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WO2013174547A1 - Method for producing a light-weight metal component; light-weight metal component, and internal combustion engine comprising a cylinder liner consisting of a light-weight metal component - Google Patents

Method for producing a light-weight metal component; light-weight metal component, and internal combustion engine comprising a cylinder liner consisting of a light-weight metal component Download PDF

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WO2013174547A1
WO2013174547A1 PCT/EP2013/056246 EP2013056246W WO2013174547A1 WO 2013174547 A1 WO2013174547 A1 WO 2013174547A1 EP 2013056246 W EP2013056246 W EP 2013056246W WO 2013174547 A1 WO2013174547 A1 WO 2013174547A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light metal
bolt
extrusion
light
metal component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2013/056246
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Commandeur
Peter Krug
Thomas Dickmann
Hans-Günther KECK
Guido Gebauer
Achim Petry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PEAK-WERKSTOFF GmbH
Peak Werkstoff GmbH
Original Assignee
PEAK-WERKSTOFF GmbH
Peak Werkstoff GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by PEAK-WERKSTOFF GmbH, Peak Werkstoff GmbH filed Critical PEAK-WERKSTOFF GmbH
Publication of WO2013174547A1 publication Critical patent/WO2013174547A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • Cylinder liner made of light metal part
  • the invention relates to a method for producing a light metal part, in which a bolt made of a hypereutectic high-performance aluminum alloy with a Si content of 17-35 wt .-% is formed by extrusion to a hollow end profile.
  • the invention further relates to a light metal part produced by this method and to an internal combustion engine having at least one cylinder liner, which is formed by such a light metal part.
  • the manufacturing process comprises several steps.
  • the inner layer is first made by means of stud formation by spray compacting or casting, and then the post thus produced is reworked. This is followed by an extrusion to produce a tube shape and a rotary swaging to adjust the final geometry. This is followed by the cut to what
  • Corundum blasting and ultimately coating with an outer light metal layer follows, which can be done for example by flame spraying.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing a light metal part, in particular a cylinder liner, by means of extrusion, with the higher degrees of deformation and smaller profile cross sections are possible without this leading to unfavorable process parameters at the limit of feasibility.
  • this object is achieved by a method according to independent claim 1.
  • Advantageous developments of the method will become apparent from the dependent claims 2-1 first
  • the object is further achieved by a light metal part according to one of claims 12 and 13 and an internal combustion engine with such a light metal part according to claim 14.
  • the method according to the invention for producing a light metal part comprises at least the following steps:
  • the process parameters present in the individual extrusion stages are favorable, so that they do not reform at the feasibility limit.
  • the geometric and mechanical properties of the final profile are homogeneous, and the achievable surface finishes are higher than in conventional methods.
  • This is advantageous since further steps required for setting a final geometry, such as the rounding th this can be omitted, because desired geometrical dimensions, tolerances and / or material properties can already be adjusted by the last stage of extrusion.
  • DISPAL hypereutectic high-performance aluminum alloys with an Si content of 17-35% by weight
  • the first degree of deformation is of the order of 1: 3 to 1: 5, while the second degree of deformation is of the order of 1:12 to 1:30. This results in the Intelumformgrad invention in the order of 1:36 to 1:90.
  • the resulting inner diameter of the end profile can then be of the order of 50 mm and 105 mm, while the outer diameter of the end profile can be between 60 mm and 195 mm.
  • the corresponding wall thicknesses then result in 3mm to 90mm.
  • the bolt is manufactured by spray compacting or a casting process. Further, it is possible that before forming by extrusion in the first stage, a shell made of a second light metal on the bolt is made, and the bolt is formed together with the shell in at least two extrusion stages to the final profile.
  • the resulting end profile then has an inner layer of a first light metal, which is the hypereutectic high performance aluminum alloy, and an outer layer is of a different light metal.
  • this approach has the advantage that a particularly good metallurgical connection of the two light metals can be ensured to each other.
  • the reshaping of the already sheathed bolt makes it possible in a simple manner for the outer layer to be located along the entire length of the hollow profile when it is cut to the desired sections.
  • the second layer of light metal would otherwise have to be applied to several already cut to length pieces, which is associated with greater effort.
  • the casing can be produced for example by casting the bolt with the second light metal, which is a simple production with good metallurgical connection.
  • the sheath can also be made by thermally overmolding the bolt with the second light metal or by spray compacting the second light metal on the bolt. Such alternatives can be particularly preferred when the material of the casing casting technology is problematic.
  • the second light metal is an Al-Mg casting alloy, which is in particular an Al casting alloy of the AISM 2 or AISi9Cu3 type.
  • the invention furthermore encompasses a light metal part produced by the method according to the invention, which thus has the stated advantages in the end profile, which can be used for various applications of the light metal part.
  • a light metal part can then be formed by further process steps as a cylinder liner for a reciprocating piston of an internal combustion engine.
  • an internal combustion engine with at least one piston with a cylinder liner of the invention is also included, wherein the cylinder liner is formed by such a light metal part.
  • the figures show: a schematic representation of a first extrusion stage for producing a light metal part; and a schematic representation of a second extrusion stage for producing the light metal part.
  • Fig. 1 the first stage of a forming process by extrusion in an extrusion press 40 is shown schematically.
  • a second extrusion stage in an extruder 40 ' which is shown schematically in Fig. 2
  • the extrusion process can be performed as direct or indirect extrusion, but indirect extrusion has proven to be more advantageous for an organized profile cross-section.
  • a bolt 10 is thus introduced into a receptacle 42 within the extrusion press 40 and formed into an intermediate hollow profile 20 by pressing a die 42 against the bolt 10 through the receptacle 42.
  • the intermediate profile 20 pressed out of the bolt 10 is here indicated by dashed lines.
  • the bolt 10 is further penetrated by a mandrel to produce a hollow profile.
  • the pressure in this first forming step is 10-30% of the original geometry, or degrees of deformation of the order of 1: 3 to 1: 5 are achieved.
  • the bolt 10 may have an exit diameter of 325mm, which is reduced to 180mm by extrusion in the first stage.
  • the inner diameter of the resulting intermediate hollow profile 20 produced by the mandrel 43 can then already be on the order of 50 mm to 105 mm.
  • the die 41 preferably does not yet produce the final geometry of the light metal part to be produced, but, for example, first of all a simple round outer cross section.
  • the starting bolt 10 itself can be made, for example, by spray compacting, and consists of a hypereutectic high-performance aluminum alloy having an Si content of 17-35% by weight.
  • AISi25Cu4Mg1 can be selected (DISPAL).
  • DISPAL DISPAL
  • the first extrusion stage it may be provided with a sheath of a second light metal, which may be done in various ways.
  • the bolt 10 is inserted into a mold, for example, so that a circular edge gap is formed around the bolt 10.
  • the wrapping material is then poured in the molten state into the remaining edge gap, so that the bolt 10 receives a casing of this second light metal, which is not shown in the figures.
  • the casting method is not limited to the described method, but it can be used any conventional and suitable casting method, for example, sand casting, die casting, low-pressure sand casting, chill casting, etc. may be used.
  • another die 41 ' is now used, which likewise forms the outer contour of an end profile 30 from the intermediate hollow profile 20 by indirect extrusion.
  • the outer diameter can be further reduced to the final dimension, which is also indicated by dashed lines in Fig. 2.
  • the pressure can be 70-90% of the original geometry or it can be realized from 1: 12 to 1: 30 degrees of deformation. This leads to a Rescueumformgrad in the order of 1:36 to 1: 90 over both stages.
  • geometric dimensions, tolerances and / or material properties of the light metal part are formed on the end profile in this second stage, wherein in particular the desired outer contour of the light metal part 30 is produced by the die 41 '.
  • the end profile or light metal part 30 can then be supplied to further processing steps, but no further step is absolutely necessary in order to set a final geometry, because these can be adjusted with the inventive already by the extrusion or coextrusion. Process steps such as rotary swaging could thus be dispensed with.
  • the dimensions of the bolt 10 made of a first light metal and a jacket made of a second light metal are correspondingly selected such that, for example, a second layer of a light metal can be formed in the end profile 30; ren thickness in the order of 200 ⁇ to 60 ⁇ lies. For typical applications, this means that the sheath of the bolt 10 originally had a thickness of about 3mm to 15mm.
  • the jacket of a second light metal is preferably applied to the cut and reworked pipe sections after the corundum radiation. This should take place in a timely manner in order to prevent renewed oxidation and can be carried out, for example, by flame spraying with a coating agent made from AISi12 wire.

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Description

Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallteils; Leichtmetallteil  Method for producing a light metal part; Alloy Part

und Verbrennungsmotor mit  and internal combustion engine with

Zylinderlaufbuchse aus Leichtmetallteil  Cylinder liner made of light metal part

Beschreibung: Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallteils, bei dem ein Bolzen aus einer übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von 17-35 Gew.-% mittels Strangpressen zu einem hohlen Endprofil umgeformt wird. The invention relates to a method for producing a light metal part, in which a bolt made of a hypereutectic high-performance aluminum alloy with a Si content of 17-35 wt .-% is formed by extrusion to a hollow end profile.

Die Erfindung betrifft ferner ein mit diesem Verfahren hergestelltes Leichtmetallteil und einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einer Zylinderlaufbuchse, die durch ein solches Leichtmetallteil gebildet ist. The invention further relates to a light metal part produced by this method and to an internal combustion engine having at least one cylinder liner, which is formed by such a light metal part.

Aus dem Stand der Technik ist es insbesondere bekannt, rohrförmige Hohlprofile wie Zylinderlaufbuchsen für Verbrennungsmotoren in einem zweischichtigen Aufbau aus unterschiedlichen Leichtmetallen herzustellen, wobei das Herstellungsverfahren mehrere Schritte um- fasst. Beispielsweise wird zuerst die innere Schicht mittels Bolzenerstellung durch Sprüh- kompaktieren oder Gießen hergestellt und der so hergestellte Bolzen dann nachbearbeitet. Daraufhin folgen ein Strangpressen zur Herstellung einer Rohrform und ein Rundkneten, um die Endgeometrie einzustellen. Hieran schließt sich die Ablängung an, worauf From the prior art, it is particularly known to produce tubular hollow sections such as cylinder liners for internal combustion engines in a two-layer construction of different light metals, the manufacturing process comprises several steps. For example, the inner layer is first made by means of stud formation by spray compacting or casting, and then the post thus produced is reworked. This is followed by an extrusion to produce a tube shape and a rotary swaging to adjust the final geometry. This is followed by the cut to what

Korundstrahlen und letztlich Beschichten mit einer äußeren Leichtmetallschicht folgt, was etwa durch Flammspritzen erfolgen kann. Corundum blasting and ultimately coating with an outer light metal layer follows, which can be done for example by flame spraying.

Diese Art der Herstellung eines Leichtmetallteils ist jedoch aufwendig, insbesondere da in der Regel jede abgelängte Zylinderlaufbuchse einzeln mit einem Leichtmetall beschichtet wird. Ferner können dünnwandige Hohlprofile aus Leichtmetall durch Strangpressen insbesondere beim Einsatz von hochfesten DISPAL-Legierungen nur mit Einschränkungen reali- siert werden. Grenzen sind hierbei beispielsweise durch das Pressverhältnis gegeben, d.h. das Verhältnis des Durchmessers des eingesetzten Blocks zum Querschnitt des daraus ex- trudierten Profils kann nur begrenzt gewählt werden. Der maximale Umformgrad ist ebenfalls begrenzt, und es sind gegebenenfalls sehr hohe Umformkräfte erforderlich. Ferner ist insbesondere bei Zylinderlaufbuchsen ein Pressen auf die Endgeometrie nicht möglich, da die Temperaturführung für Material und Werkzeuge im kritischen Bereich liegt. Die Endgeometrie muss daher durch weitere Prozessschritte wie das Rundkneten eingestellt werden. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallteils, insbesondere einer Zylinderlaufbuchse, mittels Strangpressen bereitzustellen, mit dem höhere Umformgrade und kleinere Profilquerschnitte möglich sind, ohne dass dies zu ungünstigen Prozessparametern an der Grenze der Machbarkeit führt. However, this type of production of a light metal part is expensive, especially since usually each cut cylinder liner is coated individually with a light metal. Furthermore, thin-walled hollow sections of light metal can be realized only with restrictions by extrusion, in particular when using high-strength DISPAL alloys. Limits are given here, for example, by the press ratio, ie the ratio of the diameter of the inserted block to the cross section of the profile extruded therefrom can only be selected to a limited extent. The maximum degree of deformation is also limited, and it may be necessary very high forming forces. Furthermore, a pressing on the final geometry is not possible, especially in cylinder liners, since the temperature control for material and tools is in the critical range. The final geometry must therefore be set by further process steps such as rotary swaging. The object of the invention is therefore to provide a method for producing a light metal part, in particular a cylinder liner, by means of extrusion, with the higher degrees of deformation and smaller profile cross sections are possible without this leading to unfavorable process parameters at the limit of feasibility.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-1 1 . Die Aufgabe wird ferner durch ein Leichtmetallteil nach einem der Ansprüche 12 und 13 und einen Verbrennungsmotor mit einem solchen Leichtmetallteil nach Anspruch 14 gelöst. According to the invention, this object is achieved by a method according to independent claim 1. Advantageous developments of the method will become apparent from the dependent claims 2-1 first The object is further achieved by a light metal part according to one of claims 12 and 13 and an internal combustion engine with such a light metal part according to claim 14.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallteils umfasst wenigstens folgende Schritte: The method according to the invention for producing a light metal part comprises at least the following steps:

Herstellung eines Bolzens aus einer übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von 17-35 Gew.-%;  Preparation of a high-performance supereutectic aluminum alloy stud having a Si content of 17-35% by weight;

Umformung des Bolzens in einer ersten Stufe mittels Strangpressen mit einem ersten Umformgrad zu einem Zwischenhohlprofil;  Forming of the bolt in a first stage by means of extrusion with a first degree of deformation to an intermediate hollow profile;

Umformung des Zwischenhohlprofils in einer zweiten Stufe mittels Strangpressen mit einem zweiten Umformgrad zu einem Endprofil, wobei der Gesamtumformgrad über beide Stufen in der Größenordnung von 1 :36 bis 1 :90 liegt, und durch das Strangpressen geometrische Abmessungen, Toleranzen und/oder Materialeigenschaften des Leichtmetallteils am Endprofil eingestellt werden.  Forming the intermediate hollow section in a second stage by means of extrusion with a second degree of deformation to an end profile, the Gesamtumformgrad over both stages in the order of 1:36 to 1:90, and by the extrusion geometric dimensions, tolerances and / or material properties of the light metal part be set at the end profile.

Durch das wenigstens zweistufige Umformen eines Bolzens mittels Strangpressen sind ge- genüber einstufigen Strangpressverfahren wesentlich höhere Gesamtumformgrade realisierbar, was kleinere Profilquerschnitte und damit auch geringere Wandstärken im Endprofil ermöglicht. Dies ist insbesondere für die verwendeten übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierungen mit einem Si-Gehalt von 17-35 Gew.-% von Vorteil, da diese As a result of the at least two-stage forming of a bolt by means of extrusion, considerably higher overall degrees of deformation can be achieved compared to single-stage extrusion processes, which enables smaller profile cross sections and thus also smaller wall thicknesses in the final profile. This is particularly advantageous for the hyper-eutectic high-performance aluminum alloys used having a Si content of 17-35 wt .-%, as these

schwerverpressbar und schwerumformbar sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kön- nen somit die günstigen Materialeigenschaften der übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierungen genutzt werden, ohne hierdurch bei den erreichbaren Profilquerschnitten beschränkt zu sein. are difficult to press and difficult to form. With the method according to the invention, therefore, the favorable material properties of the hypereutectic high-performance aluminum alloys can be utilized, without thereby being limited to the profile cross-sections achievable.

Ferner sind die in den einzelnen Strangpressstufen vorhandenen Prozessparameter günstig, so dass nicht an der Machbarkeitsgrenze umgeformt wird. Hierdurch sind auch die geometrischen und mechanischen Eigenschaften des Endprofils homogen, und die erzielbaren Oberflächengüten sind höher als bei üblichen Verfahren. Dies ist vorteilhaft, da für die Einstellung einer Endgeometrie erforderliche weitere Schritte wie beispielsweise das Rundkne- ten hierdurch entfallen können, denn gewünschte geometrische Abmessungen, Toleranzen und/oder Materialeigenschaften können bereits durch die letzte Stufe des Strangpressens eingestellt werden. Um eine solche Endumformung für übereutektische Hochleistungsaluminiumlegierungen mit einem Si-Gehalt von 17-35 Gew.-% (DISPAL) realisieren zu können, ist jedoch die erste Umformung zu einem Zwischenhohlprofil erforderlich. Furthermore, the process parameters present in the individual extrusion stages are favorable, so that they do not reform at the feasibility limit. As a result, the geometric and mechanical properties of the final profile are homogeneous, and the achievable surface finishes are higher than in conventional methods. This is advantageous since further steps required for setting a final geometry, such as the rounding th this can be omitted, because desired geometrical dimensions, tolerances and / or material properties can already be adjusted by the last stage of extrusion. However, in order to be able to realize such a final deformation for hypereutectic high-performance aluminum alloys with an Si content of 17-35% by weight (DISPAL), the first transformation to an intermediate hollow profile is required.

Dabei werden vorzugsweise zwei Umformstufen eingesetzt, aber zwischen der ersten und zweiten Stufe können auch weitere Umformstufen mittels Strangpressen durchgeführt werden. Es kann somit beispielsweise auch in drei oder mehr Stufen stranggepresst werden, bevor die geometrischen Abmessungen, Toleranzen und/oder Materialeigenschaften des Leichtmetallteils in der letzten Stufe am Endprofil eingestellt werden. Bei einem zweistufigen Verfahren liegt der erste Umformgrad beispielsweise in der Größenordnung von 1 :3 bis 1 :5, während der zweite Umformgrad in der Größenordnung von 1 :12 bis 1 :30 liegt. Hierdurch ergibt sich der erfindungsgemäße Gesamtumformgrad in der Größenordnung von 1 :36 bis 1 :90. Der resultierende Innendurchmesser des Endprofils kann dann in der Größenordnung von 50 mm und 105 mm liegen, während der Außendurchmesser des Endprofils zwischen 60mm und 195mm liegen kann. Die zugehörigen Wandstärken ergeben sich dann zu 3mm bis 90mm. In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Bolzen mittels Sprühkompaktieren oder einem Gussverfahren hergestellt. Ferner ist es möglich, dass vor der Umformung durch Strangpressen in der ersten Stufe eine Ummantelung aus einem zweiten Leichtmetall auf dem Bolzen hergestellt wird, und der Bolzen zusammen mit der Ummantelung in wenigstens zwei Strangpressstufen zu dem Endprofil umgeformt wird. Das resultierende Endprofil weist dann eine innere Schicht aus einem ersten Leichtmetall auf, wobei es sich um die übereutektische Hochleistungsaluminiumlegierung handelt, und eine äußere Schicht besteht aus einem anderen Leichtmetall. In this case, preferably two forming stages are used, but between the first and second stages, further forming stages can be carried out by means of extrusion. It can thus be extruded, for example, in three or more stages before the geometric dimensions, tolerances and / or material properties of the light metal part are set in the final stage on the final profile. In a two-stage process, for example, the first degree of deformation is of the order of 1: 3 to 1: 5, while the second degree of deformation is of the order of 1:12 to 1:30. This results in the Gesamtumformgrad invention in the order of 1:36 to 1:90. The resulting inner diameter of the end profile can then be of the order of 50 mm and 105 mm, while the outer diameter of the end profile can be between 60 mm and 195 mm. The corresponding wall thicknesses then result in 3mm to 90mm. In one embodiment of the invention, the bolt is manufactured by spray compacting or a casting process. Further, it is possible that before forming by extrusion in the first stage, a shell made of a second light metal on the bolt is made, and the bolt is formed together with the shell in at least two extrusion stages to the final profile. The resulting end profile then has an inner layer of a first light metal, which is the hypereutectic high performance aluminum alloy, and an outer layer is of a different light metal.

Gegenüber Herstellungsverfahren, bei denen eine äußere Schicht aus einem zweiten Leichtmetall erst nach dem Umformen eines Bolzens durch Strangpressen zu einem Hohlprofil auf dieses Hohlprofil aufgebracht wird, hat diese Vorgehensweise den Vorteil, dass eine besonders gute metallurgische Anbindung der beiden Leichtmetalle aneinander gewährleistet werden kann. Zudem ermöglicht die Umformung des bereits ummantelten Bolzens auf einfache Weise, dass sich die äußere Schicht auf der gesamten Länge des Hohlprofils befin- det, wenn dieses auf die gewünschten Abschnitte abgelängt wird. Die zweite Schicht aus Leichtmetall müsste ansonsten auf mehrere bereits abgelängte Stücke aufgebracht werden, was mit höherem Aufwand verbunden ist. Die Ummantelung kann beispielsweise durch Umgießen des Bolzens mit dem zweiten Leichtmetall hergestellt wird, was eine einfache Herstellung bei gleichzeitig guter metallurgischer Anbindung darstellt. Alternativ kann die Ummantelung jedoch auch durch thermisches Umspritzen des Bolzens mit dem zweiten Leichtmetall oder durch Sprühkompaktieren des zweiten Leichtmetalls auf dem Bolzen hergestellt werden. Solche Alternativen können besonders dann bevorzugt werden, wenn das Material der Ummantelung gießtechnisch problematisch ist. Compared to manufacturing processes in which an outer layer of a second light metal is applied to this hollow profile by extrusion to form a hollow profile after forming a bolt, this approach has the advantage that a particularly good metallurgical connection of the two light metals can be ensured to each other. In addition, the reshaping of the already sheathed bolt makes it possible in a simple manner for the outer layer to be located along the entire length of the hollow profile when it is cut to the desired sections. The second layer of light metal would otherwise have to be applied to several already cut to length pieces, which is associated with greater effort. The casing can be produced for example by casting the bolt with the second light metal, which is a simple production with good metallurgical connection. Alternatively, however, the sheath can also be made by thermally overmolding the bolt with the second light metal or by spray compacting the second light metal on the bolt. Such alternatives can be particularly preferred when the material of the casing casting technology is problematic.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Leichtmetall eine Al-Mg-Guss- legierung, wobei es sich insbesondere um eine AI-Gusslegierung vom Typ AISM 2 oder AISi9Cu3 handelt. In one embodiment of the invention, the second light metal is an Al-Mg casting alloy, which is in particular an Al casting alloy of the AISM 2 or AISi9Cu3 type.

Von der Erfindung umfasst ist ferner ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Leichtmetallteil, das somit die genannten Vorteile im Endprofil aufweist, die für verschie- dene Anwendungen des Leichtmetallteils genutzt werden können. Insbesondere kann ein solches Leichtmetallteil dann durch weitere Verfahrensschritte als Zylinderlaufbuchse für einen Hubkolben eines Verbrennungsmotors ausgebildet werden. Somit ist auch ein Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Hubkolben mit einer Zylinderlaufbuchse von der Erfindung umfasst, wobei die Zylinderlaufbuchse durch ein solches Leichtmetallteil gebildet wird. The invention furthermore encompasses a light metal part produced by the method according to the invention, which thus has the stated advantages in the end profile, which can be used for various applications of the light metal part. In particular, such a light metal part can then be formed by further process steps as a cylinder liner for a reciprocating piston of an internal combustion engine. Thus, an internal combustion engine with at least one piston with a cylinder liner of the invention is also included, wherein the cylinder liner is formed by such a light metal part.

Weitere Vorteile, Besonderheiten und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Darstellung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Abbildungen. Further advantages, features and expedient developments of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments with reference to the drawings.

Von den Abbildungen zeigt: eine schematische Darstellung einer ersten Strangpressstufe zur Herstellung eines Leichtmetallteils; und eine schematische Darstellung einer zweiten Strangpressstufe zur Herstellung des Leichtmetallteils. The figures show: a schematic representation of a first extrusion stage for producing a light metal part; and a schematic representation of a second extrusion stage for producing the light metal part.

In Fig. 1 ist schematisch die erste Stufe eines Umform prozesses mittels Strangpressen in einer Strangpresse 40 dargestellt. In Ergänzung wenigstens mit einer zweiten Strangpressstufe in einer Strangpresse 40', welche schematisch in Fig. 2 dargestellt ist, lässt sich aus einem Bolzen 10 ein Leichtmetallteil in Form eines Endprofils mit den gewünschten Eigenschaften herstellen. Der Strangpressvorgang kann als direktes oder indirektes Strangpressen durchgeführt werden, das indirekte Strangpressen hat sich jedoch für einen organisierten Profilquerschnitt als vorteilhafter erwiesen. Ein Bolzen 10 wird somit in eine Aufnahme 42 innerhalb der Strang- presse 40 eingebracht und zu einem Zwischenhohlprofil 20 umgeformt, indem eine Matrize 42 gegen den Bolzen 10 durch die Aufnahme 42 gepresst wird. Das aus dem Bolzen 10 ge- presste Zwischenprofil 20 ist hierbei gestrichelt angedeutet. Dabei wird der Bolzen 10 ferner von einem Dorn durchdrungen, um ein Hohlprofil herzustellen. In Fig. 1, the first stage of a forming process by extrusion in an extrusion press 40 is shown schematically. In addition, at least with a second extrusion stage in an extruder 40 ', which is shown schematically in Fig. 2, can be made of a bolt 10, a light metal part in the form of an end profile with the desired properties. The extrusion process can be performed as direct or indirect extrusion, but indirect extrusion has proven to be more advantageous for an organized profile cross-section. A bolt 10 is thus introduced into a receptacle 42 within the extrusion press 40 and formed into an intermediate hollow profile 20 by pressing a die 42 against the bolt 10 through the receptacle 42. The intermediate profile 20 pressed out of the bolt 10 is here indicated by dashed lines. In this case, the bolt 10 is further penetrated by a mandrel to produce a hollow profile.

Die Pressung in dieser ersten Umformstufe beträgt 10-30 % von der Ursprungsgeometrie bzw. es werden Umformgrade in der Größenordnung von 1 :3 bis 1 :5 erreicht. Beispielsweise kann der Bolzen 10 einen Ausgangsdurchmesser von 325mm aufweisen, der durch das Strangpressen in der ersten Stufe auf 180mm reduziert wird. Der durch den Dorn 43 erzeugte Innendurchmesser des resultierenden Zwischenhohlprofils 20 kann dann bereits in der Größenordnung von 50mm bis 105mm liegen. Es können jedoch auch kleinere Zwischeninnendurchmesser eingestellt werden, die dann in einer zweiten Pressstufe nochmals durch einen Dorn vergrößert werden. Ferner erzeugt die Matrize 41 in dieser ersten Stufe vorzugsweise noch nicht die Endgeometrie des herzustellenden Leichtmetallteils, sondern beispielsweise erst einmal einen einfachen runden Außenquerschnitt. The pressure in this first forming step is 10-30% of the original geometry, or degrees of deformation of the order of 1: 3 to 1: 5 are achieved. For example, the bolt 10 may have an exit diameter of 325mm, which is reduced to 180mm by extrusion in the first stage. The inner diameter of the resulting intermediate hollow profile 20 produced by the mandrel 43 can then already be on the order of 50 mm to 105 mm. However, it is also possible to set smaller internal diameters, which are then enlarged again by a mandrel in a second pressing stage. Furthermore, in this first stage, the die 41 preferably does not yet produce the final geometry of the light metal part to be produced, but, for example, first of all a simple round outer cross section.

Der Ausgangsbolzen 10 selbst kann beispielsweise durch Sprühkompaktieren hergestellt werden, und besteht aus einer übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von 17-35 Gew.-%. Beispielsweise kann hierfür AISi25Cu4Mg1 gewählt werden (DISPAL). Bevor die erste Strangpressstufe auf den Bolzen 10 angewendet wird, kann dieser jedoch mit einer Ummantelung aus einem zweiten Leichtmetall versehen werden, was auf verschiedene Arten erfolgen kann. The starting bolt 10 itself can be made, for example, by spray compacting, and consists of a hypereutectic high-performance aluminum alloy having an Si content of 17-35% by weight. For example, AISi25Cu4Mg1 can be selected (DISPAL). However, before the first extrusion stage is applied to the bolt 10, it may be provided with a sheath of a second light metal, which may be done in various ways.

Wird die Ummantelung durch ein Gießverfahren hergestellt, wird der Bolzen 10 beispielsweise in eine Form eingesetzt, so dass um den Bolzen 10 herum ein kreisförmiger Randspalt gebildet wird. Das Umhüllungsmaterial wird dann in geschmolzenem Zustand in den verbleibenden Randspalt gegossen, so dass der Bolzen 10 eine Ummantelung aus diesem zweiten Leichtmetall erhält, was in den Figuren jedoch nicht dargestellt ist. Dabei ist das Gießverfahren nicht auf das beschriebene Verfahren beschränkt, sondern es kann jedes übliche und geeignete Gießverfahren verwendet werden, wobei beispielsweise Sandguss, Druckguss, Niederdruck-Sandguss, Kokillenguss, etc. zur Anwendung kommen können. Bei dem Umhüllungsmaterial handelt es sich beispielsweise um geschmolzenes AISM2 oder AISi9Cu3, und der Flächenanteil der Umgussschicht kann etwa 5-65 % der Gesamtquerschnittsfläche des mit der Umgussschicht ummantelten Bolzens 10 betragen. Mit oder ohne Ummantelung wird somit in der ersten Stufe aus dem Bolzen 10 ein Zwi- schenhohlprofil 20 geformt, welches dann wenigstens einer weiteren Strangpressstufe zugeführt werden kann, was in Fig. 2 schematisch für eine zweite Stufe dargestellt ist. Hierfür ist der Innendurchmesser einer Aufnahme 42' einer zweiten Strangpresse 40' kleiner als in der ersten Strangpresse 40, so dass das Zwischenhohlprofil 20 darin aufgenommen ist. Ferner kommt nun eine andere Matrize 41 ' zum Einsatz, welche ebenfalls durch indirektes Strangpressen die Außenkontur eines Endprofils 30 aus dem Zwischenhohlprofil 20 herausformt. Hierdurch kann der Außendurchmesser weiter auf das Endmaß reduziert werden, was in Fig. 2 ebenfalls gestrichelt angedeutet ist. Dabei kann die Pressung 70-90 % von der Ursprungsgeometrie betragen bzw. es können Umformgrade von 1 :12 bis 1 :30 realisiert werden. Dies führt über beide Stufen zu einem Gesamtumformgrad in der Größenordnung von 1 :36 bis 1 :90. Ferner werden in dieser zweiten Stufe geometrische Abmessungen, Toleranzen und/oder Materialeigenschaften des Leichtmetallteils am Endprofil ausgebildet, wobei durch die Matrize 41 ' insbesondere die gewünschte Außenkontur des Leichtmetallteils 30 hergestellt wird. If the jacket is produced by a casting process, the bolt 10 is inserted into a mold, for example, so that a circular edge gap is formed around the bolt 10. The wrapping material is then poured in the molten state into the remaining edge gap, so that the bolt 10 receives a casing of this second light metal, which is not shown in the figures. In this case, the casting method is not limited to the described method, but it can be used any conventional and suitable casting method, for example, sand casting, die casting, low-pressure sand casting, chill casting, etc. may be used. For example, the cladding material may be molten AISM2 or AISi9Cu3, and the area fraction of the encapsulation layer may be about 5-65% of the total cross-sectional area of the stud encapsulated with the encapsulation layer. With or without sheathing, an intermediate hollow profile 20 is thus formed in the first stage from the bolt 10, which can then be fed to at least one further extrusion stage, which is shown schematically in FIG. 2 for a second stage. For this purpose, the inner diameter of a receptacle 42 'of a second extruder 40' is smaller than in the first extruder 40, so that the intermediate hollow profile 20 is received therein. Furthermore, another die 41 'is now used, which likewise forms the outer contour of an end profile 30 from the intermediate hollow profile 20 by indirect extrusion. In this way, the outer diameter can be further reduced to the final dimension, which is also indicated by dashed lines in Fig. 2. In this case, the pressure can be 70-90% of the original geometry or it can be realized from 1: 12 to 1: 30 degrees of deformation. This leads to a Gesamtumformgrad in the order of 1:36 to 1: 90 over both stages. Furthermore, geometric dimensions, tolerances and / or material properties of the light metal part are formed on the end profile in this second stage, wherein in particular the desired outer contour of the light metal part 30 is produced by the die 41 '.

Bei den so herstellbaren Endprofilen kann es sich um Rohre, Rohre mit profilierter Außenkontur, Hohlprofile mit profilierter Außenkontur und nicht-rotationssymmetrische Halbzeuge mit und ohne Bohrung handeln. Insbesondere mehrschichtige Rohre und Hohlprofile mit einem Kern aus einer DISPAL-Legierung und einer profilierten Außenkontur aus einer anderen Legierung können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Durch die profilierte Außenkontur können beispielsweise Kühlrippen ausgeformt sein. Ferner kann aus dem hergestellten Endprofil 30 insbesondere eine Zylinderlaufbuchse für einen Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Hubkolben hergestellt werden. Wird der Bolzen 10 den beiden Strangpressstufen bereits zusammen mit der beschriebenen Ummantelung zugeführt, verhalten die beiden Schichten sich so, dass sie sich in entsprechenden Bereichen des Rohrquerschnitts gemäß der Umformverhältnisse der Strangpressen 40, 40' wiederfinden. Daher kann auch von Coextrusion gesprochen werden. The end profiles that can be produced in this way can be tubes, tubes with a profiled outer contour, hollow profiles with a profiled outer contour and non-rotationally symmetrical semi-finished products with or without a bore. In particular, multilayer pipes and hollow profiles with a core of a DISPAL alloy and a profiled outer contour made of a different alloy can be produced by the method according to the invention. By profiled outer contour, for example, cooling fins can be formed. Furthermore, in particular a cylinder liner for an internal combustion engine with at least one reciprocating piston can be produced from the produced end profile 30. If the bolt 10 is already fed to the two extruder stages together with the described casing, the two layers behave in such a way that they find themselves again in corresponding regions of the pipe cross-section in accordance with the forming ratios of the extruders 40, 40 '. Therefore, one can also speak of coextrusion.

Das Endprofil bzw. Leichtmetallteil 30 kann dann weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden, wobei jedoch kein weiterer Schritt zwingend erforderlich ist, um eine Endgeometrie einzustellen, denn diese kann mit dem erfindungsgemäßen bereits durch das Extrudieren bzw. Coextrudieren eingestellt werden. Verfahrensschritte wie Rundkneten könnten somit entfallen. Dabei sind die Abmessungen des Bolzens 10 aus einem ersten Leichtmetall und einer Ummantelung aus einem zweiten Leichtmetall entsprechend so gewählt, dass sich im Endprofil 30 beispielsweise eine zweite Schicht aus einem Leichtmetall ausbilden lässt, de- ren Dicke in der Größenordnung von 200μηι bis 60 μηι liegt. Für typische Anwendungsfälle bedeutet dies, dass die Ummantelung des Bolzens 10 ursprünglich eine Dicke von etwa 3mm bis 15mm hatte. Die innere Schicht aus der übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierung ist dann entsprechend dicker ausgeführt, um auf Endwandstärken in der Größen- Ordnung von 3mm bis 90mm zu kommen, so dass das resultierende Leichtmetallteil eine innere, dickere Schicht aus einem ersten Leichtmetall und eine äußere, dünnere Schicht aus einem zweiten Leichtmetall aufweist. The end profile or light metal part 30 can then be supplied to further processing steps, but no further step is absolutely necessary in order to set a final geometry, because these can be adjusted with the inventive already by the extrusion or coextrusion. Process steps such as rotary swaging could thus be dispensed with. The dimensions of the bolt 10 made of a first light metal and a jacket made of a second light metal are correspondingly selected such that, for example, a second layer of a light metal can be formed in the end profile 30; ren thickness in the order of 200μηι to 60 μηι lies. For typical applications, this means that the sheath of the bolt 10 originally had a thickness of about 3mm to 15mm. The inner layer of the hypereutectic high-performance aluminum alloy is then made correspondingly thicker to come to end wall thicknesses in the order of magnitude of 3mm to 90mm, so that the resulting light metal part of an inner, thicker layer of a first light metal and an outer, thinner layer of a having second light metal.

In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann das coextrudierte Endprofil 30 abgelängt werden, wonach die abgelängten Rohrabschnitte angefast und kantengebrochen werden können. Auf diese Weise werden Rohrabschnitte erhalten, die als Zylinderlaufbuchsen für Hubkolben in Hochleistungs-Verbrennungsmotoren geeignet sind und dann eine dickere, innere Laufbuchsenschicht und eine dünnere, äußere Ummantelungsschicht umfassen. In einem letzten Verfahrensschritt können die so entstandenen Laufbuchsen mit Edelkorund gestrahlt werden, damit die äußere Oberfläche aus zweitem Leichtmetall entsprechend vorbehandelt ist, um mit einem Motorblick verbunden zu werden. Im Allgemeinen erfolgt die Verbindung der Laufbuchsen mit einem Motorblock in einem Gießvorgang, wobei die Laufbuchsen von einem Motorblock umgössen werden. In a subsequent method step, the coextruded end profile 30 can be cut to length, after which the cut-to-length pipe sections can be chamfered and edge-broken. In this way, pipe sections are obtained which are suitable as cylinder liners for reciprocating pistons in high performance internal combustion engines and then comprise a thicker inner liner layer and a thinner outer cladding layer. In a final process step, the resulting liners can be blasted with corundum so that the outer surface of the second light metal is pretreated accordingly to be connected to a motor look. In general, the connection of the liners is done with a motor block in a casting process, wherein the liners are surrounded by an engine block.

Wurde ein Ausgangsbolzen nicht bereits mit einer Ummantelung coextrudiert, wird die Ummantelung aus einem zweiten Leichtmetall vorzugsweise nach der Strahlung mit Korund auf die abgelängten und nachbearbeiteten Rohrabschnitte aufgebracht. Dies sollte zeitnah stattfinden, um eine erneute Oxidation zu verhindern und kann beispielsweise durch Flammsprit- zen mit einem Beschichtungsmittel aus AISi12-Draht erfolgen. If a starting bolt has not already been coextruded with a jacket, the jacket of a second light metal is preferably applied to the cut and reworked pipe sections after the corundum radiation. This should take place in a timely manner in order to prevent renewed oxidation and can be carried out, for example, by flame spraying with a coating agent made from AISi12 wire.

Bezugszeichenliste: LIST OF REFERENCE NUMBERS

10 Bolzen, ummantelter Bolzen 20 Zwischenhohlprofil10 bolts, jacketed bolt 20 intermediate hollow profile

30 Endprofil, Leichtmetallteil30 end profile, light metal part

40,40' Strangpresse 40.40 'extruder

41 ,41 ' Matrize  41, 41 'matrix

42,42' Aufnehmer  42.42 'transducer

43,43' Dorn 43,43 'thorn

Claims

Patentansprüche: claims: 1 . Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallteils, umfassend wenigstens folgende Schritte: 1 . Process for producing a light metal part comprising at least the following steps: - Herstellung eines Bolzens (10) aus einer übereutektischen Hochleistungsaluminiumlegierung mit einem Si-Gehalt von 17-35 Gew.-% ;  - Producing a bolt (10) of a hypereutectic high-performance aluminum alloy with a Si content of 17-35 wt .-%; Umformung des Bolzens (10) in einer ersten Stufe mittels Strangpressen mit einem ersten Umformgrad zu einem Zwischenhohlprofil (20);  Forming of the bolt (10) in a first stage by means of extrusion with a first degree of deformation to an intermediate hollow profile (20); Umformung des Zwischenhohlprofils (20) in einer zweiten Stufe mittels Strang- pressen mit einem zweiten Umformgrad zu einem Endprofil (30), wobei der Gesamtumformgrad über beide Stufen in der Größenordnung von 1 :36 bis 1 :90 liegt, und durch das Strangpressen geometrische Abmessungen, Toleranzen und/oder Materialeigenschaften des Leichtmetallteils am Endprofil (30) eingestellt werden.  Forming of the intermediate hollow profile (20) in a second stage by extrusion with a second degree of deformation to an end profile (30), the Gesamtumformgrad over both stages in the order of 1:36 to 1: 90, and by the extrusion geometric dimensions , Tolerances and / or material properties of the light metal part at the end profile (30) can be adjusted. Verfahren nach Anspruch 1 , Method according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Umformgrad in der Größenordnung von 1 :3 bis 1 :5 liegt, während der zweite Umformgrad in der Größenordnung von 1 :12 bis 1 :30 liegt.  characterized in that the first degree of deformation is of the order of 1: 3 to 1: 5, while the second degree of deformation is of the order of 1: 12 to 1: 30. Verfahren nach Anspruch 1 , Method according to claim 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten und zweiten Stufe weitere Umformstufen mittels Strangpressen durchgeführt werden. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,  characterized in that between the first and second stage further forming stages are carried out by extrusion. 4. The method according to one or more of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bolzen (10) mittels Sprühkompaktieren oder einem Gussverfahren hergestellt wird.  characterized in that the bolt (10) is made by spray compacting or a casting process. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, 5. The method according to one or more of claims 1 to 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Endprofils (30) in der characterized in that the inner diameter of the end profile (30) in the Größenordnung von 50mm und105 mm liegt, während der Außendurchmesser des Endprofils zwischen 60mm und 195mm liegt. Magnitudes of 50mm and 105 mm, while the outer diameter of the end profile is between 60mm and 195mm. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, 6. The method according to one or more of claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Umformung durch Strangpressen in der ersten Stufe eine Ummantelung aus einem zweiten Leichtmetall auf dem Bolzen (10) hergestellt wird, und der Bolzen (10) zusammen mit der Ummantelung in wenigstens zwei Strangpressstufen zu dem Endprofil (30) umgeformt wird. characterized in that prior to forming by extrusion in the first stage a casing of a second light metal is produced on the bolt (10), and the bolt (10) is formed together with the casing in at least two extrusion stages to the end profile (30) , 7. Verfahren nach Anspruch 6, 7. The method according to claim 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung durch Umgießen des Bolzens (10) mit dem zweiten Leichtmetall hergestellt wird.  characterized in that the sheath is produced by molding the bolt (10) with the second light metal. 8. Verfahren nach Anspruch 6, 8. The method according to claim 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung durch thermisches Umspritzen des Bolzens (10) mit dem zweiten Leichtmetall hergestellt wird. 9. Verfahren nach Anspruch 6,  characterized in that the sheath is produced by thermal encapsulation of the bolt (10) with the second light metal. 9. The method according to claim 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung durch Sprühkompaktieren des zweiten Leichtmetalls auf dem Bolzen (10) hergestellt wird.  characterized in that the jacket is made by spray compacting the second light metal on the bolt (10). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 9, Method according to one or more of claims 6 to 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leichtmetall eine Al-Mg-Gusslegierung ist.  characterized in that the second light metal is an Al-Mg casting alloy. Verfahren nach Anspruch 10, Method according to claim 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leichtmetall eine Al-Gusslegierung Typ AISM 2 ist.  characterized in that the second light metal is an Al casting alloy type AISM 2. 12. Leichtmetallteil, 12. light metal part, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 hergestellt wurde.  characterized in that it has been produced according to one of claims 1 to 11. 13. Leichtmetallteil nach Anspruch 12, 13. Light metal part according to claim 12, dadurch gekennzeichnet, dass es durch weitere Verfahrensschritte als Zylinderlaufbuchse für einen Hubkolben eines Verbrennungsmotors ausgebildet ist. 14. Verbrennungsmotor mit wenigstens einem Hubkolben mit einer Zylinderlaufbuchse, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderlaufbuchse durch ein Leichtmetallteil nach Anspruch 12 gebildet wird.  characterized in that it is formed by further process steps as a cylinder liner for a reciprocating piston of an internal combustion engine. 14. internal combustion engine with at least one reciprocating piston with a cylinder liner, characterized in that the cylinder liner is formed by a light metal part according to claim 12.
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