DE102008054007A1 - Internal combustion engine comprises connecting rod, piston pin and piston, where piston pin and connecting rod are made of iron-aluminum alloy - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (20) mit wenigstens einem Pleuel (14), einem Kolbenbolzen (12) und einem Kolben (3) und ein Verfahren zum Herstellen eines Pleuels (14) und/oder eines Kolbenbolzens (12) für eine Verbrennungskraftmaschine (20).
Es ist vorgesehen, dass wenigstens der Kolbenbolzen (12) oder der Pleuel (14) aus einer FeAl-Legierung hergestellt ist.The invention relates to an internal combustion engine (20) with at least one connecting rod (14), a piston pin (12) and a piston (3) and a method for producing a connecting rod (14) and / or a piston pin (12) for an internal combustion engine (20 ).
It is envisaged that at least the piston pin (12) or the connecting rod (14) is made of a FeAl alloy.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen, ein Verfahren zur Herstellung der Pleuel und/oder Kolbenbolzen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 12 genannten Merkmalen sowie einen Pleuel und einen Kolbenbolzen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 21 und 22 genannten Merkmalen.The The invention relates to an internal combustion engine with those in the preamble of claim 1 features, a method for manufacturing the connecting rod and / or piston pin with in the preamble of claim 12 mentioned features and a connecting rod and a piston pin with the features mentioned in the preamble of claim 21 and 22.
Es ist bekannt, dass in Verbrennungskraftmaschinen verwendete, Kraft umsetzende Mechanismen im Wesentlichen Pleuel, Kolben, Kurbelwellen und Kolbenbolzen aufweisen, die Dreh- und Translationsbewegungen ausführen, um die Expansionsenergie des Brenngases in eine Rotationsenergie umzusetzen. Alle daran beteiligten beweglichen Teile weisen eine Masse auf, die durch ihre Trägheit zum Entstehen von Schwingungen, Vibrationen und Reibung beitragen. Diese wirken entgegen einer Beschleunigung oder einer Verlangsamung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und beeinflussen dadurch die dynamischen Eigenschaften, erhöhen den Kraftstoffverbrauch und begrenzen die pro Gewichtseinheit und Volumeneinheit erreichbare Leistung.It is known to use force in internal combustion engines implementing mechanisms essentially connecting rods, pistons, crankshafts and piston pin, the rotational and translational movements Run to the expansion energy of the fuel gas in a Implement rotational energy. All involved moving parts have a mass that is due to their inertia to emerge contribute to vibrations, vibrations and friction. These work against acceleration or deceleration of the speed the internal combustion engine and thereby influence the dynamic Properties, increase fuel consumption and limit the achievable per unit weight and volume unit performance.
Um diesen Massenträgheitseffekten entgegen zu wirken, ist bekannt, das Gewicht aller beteiligten bewegten Teile zu reduzieren, was jedoch durch die Materialeigenschaften verfügbarer und geeigneter Werkstoffe eingeschränkt ist. Die Kolben beispielsweise sind seit geraumer Zeit aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Die durch sehr hohe auftretende Übertragungskräfte stark beanspruchten Pleuel und Kolbenbolzen, die der drehbaren Verbindung zwischen Kolben und Pleuel dienen, bestehen in der Regel aus Vergütungsstählen, die im Allgemeinen eine relativ hohe Dichte aufweisen.Around is to counteract these inertia effects, is known to reduce the weight of all involved moving parts, which, however, by the material properties more available and suitable materials is restricted. The pistons For example, have been for some time from aluminum alloys produced. The very high transmission forces heavy-duty connecting rod and piston pin, the rotatable connection between Pistons and connecting rods serve, as a rule, consist of tempered steels, which generally have a relatively high density.
Im Vergleich mit konventionellen Materialien wie Vergütungsstahl nimmt die zyklische Festigkeit der Eisen-Aluminium-Legierungen im Temperaturbereich zwischen 150 und 300°C und die statische Festigkeit mit steigender Temperatur bis 600°C zu.in the Comparison with conventional materials such as tempered steel Takes the cyclic strength of iron-aluminum alloys in the Temperature range between 150 and 300 ° C and the static Strength with increasing temperature up to 600 ° C too.
Die Dichte beispielsweise einer Fe-Al-Cr-Legierung liegt zwischen 6,3 und 6,5 g/ccm, während die Dichte der Vergütungsstähle 7,8 g/ccm beträgt.The Density of, for example, a Fe-Al-Cr alloy is between 6.3 and 6.5 g / cc while the density of the tempered steels 7.8 g / cc.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Pleuel und/oder Kolbenbolzen einer Verbrennungskraftmaschine im Gewicht zu reduzieren und hierbei vergleichbare oder verbesserte thermische, mechanische und dynamische Eigenschaften zu erreichen, die den oben beschriebenen Nachteilen entgegen wirken.Of the Invention is based on the object, the connecting rods and / or piston pin to reduce the weight of an internal combustion engine and this comparable or improved thermal, mechanical and dynamic To achieve properties that meet the disadvantages described above counteract.
Dadurch, dass bei einer Verbrennungskraftmaschine, die wenigstens einen Pleuel, einen Kolbenbolzen und einen Kolben aufweist, wenigstens der Kolbenbolzen und/oder der Pleuel aus einer FeAl-Legierung hergestellt ist, wird vorteilhaft erreicht, dass bei Gewichtsreduzierung gleichzeitig gute thermische, dynamische und mechanische Eigenschaften erreicht werden.Thereby, that in an internal combustion engine having at least one connecting rod, a piston pin and a piston, at least the piston pin and / or the connecting rod is made of a FeAl alloy is achieved advantageous that at the same time good weight reduction thermal, dynamic and mechanical properties are achieved.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die FeAl-Legierung eine intermetallische FeAl-Legierung.In A preferred embodiment of the invention is the FeAl alloy an intermetallic FeAl alloy.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil des Eisens der FeAl-Legierung zwischen 72 und 92 Gewichts-%.In Another preferred embodiment of the present invention the iron content of the FeAl alloy is between 72 and 92% by weight.
Vorzugsweise beträgt der Anteil des Aluminiums der FeAl-Legierung zwischen 8 und 23 Gewichts-%, wobei die Eisen- und Aluminiumanteile zueinander in einem im Wesentlichen komplementären Verhältnis stehen und bei Zusammensetzungen mit einem von 100% abweichenden Verhältnis wenigstens ein weiteres Element und/oder Verbindung zum Auffüllen des fehlenden Anteils verwendet ist.Preferably the proportion of aluminum in the FeAl alloy is between 8 and 23% by weight, with the iron and aluminum shares to each other in a substantially complementary relationship and for compositions with one of 100% different Ratio of at least one further element and / or compound is used to fill in the missing portion.
Der Anteil von vor allem einer besseren Verschleißfestigkeit dienendem Chroms in der FeAl-Legierung beträgt in einer der weiteren bevorzugten Ausgestaltungen 1 bis 8 Gewichts-% und der Anteil von Niob zwischen 0 und 10 Gewichts-%. Das Element Niob bildet hierbei Mischkristalle, die der Legierung zu einem höheren Elastizitäts-Modul verhelfen.Of the Share of above all a better wear resistance serving chromium in the FeAl alloy is in one the further preferred embodiments 1 to 8% by weight and the proportion of niobium between 0 and 10% by weight. The element niobium This forms mixed crystals, the alloy to a higher Elasticity module help.
Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil von Bor an der FeAl-Legierung zwischen 0 und 1000 ppm in Gewichtsprozent.According to one preferred further embodiment of the present invention the proportion of boron in the FeAl alloy is between 0 and 1000 ppm in weight percent.
Zusätzlich weist die FeAl-Legierung in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung wenigstens eines von den Elementen Kohlenstoff, Titan, Zirkonium, Silizium und/oder Vanadium bis zu einem aufsummierten Volumenanteil von maximal 1 Gewichts-% auf.In addition, the FeAl alloy in wide At least one of the elements carbon, titanium, zirconium, silicon and / or vanadium up to a cumulative volume fraction of at most 1% by weight of preferred embodiments of the present invention.
Vorzugsweise bildet das Zirkonium mit dem Kohlenstoff Zirkoniumcarbid, um dadurch den freien Kohlenstoff, der die Legierung nachteilig spröde macht, zu binden und zugleich die Verschleißfestigkeit zu erhöhen.Preferably The zirconium forms with the carbon zirconium carbide to thereby the free carbon, which makes the alloy disadvantageously brittle, to bind and at the same time to increase the wear resistance.
Die FeAl-Legierung weist erfindungsgemäß vorzugsweise eine geordnete intermetallische Kristallstruktur auf.The FeAl alloy according to the invention preferably an ordered intermetallic crystal structure.
In bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ist das Eisen in der FeAl-Legierung geordnet und intermetallisch kristallisiert. Bei einem Aluminiumgehalt bis 8 Gewichts-% liegt beispielsweise eine überwiegend ferritische Kristallstruktur vor und bei einem Aluminiumgehalt von 8 bis 20 Gewichts-% eine geordnete und intermetallische Kristallstruktur vor.In preferred embodiments of the present invention is the iron ordered in the FeAl alloy and crystallized intermetallic. For example, with an aluminum content of up to 8% by weight a predominantly ferritic crystal structure before and at an ordered aluminum content of 8 to 20% by weight intermetallic crystal structure before.
Die
Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Herstellen
eines Pleuels und/oder eines Kolbenbolzens für eine Verbrennungskraftmaschine
dadurch
gelöst, dass
- – ein Rohling hergestellt wird,
- – der Rohling vorzugsweise wenigstens einem formgebenden und/oder spanenden Bearbeitungsschritt unterzogen wird, und
- – der Rohling aus einer Eisen-Aluminium-Legierung erhalten wird.
solved by that
- - a blank is produced,
- - The blank is preferably subjected to at least one shaping and / or machining step, and
- - The blank is obtained from an iron-aluminum alloy.
Der Rohling kann vorzugsweise als Gussteil oder pulvermetallurgisch hergestellt werden.Of the Blank may preferably as a casting or powder metallurgy getting produced.
In bevorzugten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens beträgt der Anteil des Eisens der FeAl-Legierung zwischen 72 und 92 Gewichts-%. Der Anteil des Aluminiums liegt vorzugsweise zwischen 8 und 23 Gewichts-%, wobei die Eisen- und Aluminiumanteile zueinander in einem im Wesentlichen komplementären Verhältnis stehen und bei Zusammensetzungen mit einem von 100 Gewichts-% abweichenden Verhältnis wenigstens ein weiteres Element und/oder Verbindung zum Auffüllen des fehlenden Anteils verwendet ist.In preferred embodiments of the invention Manufacturing process, the proportion of iron is the FeAl alloy between 72 and 92% by weight. The proportion of aluminum is preferably between 8 and 23% by weight, the iron and aluminum portions to each other in a substantially complementary Ratio and compositions with one of 100% by weight deviating ratio at least one more Element and / or connection to fill in the missing Proportion is used.
Der Chrom-Anteil der FeAl-Legierung beträgt vorzugsweise zwischen 1 und 8 Gewichts-%, der Niob-Anteil zwischen 0 und 10 Gewichts-% und der Bor-Anteil der FeAl-Legierung zwischen 0 und 1000 ppm in Gewichtsprozent.Of the Chromium content of the FeAl alloy is preferably between 1 and 8% by weight, the niobium content between 0 and 10% by weight and the boron content of the FeAl alloy is between 0 and 1000 ppm in Weight.
Die Beschichtung des Pleuels und/oder Kolbenbolzens kommt gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung durch eine selbstbildende Aluminiumoxidschicht Al2O3 zustande, die einen Korrosionsschutz und zugleich eine verschleißfeste Schicht ausbildet. Die verschleißfeste Schicht ist beispielsweise zum Ausbilden der zylindrischen Gleitoberfläche des Kolbenbolzens von großem Nutzen.The coating of the connecting rod and / or piston pin comes about in accordance with a preferred embodiment of the present invention by a self-forming aluminum oxide Al 2 O 3 , which forms a corrosion protection and at the same time a wear-resistant layer. The wear-resistant layer is of great use, for example, for forming the cylindrical sliding surface of the piston pin.
Ferner wird in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen des Verfahrens nach vorliegender Erfindung die Beschichtung des Pleuels und/oder Kolbenbolzens als eine Chrombeschichtung zum Erhöhen der Verschleißfestigkeit ausgeführt. Vorzugsweise werden in der FeAl-Legierung und/oder der Oberfläche des Pleuels und Kolbenbolzens Mischkristalle aus Fe-Al-Cr ausgebildet, die eine erhöhte Verschleißfestigkeit bewirken.Further becomes in further preferred embodiments of the method after present invention, the coating of the connecting rod and / or piston pin as a chromium coating to increase the wear resistance executed. Preferably, in the FeAl alloy and / or the surface of the connecting rod and piston pin mixed crystals Fe-Al-Cr, which has an increased wear resistance cause.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird außerdem mit einem Pleuel und/oder einem Kolbenbolzen gelöst, der jeweils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.The Object of the present invention is also with a Connecting rod and / or a piston pin solved, each produced by the process according to the invention is.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.Further preferred embodiments of the invention will become apparent from the others, in the subclaims mentioned features.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die eine Querschnittsansicht einer Verbrennungskraftmaschine zeigt, näher erläutert.The Invention will be hereinafter in an embodiment Based on the accompanying drawing, which is a cross-sectional view an internal combustion engine shows, explained in more detail.
Der
Kolbenbolzen
So kann der Chrom-Anteil (Cr) an der FeAl-Legierung zwischen 1 und 8 Gewichts-% betragen und vor allem die Verschleißfestigkeit der Legierung steigern.Thus, the chromium content (Cr) at the FeAl alloy between 1 and 8% by weight and, above all, increase the wear resistance of the alloy.
Der Niob-Anteil (Nb) an der FeAl-Legierung kann zwischen 0 und 10 Gewichts-% betragen. Der Bor-Anteil (B) an der FeAl-Legierung kann zwischen 0 und 1000 ppm betragen.Of the Niobium content (Nb) on the FeAl alloy can be between 0 and 10% by weight be. The boron content (B) of the FeAl alloy can be between 0 and 1000 ppm.
Zusätzlich kann die FeAl-Legierung wenigstens eines von den Elementen Kohlenstoff (C), Titan (Ti), Zirkonium (Zr), Silizium (Si) und/oder Vanadium (V) bis zu einem aufsummierten Volumenanteil von maximal 1 Gewichts-% aufweisen.additionally For example, the FeAl alloy can be at least one of carbon elements (C), titanium (Ti), zirconium (Zr), silicon (Si) and / or vanadium (V) up to a cumulative volume fraction of max. 1% by weight exhibit.
Hierbei bildet das Zirkonium (Zr) mit dem Kohlenstoff (C) Zirkoniumcarbid, um dadurch den freien Kohlenstoff zu binden und die Verschleißfestigkeit zu erhöhen. Die FeAl-Legierung kann eine Mischkristallstruktur aufweisen.in this connection zirconium (Zr) forms with the carbon (C) zirconium carbide, to thereby bind the free carbon and the wear resistance to increase. The FeAl alloy can be a mixed crystal structure exhibit.
Das Eisen in der FeAl-Legierung kann ferritisch oder intermetallisch kristallisiert sein.The Iron in the FeAl alloy can be ferritic or intermetallic be crystallized.
Ein Pleuel oder ein Kolbenbolzen wird als ein Rohling beispielsweise im Gussverfahren hergestellt. Der Rohling kann auch aus einem Stangenhalbzeug oder pulvermetallurgisch hergestellt werden. Dann wird dieser Rohling gegebenenfalls einem Schmiedeverfahren oder dergleichen unterzogen, um ein endgültig ausgeformtes Formteil zu bilden und/oder durch Verdichten der oberen Schichten höhere mechanische Festigkeitseigenschaften zu erreichen.One Connecting rod or a piston pin is used as a blank, for example produced by casting. The blank can also be made of a semi-finished bar or powder metallurgically produced. Then this blank becomes optionally subjected to a forging process or the like, to form a final molded part and / or by Compacting the upper layers higher mechanical strength properties to reach.
Zum Herstellen einer Maßfläche wie zum Beispiel der zylindrischen Gleitlagerfläche des Kolbenbolzens oder der Innenaufnahmefläche des oberen und unteren Pleuelauges wird wenigstens ein spanhebender Bearbeitungsschritt ausgeführt.To the Making a Maßfläche such as the cylindrical plain bearing surface of the piston pin or the Interior surface of the upper and lower connecting rod eye At least one machining step is performed.
Optional kann eine thermische Härtung, ein Walzen und/oder eine Beschichtung des Rohlings oder eine Kombination davon ausgeführt werden, wobei als Guss die Eisen-Aluminium-Legierung verwendet wird.optional may be a thermal curing, rolling and / or a Coating the blank or a combination thereof executed using as cast the iron-aluminum alloy.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Werkstoff kann gegenüber einem dispersionsgehärteten Aluminium-Werkstoff eine deutlich höhere Steifigkeit aufweisen. Diese Steifigkeit lässt sich durch den E-Modul oder auch durch die wesentlich höhere Dauerschwingfestigkeit ausdrücken, die um den Faktor 2 bis 3 gesteigert ist. Ferner weist der erfindungsgemäße Werkstoff eine höhere maximal mögliche Einsatztemperatur auf, die bei dispersionsgehärtetem Aluminium-Werkstoff etwa 150°C beträgt.Of the According to the invention provided material can be compared a dispersion-hardened aluminum material clearly have higher rigidity. This rigidity leaves through the modulus of elasticity or the much higher ones Express fatigue strength by a factor of 2 to 3 is increased. Furthermore, the inventive Material a higher maximum possible operating temperature on the dispersion-hardened aluminum material is about 150 ° C.
- 11
- Ölwanneoil pan
- 22
- Öloil
- 33
- Kolbenpiston
- 44
- Zylindercylinder
- 55
- Einlassventilintake valve
- 66
- Ansaugkanalintake port
- 77
- Nockenwellecamshaft
- 88th
- Zündkerzespark plug
- 99
- Nockenwellecamshaft
- 1010
- Auslassventiloutlet valve
- 1111
- Abgaskanalexhaust duct
- 1212
- Kolbenbolzenpiston pin
- 1313
- Zylinderblockcylinder block
- 1414
- Pleuelpleuel
- 1515
- Pleuelschaft der Kurbelwelleconnecting rod shaft the crankshaft
- 1616
- Gegengewichtcounterweight
- 2020
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
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Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2957232A (en) * | 1954-07-29 | 1960-10-25 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Forged powdered metal articles |
| EP0203198A1 (en) * | 1984-11-07 | 1986-12-03 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of reinforcing a metallic article |
| EP0351056A2 (en) * | 1988-07-15 | 1990-01-17 | Corning Incorporated | Sintering metal powders into structures without sintering aids |
| EP0602904A1 (en) * | 1992-12-15 | 1994-06-22 | Trw Inc. | Iron aluminum based engine intake valve |
| US6074501A (en) | 1999-06-28 | 2000-06-13 | General Motors Corporation | Heat treatment for aluminum casting alloys to produce high strength at elevated temperatures |
| DE19822901C2 (en) * | 1998-05-22 | 2001-11-15 | Daimler Chrysler Ag | Process for the adhesive application of a lubricant layer to an exposed and tribologically stressed surface of a component of a piston, preferably a piston pin and / or a piston ring, and component of a piston, preferably piston pin and / or piston ring with a lubricant layer adhering to an exposed surface |
| EP1450080A1 (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-25 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Piston for an internal combustion engine, combination of a piston with a gudgeon pin and/or a connecting rod and a method of their manufacturing |
| DE10308561A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Wear protection coating for pistons and piston rings useful for internal combustion engines consists of a specified amount of an oxide ceramic and is applied by high velocity flame spraying |
| US20050207831A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Van Der Moere Donald R | Coated piston pin |
| DE102004018921A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for producing a connecting rod involves use of the heat introduced in the heat treatment operation for preliminary heating in the subsequent coating operation |
| DE102004050484A1 (en) | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Peak Werkstoff Gmbh | Alloy based on aluminum and molded part of this alloy |
| DE102006008910A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Daimlerchrysler Ag | Piston pin with sliding layers for connecting rod eyes in internal combustion engines |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2957232A (en) * | 1954-07-29 | 1960-10-25 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Forged powdered metal articles |
| EP0203198A1 (en) * | 1984-11-07 | 1986-12-03 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of reinforcing a metallic article |
| EP0351056A2 (en) * | 1988-07-15 | 1990-01-17 | Corning Incorporated | Sintering metal powders into structures without sintering aids |
| EP0602904A1 (en) * | 1992-12-15 | 1994-06-22 | Trw Inc. | Iron aluminum based engine intake valve |
| DE19822901C2 (en) * | 1998-05-22 | 2001-11-15 | Daimler Chrysler Ag | Process for the adhesive application of a lubricant layer to an exposed and tribologically stressed surface of a component of a piston, preferably a piston pin and / or a piston ring, and component of a piston, preferably piston pin and / or piston ring with a lubricant layer adhering to an exposed surface |
| US6074501A (en) | 1999-06-28 | 2000-06-13 | General Motors Corporation | Heat treatment for aluminum casting alloys to produce high strength at elevated temperatures |
| EP1450080A1 (en) * | 2003-02-18 | 2004-08-25 | Federal-Mogul Nürnberg GmbH | Piston for an internal combustion engine, combination of a piston with a gudgeon pin and/or a connecting rod and a method of their manufacturing |
| DE10308561A1 (en) * | 2003-02-27 | 2004-09-16 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Wear protection coating for pistons and piston rings useful for internal combustion engines consists of a specified amount of an oxide ceramic and is applied by high velocity flame spraying |
| US20050207831A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Van Der Moere Donald R | Coated piston pin |
| DE102004018921A1 (en) * | 2004-04-20 | 2005-11-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Method for producing a connecting rod involves use of the heat introduced in the heat treatment operation for preliminary heating in the subsequent coating operation |
| DE102004050484A1 (en) | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Peak Werkstoff Gmbh | Alloy based on aluminum and molded part of this alloy |
| DE102006008910A1 (en) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Daimlerchrysler Ag | Piston pin with sliding layers for connecting rod eyes in internal combustion engines |
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| EP2052096A1 (en) | Steel material, in particular for producing piston rings |
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