DE739428C - Aus Aluminiumlegierungen bestehende Brennkraftmaschinenkolben - Google Patents

Description

• Aus Aluminiumlegierungen bestehende Brennkraftmaschinenkolben Für- die Herstellung von Maschinenteilen, die einer ständigen gleitenden Reibung ausgesetzt sind, wie z. B. Kolben für Brennkraftmaschinen, Lager u. dgl., stehen vor allem zwei Gruppen von Aluminiumlegierungen zur Verfügung, und zwar die Aluminium-Silicium-Gruppe und die Aluminium-Kupfer-Gruppe.
• Eine der bekanntesten Legierungen der Aluminiüm-Kupfer-Gruppe ist beispielsweise die sog. Y-Legierung der nachstehenden Zusammensetzung: q. °f, Kupfer, 2 % Nickel, 1,5% Magnesium, r,00/0 Silicium, Rest Aluminium. Die an sich ausgezeichneten Eigenschaften dieser und ähnlicher Legierungen werden durch den Umstand geschmälert, daß sie insbesondere bei Beanspruchung unter verhältnismäßig hohen Wärmegraden starke Neigung zum Schmieren zeigen, wodurch die Verwendungsmöglichkeit dieser Legierungen erheblich eingeschränkt wird. Für besonders hohe Belastungen ist man aber gerade auf , diese Legierungen angewiesen. Es ist auch zu bedenken", daß die hochwertigen Legierungen dieser Gruppe, wie gerade die Y-Legierung, einen erheblichen Anteil an den Sparmetallen Kupfer und Nickel aufweisen. Die gebräuchlichsten Legierungen der Aluminium-Silicium-Gruppe, wiederum beispielsweise der nachstehenden Zusammensetzung: rA, Silicium, 1,5/, Nickel, 1,51/, Kupfer, 45 °/o Magnesium, Rest Aluminium, zeigen bessere Verschleißeigenschaften und geringeren Ausdehnungskoeffizienten, weisen dafür aber auch geringere Festigkeitseigenschaften und ungünstigere Wärmeleitzahlen auf.
• Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gemacht, Legierungen zu verwenden, die keine Neigung zum Schmieren besitzen, ohne dabei jedoch auf gute Festigkeitseigenschaften zu verzichten. Sie nimmt dabei bewußt von einer Besserung des Ausdehnungskoeffizienten Abstand, da dies ohne Festigkeitsverminderung nicht abgeht, wie das viele eutektische und übereutektische Legierungen der Aluminium-Silicium-Gruppe zeigen.
• Eingehende Forschungs- und Untersuchungsarbeiten haben zu dem Ergebnis geführt, daß die Verwirklichung des Erfindungsgedankens sogar unter-Einsparung von Fremdmetallen, wie Nickel und Kupfer, zu ermöglichen ist, und zwar durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung mit etwa 3 bis 4 °f, Kupfergehalt, 0,5 bis 1,5 °/o Nickel, o,5 bis 1,5 0% Magnesium und a bis 4 % Siliciixmanteil, Rest Aluminium. Diese Legierung kann bei entsprechender Verminderung des Aluminiumgel `altes -noch eines der Metalle Silber (Ag), Kobalt (Co) oder Cer (Ce) in Mengen von etwa 1-% enthalten. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann eine Legierung verwendet werden, der ebenfalls unter entsprechender Verringerung des Aluminiumgehaltes außerdem noch eines der Elemente Titan (Ti), Mangan (Mn) und Calcium (Ca) in Mengen bis zu 0,3 °/o zugesetzt ist. Diese Elemente dienen insbesondere als Desoxydations- und Kornverfeinerungsmittel.
• Es war besonders schwierig, gerade den Anteil an Silicium festzustellen, der ausreichende Verschleißwerte ergibt, der aber dabei die Festigkeit des Al-Cu-Mg-Bestandteiles der Legierung nicht durch ungünstige Veränderung des Gefüges beeinträchtigt, sondern im Gegenteil noch durch Anlagerung von Siliciumteilchen an das bereits vorhandene Sehwermetallaluminidnetzwerk verfestigt.
• Versuch auf einer bekannten Verschleißprüfmaschine (s. Druckschrift EC 59, Sonderdruck aus »Maschinenbau« Band to, Heft 10/1g31, Abb. 9) zeigten, daß der Verschleißwert der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung auf die Stufe des Verschleißwertes der eutektischen Aluminium-Silicium-Gruppe aufrückt und daß sie den bekannten Legierungen der Aluminium-Kupfer-Gruppe in bezug auf die Laufeigenschaften, das Verhalten gegen Schmieren und die Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb wesentlich überlegen ist. Weitere Forschungen ergaben, daß Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung und spezifisches Gewicht gegenüber solchen _lluminium-Kupfer-Legierungen, die man seither als die besten kannte, also den y--ähnlichen Legierungen, nicht ungünstig abweichen.
• Es wurde auch festgestellt, daß die erfindungsgemäß zu verwendende Legierung gleichzeitig gut vergießbar und verpreßbar ist. Ferner läßt sie sich gut bearbeiten. Diese letztere Eigenschaft ist bei den Aluminium-Siliciutn-Legierungen, deren Verschleißwert als erstrebenswert gilt, schon sehr schwierig zti erreichen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verwendung einer Aluminiumlegierung, -bestehend aus 3 bis .I °J" Kupfer, 0,5 bis 1,5 °1f ö Nickel, o,5 bis 1.5 °/" Magnesium, 2 bis :t°, Silicium, Rest Aluminium, für Brennkraftmaschinenkolben.
2. 2. Verwendung einer Alunlinitimlegierung, die außer den im Anspruch i angegebenen Bestandteilen unter entsprechender Verringerung des Aluminiumgehaltes noch eins der Metalle Silber, Kobalt oder Cer in Mengen von etwa i °Jo enthält für den im Anspruch i genannten Zweck.
3. 3. Verwendung einer Aluminiumlegierung, die außer den in den Ansprüchen i oder 2 angegebenen Bestandteilen unter entsprechender Verringerung indes Aluminiumgehaltes noch eins der Elemente Titan, Mangan oder Calcitun in Mengen bis zu 0,3 °/'o enthält für den im _\ilspruch i genannten Zweck. ErP;änzüngsbl att zur Patentschrift 739 428 Klasse 40b Gruppe 'I9 Vom-Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden -Dr.-lng. Erich Iioch9Stuttgart bIenzelstr.56