Erfindung ein zylinderförmiges Gehäuse 1 für Verdichter. Dabei ist zu beachten, dass das zylinderförmige Gehäuse 1 zu dem angesprochenen Verbundgussteil, den Bestandteilen von Verdichtern oder dem Druckgehäuse zählt. 2 zeigt vergrößert eine der zueinander entgegensetzten Stirnflächen des in 1 mit "2" bezeichneten zylinderförmigen Gehäuses 1. Wie sich aus 1 ergibt, wird davon ausgegangen, dass bei dem zylinderförmigen Gehäuse 1 ein von einem Arbeitsfluid stammender Innendruck "P" von der Innenumfangsseite aus nach außen wirkt.
  • Das Gehäuse 1 ist ein Verbundgussteil, das eine zylinderförmige poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 und ein Umgussteil 12 enthält. Das Umgussteil 12 wurde erzeugt, indem die Außenumfangsfläche der porösen Sintersubstanz 11 auf Eisenbasis mit einer Aluminiumgusslegierung umgossen wurde. Wie in 2 dargestellt ist, enthält die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 ein Verstärkungsstück 11a und ein Verbindungsstück 11b. Das Verstärkungsstück 11a befindet sich auf der Innenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 und weist eine geringere Porosität beziehungsweise einen größeren Wert Vf auf. Das Verbindungsstück 11b befindet sich auf der Außenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 und weist eine höhere Porosität beziehungsweise einen kleineren Wert Vf auf. Darüber hinaus sind die Poren der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 mit der das Umgussteil 12 bildenden Metallschmelze getränkt und damit erstarrt. In den in dem Verbindungsstück 11b gelegenen Poren ist das Umgussteil 12 daher nach der Tränkung fest erstarrt. Die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 und das Umgussteil 12 sind somit fest durch eine Ankerwirkung verbunden.
  • (Herstellung der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis)
  • Die oben beschriebene zylinderförmige poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 wurde wie folgt hergestellt. Als Ausgangsmaterialpulver wurden die folgenden Pulver angesetzt: ein als das eisenhaltige Pulver dienendes reduziertes Eisenpulver, Graphit (C), Stearinsäure, ein pulvermetallurgischer Schmierstoff und Kupferpulver. Das reduzierte Eisenpulver enthielt reines Eisen, entsprach dem Produkt "KIP240M" von KAWASAKI SEITETSU Co., Ltd., und hatte einen mittleren Teilchendurchmesser von 75 μm. Die Stearinsäure hatte einen Schmelzpunkt von 60°C. Der Schmierstoff entsprach dem Produkt "W-02" von DAIWA WAX Co., Ltd. Das Kupferpulver entsprach dem Produkt "CE-5" von FUKUDA KINZOKU Co., Ltd. und hatte einen mittleren Teilchendurchmesser von 80 μm. Diese Ausgangsmaterialpulver wurden verwendet, um ein erstes Pulvergemisch und ein zweites Pulvergemisch anzufertigen (Mischschritt). Das erste Pulvergemisch enthielt dabei 74 Gew.-% Fe, 0,8 Gew.-% C und 3 Gew.-% Stearinsäure. Das zweite Pulvergemisch enthielt 87 Gew.-% Fe, 0,8 Gew.-% C, 2 Gew.-% Cu und 3 Gew.-% Stearinsäure. Das erste Pulvergemisch und das zweite Pulvergemisch wurden jeweils eine Stunde lang unter Verwendung einer Mahlvorrichtung gemischt.
  • Das erste Pulvergemisch wurde in einen zylinderförmigen Hohlraum einer ersten Form gefüllt (Füllschritt) und dann durch Pressen geformt (Formschritt). Auf diese Weise wurde ein erster Pulverpresskörper hergestellt, dessen Innendurchmesser ϕ 90 mm betrug, dessen Außendurchmesser ϕ 100 mm betrug und dessen Länge 50 mm betrug.
  • Das zweite Pulvergemisch wurde in einen zylinderförmigen Hohlraum einer zweiten Form gefüllt (Füllschritt) und dann durch Pressen geformt (Formschritt). Auf diese Weise wurde ein zweiter Pulverpresskörper hergestellt, der in den ersten Pulverpresskörper passte und dessen Innendurchmesser ϕ 80 mm betrug, dessen Außendurchmesser ϕ 90 mm betrug und dessen Länge 50 mm betrug. Der sich ergebende erste Pulverpresskörper (Außenhülle) und zweite Pulverpresskörper (Innenhülle) wurden aufeinander geschichtet, indem der zweite Pulverpresskörper in den ersten Pulverpresskörper gepasst wurde, wodurch sich ein Pulverpresskörper mit Doppelaufbau ergab (Aufschichtungsschritt).
  • Der sich ergebende Pulverpresskörper wurde in einen Elektroofen gesetzt und durch 30-minütiges Erhitzen in einer Inert- oder Vakuumatmosphäre gesintert (Sinterschritt). Auf diese Weise wurde die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 hergestellt, deren Innendurchmesser ϕ 80 mm betrug, deren Außendurchmesser ϕ 100 mm betrug und deren Länge 50 mm betrug. Die Außenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 enthielt den gesinterten ersten Pulverpresskörper und wies eine Porosität von etwa 27 Vol.-% auf. Dabei ist zu beachten, dass das erfindungsgemäße Verbindungsstück 11b die Außenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 einschloss. Die Innenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 enthielt den gesinterten zweiten Pulverpresskörper und wies eine Porosität von etwa 13 Vol.-% auf. Dabei ist zu beachten, dass das erfindungsgemäße Verstärkungsstück 11a die Innenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 einschloss. 3 veranschaulicht schematisch das Erscheinungsbild der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11. Dabei zeigt 3(a) die gesamte porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 in Perspektivansicht und 3(b) einen Querschnitt durch die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 entlang der Zentralachse.
  • (Herstellung des Verbundgussteils)
  • Die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 wurde mit einer Aluminiumlegierung gemäß Japanischem Industrie standard JIS 2024 umgossen, die zu dem Umgussteil 12 wurde. Auf diese Weise wurde ein zylinderförmiges Verbundgussteil beziehungsweise das Gehäuse 1 hergestellt. Die Metallschmelze der Aluminiumlegierung wurde von der Außenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 beziehungsweise von der Seite des Verbindungsstücks 11b aus nach innen gegossen. Dabei waren die Gießbedingungen so eingestellt, dass die Temperatur der Metallschmelze 750°C betrug, die Temperatur der Form 200°C betrug, die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 auf 300°C vorgeheizt war und sich die Metallschmelze unter einen Druck von 100 MPa befand. Auf diese Weise wurde die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 von dem Verbindungsstück 11b aus einwärts zum Verstärkungsstück 11a hin mit der Metallschmelze der Aluminiumlegierung durchtränkt. Danach wurde die Form wassergekühlt, um die Metallschmelze erstarren zu lassen, wodurch das zylinderförmige Verbundgussteil fertig gestellt wurde.
  • 4 zeigt ein metallografisches Gefügebild des Verbundgussteils, wie es sich unter einem optischen Mikroskop ergab, nachdem das Verbundgussteil nahe dem Verbindungsstück 11b durchschnitten und der durchschnittene Querschnitt der Metallstruktur 15 Sekunden lang mit 3% alkoholischer Salpetersäure (oder Nital) geätzt worden war. Aus dem metallografischen Gefügebild ergibt sich, dass die Poren dem Verbindungsstück 11b dicht mit der Metallschmelze der Aluminiumlegierung durchtränkt und mit dieser erstarrt sind und dass die Verbindung zwischen der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 und dem Umgussteil 12 beziehungsweise der Matrix fest war.
  • Darüber hinaus wird davon ausgegangen, dass das Cu-Pulver beziehungsweise das Poren erzeugende Material, das in den zweiten Pulverpresskörper eingemischt wurde, beim Sintern durch die Hitze aufgeschmolzen ist und in dem Verbindungsstück 11b zur Porenbildung beitrug. Darüber hinaus versteht sich, dass das Cu-Pulver selbst beim Sintern aufschmilzt, in die beim Sintern des Fe-Pulvers entstehenden Lücken fließt und die Lücken füllt. Dabei ist zu beachten, dass das Verbundgussteil eine Zugfestigkeit von 535 bis 564 MPa zeigte. Die Zugfestigkeit betrug durchschnittlich 546 MPa bei dreimaliger Messung.
  • (Beispiel Nr. 2)
  • 5 veranschaulicht als Beispiel Nr. 2 der Erfindung ein zylinderförmiges Gehäuse 2 für Verdichter. Es ist zu beachten, dass das zylinderförmige Gehäuse 2 zu den besprochenen Bestandteilen von Verdichtern oder dem Druckgehäuse zu zählen ist. Das Gehäuse 2 wurde dadurch erzeugt, dass die Form der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 in Beispiel Nr. 1 zu einer wannenförmigen porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 21 geändert wurde, deren Querschnitt einem Halbkreis entsprach, und der Außenumfang der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 21 mit einem Umgussteil 22 umgossen wurde. Im Beispiel Nr. 2 bildet die Innenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 21 das Verstärkungsstück und ihre Außenumfangsseite das Verbindungsstück. Beispiel Nr. 2 ist dann wirksam, wenn in der Zeichnung allein an der Oberseite der Innenumfangsseite des Gehäuses 2 eine hohe Festigkeit erforderlich ist.
  • (Beispiel Nr. 3)
  • 6 veranschaulicht als Beispiel Nr. 3 der Erfindung ein zylinderförmiges Gehäuse 3 für Verdichter. Es ist zu beachten, dass das zylinderförmige Gehäuse 3 zu den besprochenen Bestandteilen von Verdichtern oder dem Druckgehäuse zu zählen ist. Das Gehäuse 3 wurde erzeugt, indem die Form der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 11 in Beispiel Nr. 1 zu einer wannenförmigen porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 31 geändert wurde, deren Querschnitt einem Halbkreis entsprach, und der Innenumfang der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 31 mit einem Umgussteil 32 umgossen wurde. In Beispiel Nr. 3 bildet die Außenumfangsseite der porösen Sintersubstanz auf Eisenbasis 31 das Verstärkungsstück und ihre Innenumfangsseite das Verbindungsstück. Bei Beispiel Nr. 3 ist außerdem zu beachten, dass sich die poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis 31 nicht über die gesamte Länge des Gehäuses 3 erstreckt, sondern sich lediglich in der Mitte des Gehäuses 3 befindet. Beispiel Nr. 3 ist dann wirksam, wenn in der Zeichnung allein an der Oberseite der Außenumfangsseite des Gehäuses 2 und in ihrer Mitte eine hohe Festigkeit erforderlich ist.
  • Ohne Beschränkung auf die oben beschriebenen Beispiele sind abhängig von den Bauarten und Spezifikationen der Verdichter und den Anwendungen und Formen der Druckgehäuse eine Reihe weiterer Beispiele denkbar.
  • Nachdem die Erfindung nun vollständig beschrieben wurde, wird dem Fachmann ersichtlich sein, dass weitere Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne von dem Prinzip und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie es sich aus den beigefügten Ansprüchen ergibt.

Claims (15)

  1. Verbundgussteil (1) mit: einer porösen Substanz auf Eisenbasis (11), die Eisen (Fe) enthält und eine große Anzahl Poren hat; und einem Umgussteil (12), das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Aluminium (Al) und Magnesium (Mg) bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) umgossen ist, wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) außerdem ein Verbindungsstück (11b), das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) und dem Umgussteil (12) liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) enthält, das frei von dem Verbindungsstück (11b) in der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist, und das Verbindungsstück (11b) mit dem Umgussteil (12) getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) und das Umgussteil (12) fest verbunden sind.
  2. Verbundgussteil (1) nach Anspruch 1, bei dem das Verbindungsstück (11b) eine Porosität von 25 bis 50 Vol.-% aufweist und das Verstärkungsstück (11a) eine Porosität von 5 bis 25 Vol.-% aufweist.
  3. Verbundgussteil (1) nach Anspruch 1, bei dem die Porosität vom Verbindungsstück (11b) zum Verstärkungsstück (11a) nach Art eines Gradienten von groß nach klein abnimmt.
  4. Verbundgussteil (1) nach Anspruch 1, bei dem die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis (11) umfasst, die durch Sintern eines Pulverpresskörpers erzeugt wurde, der durch Pressen eines eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, dessen Hauptbestandteil Fe ist.
  5. Verbundgussteil (1) nach Anspruch 1, bei dem die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) als ein zylinderförmiges Teil ausgebildet ist, in dem sich das Verbindungsstück (11b) auf einer Außenumfangsseite und das Verstärkungsstück (11a) auf einer Innenumfangsseite befindet und das Verstärkungsstück (11a) einem Innendruck (P) ausgesetzt wird.
  6. Verfahren zur Herstellung des Verbundgussteils (1) gemäß Anspruch 1, mit den Schritten: Tränken einer porösen Substanz auf Eisenbasis (11) mit einer ein Umgussteil (12) ergebenden Metallschmelze durch Eingießen der Metallschmelze in einen Hohlraum einer Form, in dem sich die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) befindet, wobei die poröse Substanz auf Eisen basis (11) ein Verbindungsstück (11b), dessen Hauptbestandteil Fe ist und das eine große Anzahl Poren hat und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) enthält, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist, und die Metallschmelze ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) vom Verbindungsstück (11b) aus einwärts in die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) hinein mit der Metallschmelze getränkt wird; und nach dem Tränkschritt Erstarren der Metallschmelze durch Kühlen, wodurch ein Verbundgussteil (1) hergestellt wird, in dem die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) am Verbindungsstück (11b) fest mit dem Umgussteil (11) verbunden ist und mit dem Umgussteil (12) umgossen ist.
  7. Poröse Substanz auf Eisenbasis (11), die in dem Verbundgussteil (1) gemäß Anspruch 1 verwendet wird, die Fe enthält, eine große Anzahl Poren hat und mit einem Umgussteil (12) umgossen wird, das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht, und die außerdem Folgendes enthält: ein Verbindungsstück (11b), das neben einer möglichen Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) und dem Umgussteil (12) liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist; und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a), das frei von dem Verbindungsstück (11b) in der poröse Substanz auf Eisenbasis (11) angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist.
  8. Verfahren zur Herstellung der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) gemäß Anspruch 7, mit den Schritten: Aufschichten eines ersten Pulverpresskörpers, der eine vorbestimmte Porosität aufweist und durch Pressen eines eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, dessen Hauptbestandteil Fe ist, auf einem zweiten Pulverpresskörper, der eine geringere Porosität als der erste Pulverpresskörper aufweist und durch Pressen des eisenhaltigen Pulvers gebildet wurde, wodurch sich ein mehrschichtiger Pulverpresskörper ergibt; und Sintern des mehrschichtigen Pulverpresskörpers, wodurch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis (11) hergestellt wird, die ein Verbindungsstück (11b), das aus dem ersten Pulverpresskörper gebildet ist und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) enthält, das aus dem zweiten Pulverpresskörper gebildet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) gemäß Anspruch 7, mit den Schritten: Herstellen eines Pulverpresskörpers durch Pressen eines ersten pulverförmigen Abschnitts, der ein Pulvergemisch aus einem eisenhaltigen Pulver, dessen Hauptbestandteil Fe ist, und einem Poren erzeugenden Material enthält, das, wenn es auf Temperaturen von kleiner oder gleich der Sintertemperatur des eisenhaltigen Pulvers erhitzt wird, durch sein Verschwinden Poren bildet, und eines zweiten pulverförmigen Abschnitts, der mehr eisenhaltiges Pulver als der erste pulverförmige Abschnitt und weniger Poren erzeugendes Material als der erste pulverförmige Abschnitt enthält; und Sintern des Pulverpresskörpers, wodurch eine poröse Sintersubstanz auf Eisenbasis (11) erzeugt wird, in der sich der erste pulverförmige Abschnitt in ein Verbindungsstück (11b) verwandelt hat, das eine vorbestimmte Porosität aufweist, und sich der zweite pulverförmige Abschnitt in ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) verwandelt hat, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist.
  10. Druckgehäuse, von dem zumindest ein Teil ein Verbundgussteil (1) enthält mit: einer porösen Substanz auf Eisenbasis (11), die Fe enthält und eine große Anzahl Poren hat; und einem Umgussteil (12), das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) umgossen ist, wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) außerdem ein Verbindungsstück (11b), das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) und dem Umgussteil (12) liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) enthält, das frei von dem Verbindungsstück (11b) in der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist, und das Verbindungsstück (11b) mit dem Umgussteil (12) getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) und das Umgussteil (12) fest verbunden sind.
  11. Druckgehäuse nach Anspruch 10, bei dem die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) und das Verbundgussteil (1) jeweils als ein zylinderförmiges Teil ausgebildet sind und das Druckgehäuse einem Innendruck (P) ausgesetzt wird, der von einer Innenumfangsseite des Verbundgussteils (1) aus ausgeübt wird.
  12. Druckgehäuse nach Anspruch 10, bei dem die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) das Verbindungsstück (11b) auf einer Außenumfangsseite und das Verstärkungsstück (11a) auf einer Innenumfangsseite angeordnet hat und das Verbundgussteil (1) die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) enthält und das Verbindungsstück (11b) der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) von dem Umgussteil (12) umgossen ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Druckgehäuses gemäß Anspruch 10, mit den Schritten: Tränken einer porösen Substanz auf Eisenbasis (11) mit einer ein Umgussteil (12) ergebenden Metallschmelze durch Eingießen der Metallschmelze in einen Hohlraum einer Form, in dem sich die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) befindet, wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) ein Verbindungsstück (11b), dessen Hauptbestandteil Fe ist und das eine große Anzahl Poren hat und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) enthält, das eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist, und die Metallschmelze ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) vom Verbindungsstück (11b) aus einwärts in die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) hinein mit der Metallschmelze getränkt wird; und nach dem Tränkschritt Erstarren der Metallschmelze durch Kühlen, wodurch ein Druckgehäuse hergestellt wird, das teilweise mit einem Verbundgussteil (1) ausgestattet ist, in dem die poröse Substanz auf Eisenbasis (1) am Verbindungsstück (11b) fest mit dem Umgussteil (12) verbunden ist und mit dem Umgussteil (12) umgossen ist.
  14. Bestandteil von Verdichtern, die ein eingelassenes Arbeitsfluid verdichten und das Arbeitsfluid hochverdichtet abgeben, wobei zumindest ein Teil des Bestandteils ein Verbundgussteil (1) enthält mit: einer porösen Substanz auf Eisenbasis (11), die Fe enthält und eine große Anzahl Poren hat; und einem Umgussteil (12), das ein Metall enthält, dessen Hauptbestandteil mindestens einem Bestandteil der aus Al und Mg bestehenden Gruppe entspricht und mit dem zumindest ein Teil der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) umgossen ist, wobei die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) außerdem ein Verbindungsstück (11b), das neben einer Grenze zwischen der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) und dem Umgussteil (12) liegt und eine vorbestimmte Porosität aufweist, und ein hochfestes Verstärkungsstück (11a) enthält, das frei von dem Verbindungsstück (11b) in der porösen Substanz auf Eisenbasis (11) angeordnet ist und eine geringere Porosität als das Verbindungsstück (11b) aufweist, und das Verbindungsstück (11b) mit dem Umgussteil (12) getränkt und damit erstarrt ist, wodurch die poröse Substanz auf Eisenbasis (11) und das Umgussteil (12) in dem Verbundgussteil (11b) fest verbunden sind.
  15. Verdichter mit dem Bestandteil gemäß Anspruch 14.
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