Zylinderlaufbuchsen werden meist in großen Motoren eingesetzt, wobei sie,-insbeson- dere bei schlechter Schmier-oder Treibstoffkonsistenz, wie es bei Schiffs-und stationä- ren Motoren häufig vorkommen kann-, starkem Abrieb ausgesetzt sind. Insbesondere im Bereich des oberen Umkehrpunkts des ersten Kolbenrings wird die Laufbuchseninnen- fläche erheblich beansprucht, so dass sich dort zuerst Abnutzungserscheinungen ergeben.

Naheliegenderweise würde man zur Vermeidung von Abnutzungen eine verschleißfeste- re Gusseisenlegierung für die-üblicherweise im Schleuderguss hergestellten-Zylinder- laufbuchsen wählen. Mit der Verwendung einer verschleißfesteren Legierung ergibt sich jedoch der Nachteil, dass die Duktilität abnimmt und daher die Zylinderlaufbuchsen leichter zur Rissbildung neigen.

Fast noch schwerer wiegt, dass eine solche Legierung sich nur extrem schwer bearbeiten läßt. Die Bearbeitung der Legierung mit spanender Technik, bei der bei im Schleuder- guss gefertigten Gussstücken bis zu 50 % des Rohlings entfernt werden, ist jedoch ein wesentliches Kostenkriterium bei der Herstellung von Zylinderlaufbuchsen.

Es muß immer, da eine leicht konische Laufbuchse aus einer einstückigen zylindrischen Kokille zu entfernen ist, sehr viel Material an der Außen-aber auch an der Innenseite entfernt werden, da sämtliche äußeren Profilierungen, insbesondere Hinterschneidungen nicht anders hergestellt werden können.

Weiter wäre es möglich, eine Oberflächenbehandlung durch Härtung eines entsprechen- den Bereiches vorzunehmen. Diese ist jedoch kostenträchtig und führt nur zu einer dün- nen verschleißfesten Schicht.

Im Stand der Technik, so z. B. DE A1-33 27 490 ist schon vorgeschlagen worden, beim Schleuderguss mit zeitlich nacheinander zugegebenen unterschiedlichen Legierungen zu arbeiten. Allerdings ist dem Problem der Vermischung der Legierungen und der Ausbil- dung einer 5-50 mm dicken Zwischenschicht mit Materialeigenschaften, die nicht die gewünschten sind, nicht weiter nachgegangen worden. Es stellt sich dort zudem das Pro- blem, dass Legierungsbestandteile der Innenschicht in die Außenschicht diffundieren und sich Porositäten in der Innenschicht bilden. Dem wird durch spezielle Legierungszuga- ben insbesondere von Zinn, Titan, Aluminium und Zirkon in einer zusätzlich vorzuse- henden Zwischenschicht begegnet. Dies ist jedoch sehr kostenträchtig und aufwendig und löst das Problem nur unzureichend, da nach wie vor die Materialeigenschaft der zu- letzt eingegossenen Legierung über die ganze Länge vorliegt und somit die gesamte In- nenbohrung schwer bearbeitbar ist und in einem großen Bereich die Gefahr von uner- wünschten Einschlüssen gegeben ist.

Die technologischen Probleme, die beim Giessen von Eisen auf bereits abgekühlte Teil- güsse auftreten, sind weiter in der DE A1-34 41 569 beschrieben, in der ein höherfester Außenmantel mit einem zähen Innenwerkstoff unter Inertgas-Atmosphäre"vollgegos- sen"wird.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen kostengünstigeren Weg zu finden, lo- kal den Verschleißwiderstand zu erhöhen.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen wieder. Es wird vor- geschlagen, im Schleuderguss eine Legierung mit höherem Verschleißwiderstand in nur einen zuvor definierten Bereich der Zylinderlaufbuchse einzubringen, so dass die übrigen Bereiche, insbesondere die verbleibende Innenseite, einfach zu bearbeiten ist, und die Zylinderlaufbuchse weiter die gewünschten mechanischen Eigenschaften beibehält. Der gewünschte Bereich kann zwischen ca. 5% der Länge der Buchse bis über 40 % variiert werden. Meist wird jedoch schon eine Länge von weniger als 10%, die verschleißbestän- diger ist, ausreichen.

Insbesondere wird lediglich in dem oberen, stark belasteten Bereich in der Nähe des obe- ren Umkehrpunktes des obersten Kolbenrings Material in einen in der Kokille schon ab- kühlenden (Teil-) Guss hinzugefügt, das sich während der Drehung der bevorzugt mit horizontaler Achse gelagerten Kokille, da es nachträglich zugeführt wurde, insbesondere in diesem Zufuhr-Bereich, aber-durch die Zentrifugalkraft bedingt-auch über die gesamte Innen-Erstreckung auslaufend, axial verteilt.

Nun wird das deutlich heißere, weil noch nicht abgekühlte Eisen der zweiten Legierung insbesondere an seinem Auftreffring auf die Innenseite des mit dem ersten (Teil-) guss er- zeugten Außenmantels mehr Material aufschmelzen, als ein Stück davon entfernt. Diesen Effekt macht man sich zunutze, indem man punktuell, vorzugsweise radial nach außen gerichtet, das Material der zweiten Legierungszusammensetzung einbringt. Soll eine dik- kere Innenschicht erzeugt werden, wird man die Temperatur und/oder die Materialmenge des zweiten Gusses erhöhen oder die Abkühlung des Materials des ersten Gusses schon bei höheren Temperaturen beenden können.

Bei der Verdrängung der ersten Legierung und dem"Fließen"an der Oberfläche der er- sten Legierung (auf die Innenseite der Buchse) wird sich die zweite Legierung mit der darunter liegenden ersten Legierung vermischen und kann in den Bereichen, in denen es nicht die erwünschte Dicke zum Verbleib erreicht, beim Bearbeiten (Ausbohren) als ge- mischte Legierung entfernt werden. Es ist möglich, nicht nur zwei, sondern drei oder mehr Legierungen nacheinander einzubringen, falls noch komplexere Gussstücke erzielt werden sollen.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens dringt die verschleißfeste- re Legierung sehr zielgenau, d. h. mit steilen Übergangswinkeln bezüglich der Längs- erstreckung oder der Innenoberfläche des Gussstücks in das bereits zuvor schon erstarrte Material der ersten Legierungszusammensetzung ein, so dass vermieden wird, dass dün- ne Schichten während des Laufens des Motors-der Bewegung der Kolbenringe über die Materialgrenze-hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

Weiter wird bevorzugt, dass die Legierung des Innenbereichs, also der später zu erstel- lenden Lauffläche, ein beliebiger Eisen-Kohlenstoff-Werkstoff ist, während die Außen- seite aus Gusseisen anderer Zusammensetzung besteht, wobei Gusseisen im Sinne der Ansprüche eine beliebige Eisen-Kohlenstoff-Legierung sein kann, u. a. auch ein Stahl.

Vorteilhafterweise wird die zweite Legierung zugegeben, nachdem die erste, äußere Le- gierung begonnen hat, zu erstarren, so dass durch die zugeführte Wärme der (flüssigen) zweiten Legierungszugabe ein Teilbereich der ersten Legierung aufgeschmolzen wird und das dort befindliche Material durch nachdrängendes flüssiges Gusseisen aufgrund der hohen Drehgeschwindigkeit beim Schleuderguss verdrängt wird. Durch hohe Zentri- fugalkraft und Temperatur wird sichergestellt, dass das Material der zweiten Legierungs- zugabe innig ohne Einschlüsse mit demjenigen der ersten Legierungszusammensetzung verschmolzen wird.

Ein Beispiel einer zweiten Legierung, die zur Hartphasenbildung und damit zur Erhö- hung des Verschleißwiderstands neigt, ist eine Legierung, die sich durch Zusätze an Mo- lybdän und/oder Phosphor und/oder Bor und/oder einen erhöhtem Anteil an Vanadium und/oder Chrom auszeichnet.

Die auf diese Weise gefertigten Zylinderlaufbuchsen werden nach einem Ausbohren wie üblich an Innen-und Außenseite auf Dimension gebracht, geglüht und abschließend in einem Honverfahren bearbeitet. Die erhöhte Verschleißfestigkeit ist von Vorteil, da die durch das Honen erzeugte Oberflächenstruktur länger erhalten bleibt.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung zeigt nachfolgende Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Dabei zeigt : Fig. 1 eine schematische Darstellung des Einbringens der ersten Legierung in eine Kokille, Fig. 2 das Einbringen der zweiten Legierung in die Kokille, und Fig. 3 die fertige Zylinderlaufbuchse, die nach Entfernen der überstehenden Bereiche für den Einsatz in einen Motor vorgesehen ist, und Fig 4 eine Darstellung eines 200-fach vergrößerten Hartphasenabschnittes.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schleuderguss insbesondere von rotationssymme- trischen Gussstücken wie Zylinderlaufbuchsen aus wenigstens zwei unterschiedlichen

Gusseisenlegierungen im Verbundguss, wird mit einem ersten Einbringen einer ersten Gusseisenlegierung im flüssigen Zustand in eine rotierende Kokille zur Erzeugung we- nigstens des Außenmantels des Gussstücks, und anschließendes ggf. mehrmals stattfin- dendes Abkühlenlassen des bisher erzeugten Gussstücks im wesentlichen wie herkömm- lich durchgeführt. Allerdings wird nun bei einsetzender Verfestigung der ersten oder der bis dahin eingebrachten Legierung (en), eine zweite oder auch eine weitere Gusseisenle- gierung in flüssigem Zustand auf einen definierten Teilbereich der Innenfläche unter Beibehaltung der Rotation der Kokille eingebracht, wobei die zweite oder weitere Guss- eisenlegierung in einem Grenzbereich mit dem abgekühlten Material aus erster oder zu- vor eingebrachter Gusseisenlegierung verschmilzt und beim Erstarren ein Gusseisen mit anderen Materialeigenschaften ausbildet.

Zur Herstellung von lokal mit erhöhtem Verschleißwiderstand versehenen rotationssym- metrischen Werkstücken, insbesondere Zylinderlaufbuchsen, aus wenigstens zwei Legie- rungen, wird also ein Innenbereich des Gussstückes mit der weiteren Gusseisenlegierung unter Wiederaufschmelzen eines definierten Bereichs in Teildicke des dort befindlichen Mantels aus erster oder vorangehender Gusseisenlegierung mit der weiteren Gusseisen- legierung beaufschlagt.

Dazu wird der Bereich des oberen Umkehrpunktes des obersten Kolbenrings in der Zy- linderlaufbuchse mit einer zweiten Gusseisenlegierung unter Wiederaufschmelzen eines Bereiches der dort befindlichen schon kühleren ersten Gusseisenlegierung mit zweiter Gusseisenlegierung solange beaufschlagt, bis in dem Bereich in einer gewünschten Schichtdicke die erste Gusseisenlegierung verdrängt ist, wobei bevorzugt Bereiche des Gussstücks, in denen sich vermischtes Material (22) aus beiden Legierungen, aus aus dem aufgeschmolzenen Bereich am oberen Umkehrpunkt verdrängter erster Legierung und der zweiten Legierung, in Innenbereichen innerhalb des Mantels aus erster Legie- rung entfernt vom Einbringort der zweiten Legierung angelagert, bei einem Ausbohren der Zylinderlaufbuchse entfernt werden können.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zum Schleudergiessen zeichnet sich durch eine Eingiesseinrichtung für das flüssige zweite Material aus, die den Strom geschmolze- ner zweiter Legierung im wesentlichen radial nach außen auf den Mantel aus erster Le- gierung lenkt.

Eine derart hergestellte Zylinderlaufbuchse (Fig. 3 ; und im Detail : Fig. 4) besitzt bevor- zugt einen Verlauf des Übergangs zwischen den beiden Legierungen, am Rande des oder der Bereich (s) (-e), in dem (in denen) die zweiten Legierung die erste Legierung ver- drängt hat, der nach dem Ausbohren eines Innenbereichs mit einem stumpfem Winkel zur Zylinderlaufbuchseninnenseite verläuft, insbesondere an die Innenseite anschließt.

Als Material des Außenbereiches wird Gusseisen mit Lamellengrahit (GJL) oder Kugel- graphit (GJS) und als Material des Innenbereichs Gusseisen mit Lamellengrahit mit ho- hem Anteil an Hartphase gewählt. Tabelle 1 zeigt beispielhafte Grenzen der Bestandteile.

Tabelle 1 Analysengrenzen C Si Mn P Mg Cu Cr Ni Mo V B Ti Fe Au#en- GJL 2,8-3,3 1,6-2,4 0,5-1,0 0,2-0,6 0-1,0 0,2-0,5 0-0,6 0-0,8 0-0,3 0-0,04 Rest bereich GJS 3,0-3,8 2,0-3,0 0-0,4 0-0,5 0,02-0,07 0-0,8 Rest Innenbereich GJL 3,1-3,4 1,6-2,4 0,5-0,9 0,3-0,8 0,7-1,3 0,5-1,5 0-0,5 0,4-1,5 0-0,5 0-0,06 0-0,1 Rest