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DE10006269A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine

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DE10006269A1
DE10006269A1 DE10006269A DE10006269A DE10006269A1 DE 10006269 A1 DE10006269 A1 DE 10006269A1 DE 10006269 A DE10006269 A DE 10006269A DE 10006269 A DE10006269 A DE 10006269A DE 10006269 A1 DE10006269 A1 DE 10006269A1
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Germany
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silicon
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Inventor
Rudolf Flierl
Alois Haberl
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Für ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles aus einer Aluminium-Silizium-Legierung für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine, wird die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legierung vorgeschlagen mit jeweils einem gewichtsbezogenen Legierungsmittel für Silizium Si von 12-15%, für Kupfer Cu von 2,5-3,5% und Magnesium Mg von 0,4-0,8%, wobei die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 mu und 30 mum beträgt und die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zu­ sammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brenn­ kraftmaschine, wobei das Bauteil zur Erzielung einer verschleißfesten Gleitfläche aus einer zumindest eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird.
Aus der US 5,055,016 ist beispielsweise ein Flügelzellen-Kompressor bekannt, bei dem Bauteile mit reibungsbeaufschlagten Gleitflächen aus einer Aluminium-Silizium- Legierung gebildet sind, wobei deren Silizium-Gehalt in Gewichtsanteilen zwischen 12-20% in Abhängigkeit des jeweiligen Reibpartners gewählt ist.
Weiter ist aus der EP 0 508 426 B1 ein Kompressor bekannt mit einer feststehenden Schnecke und einer drehenden Schnecke, wobei eine der Schnecken aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet ist, die neben Kupfer und Magnesium-Legierungsanteilen weitere Legierungselemente aus der IIIa-Gruppe, der IVa-Gruppe sowie der Va-Gruppe umfasst um neben einer hohen Verschleiß­ festigkeit auch eine hohe Festigkeit des Bauteiles zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein gattungsgemäßes Bauteil eine hinsichtlich Festigkeit und hohem Verschleißwiderstand kostengünstige Alu-Si-Le­ gierung aufzuzeigen, die es ferner ermöglicht, die Gleitfläche durch eine mechani­ sche Nachbehandlung qualitativ bezüglich Festigkeit und Verschließwiderstand zu steigern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer- Magnesium-Legierung vorgeschlagen mit jeweils mit einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Silizium Si von 12-15%, für Kupfer Cu von 2,5-3,5% und Magnesium Mg von 0,4-0,8%, wobei die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 µm und 30 µm beträgt, und die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kali­ brieren verdichtet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Legierung ist eine Werkstoffauswahl von gewünschter Festigkeit und relativ hohem Verschleißwiderstand aufgezeigt, wobei der Ver­ schleißwiderstand durch nachträgliches Kalibrieren der jeweiligen Gleitfläche des Bauteiles durch verfestigtes Einbetten der Silizium-Partikel gesteigert ist. In Ausge­ staltung der Erfindung ist eine AlSiCuMg-Legierung mit Si = 14%, Cu = 3% und Mg = 0,6% bevorzugt als Sinterwerkstoff zur Ausbildung des Bauteiles, wobei in der Gleitfläche die Partikelgröße von Silizium ca. 8-20 µm beträgt.
Gemäß einem anderen Herstell-Verfahren kann das Bauteil aus einer erfindungs­ gemäßen Alu-Si-Legierung mittels einer spanabhebenden Bearbeitung erzeugt sein.
Bevorzugte Anwendungsbeispiele für die erfindungsgemäße Alu-Si-Legierung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist im folgenden beschrieben.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleit­ fläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine, wird das Bauteil zur Erzielung einer verschleißfesten Gleit­ fläche aus einer zumindest eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet.
Zur Erzielung eines Bauteiles von ausreichender Festigkeit und hohem Verschleiß­ widerstand mittels einer kostengünstigen Alu-Si-Legierung wird die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legierung vorgeschlagen mit jeweils einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Silizium Si von 12-15% für Kupfer Cu von 2,5% bis 3,5% und Magnesium Mg von 0,4%-0,8%, wobei die Partikel­ größe für Silizium zwischen 4 µm und 30 µm beträgt und ferner die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich die AlSiCuMg-Legierung mit Si = 14%, Cu = 3% und Mg = 0,6% erwiesen, insbesondere als Sinterwerkstoff zur Ausbildung des Bauteiles, wobei in der Gleitfläche die Partikelgröße von Silizium ca. 8-20 µm beträgt.
Weiter kann das Bauteil auch mittels einer spanabhebenden Bearbeitung aus der erfindungsgemäßen AlSiCuMg-Legierung erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Legierung findet bevorzugt Verwendung bei der Ausbildung eines Kettenzahnrades oder eines Zahnrades und hierbei wiederum insbesondere für eine Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine zur vorteilhaften Gewichtsredu­ zierung.
Weiter bevorzugt ist die erfindungsgemäße Legierung durch eine zumindest teil­ weise Verwendung für eine Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung, insbesondere in der Ausgestaltung einer Flügelzelleneinheit.
Eine bevorzugte Kombination beider vorgenannter Anwendungen ist dadurch erzielt, dass ein Gehäuse einer Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung integral mit einem Kettenzahnrad mittels Sintern ausgebildet ist.
Weiter bietet sich die erfindungsgemäße Legierung für ein Bauteil an, das als Füh­ rungsbuchse für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine gestaltet ist. Vor­ teilhaft ist hierbei mit einem Einsatz derartiger Führungsbuchsen in einem aus Alu­ minium-Legierung gestalteten Zylinderkopf, dass beide Bauteile im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und somit erhöhte Ver­ spannung unterbunden sind.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbeson­ dere Brennkraftmaschine,
  • - wobei das Bauteil zur Erzielung einer verschleißfesten Gleitfläche aus einer zumindest eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird,
gekennzeichnet durch
  • - die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legie­ rung mit jeweils einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Sili­ zium Si von 12-15%, für Kupfer Cu von 2,5%-3,5% und Magne­ sium Mg von 0,4%-0,8%, wobei
  • - die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 µm und 30 µm beträgt, und
  • - die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
  • - dass die AlSiCuMg-Legierung mit Si = 14%, Cu = 3% und Mg = 0,6% als Sinterwerkstoff zur Ausbildung des Bauteiles dient, wobei
  • - in der Gleitfläche die Partikelgröße von Silizium ca. 8-20 µm beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels einer spanabhebenden Bearbeitung aus der AlSiCuMg-Legierung hergestellt wird.
4. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung als Ketten- oder Zahnrad, insbesondere in einer Ventilsteuerung einer Brenn­ kraftmaschine.
5. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise Verwendung in einer Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung, insbe­ sondere Flügelzelleneinheit.
6. Bauteil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ge­ häuse einer Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung integral mit einem Ketten­ zahnrad mittels Sintern ausgebildet wird.
7. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung als Führungsbuchse für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine.
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