Verfahren zum Einpressen eines gesinterten Aluminiumteils in einen Körper aus Aluminiumlegierung mit Schmelzintervall Es ist ein Verfahren bekannt, nach welchem Aluminiumkörper durch Zusammenpressen und Sin tern von praktisch fettfreiem oder fettarmem Alumi- niumblättchenpulver hergestellt werden. Solche Kör per besitzen eine beachtliche Zugfestigkeit und eine hohe Härte auch im geglühten Zustand; ausserdem weisen sie eine gute Warmhärte auf. Einzelheiten über das Verfahren sind in der Fachliteratur beschrie ben worden und können auch dem Patentschrifttum entnommen werden, z. B. den schweizerischen Patent schriften Nrn. 250118, 259878, 289775, 300665 und 304464.
Aus preislichen oder technischen Gründen hat man schon versucht, Verbundkörper aus dem gesinterten Aluminiumwerkstoff und aus Aluminium legierungen, die auf dem Schmelzwege erzeugt sind, herzustellen. So ist im deutschen Bundespatent Nr. 834793 ein Leichtmetallkolben für Brennkraft- maschinen beschrieben, der an Stellen, die beson deren thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, mit Teilen aus gesintertem Aluminiumwerkstoff ver sehen ist. Die Verbindung zwischen der eigentlichen Kolbenlegierung und den gesinterten Teilen soll durch Zusammengiessen oder Zusammenpressen geschehen.
Es kann andere Fälle geben, in denen Verbundkör per aus gesintertem Aluminiumwerkstoff und _ auf dem Schmelzwege hergestellten Aluminiumlegierun gen erwünscht sind; die Aluminiumsinterkörper müs sen nicht in allen Fällen nach dem in den schwei zerischen Patentschriften Nrn. <B>250118</B> und 259878 beschriebenen Verfahren hergestellt sein.
Es hat sich nun gezeigt, dass es äusserst schwierig ist, nach den bekannten Verfahren des Giessens oder Pressens unterhalb des Schmelzpunktes eine befrie digende Verbindung zwischen den Sinterteilen und der auf dem Schmelzwege gewonnenen Legierung zu erzielen; dies ist vermutlich auf den hohen Oxyd gehalt der Aluminiumsinterkörper zurückzuführen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein neuartiges Verfahren zum Einpressen eines gesinter ten Aluminiumteils in einen Körper aus Aluminium legierung mit Schmelzintervall. Das Neue besteht darin, dass beim Einpressen des gesinterten Teils der auf dem Schmelzwege erzeugte Körper aus Alumi niumlegierung sich auf einer Temperatur zwischen dem Liquiduspunkt und dem Soliduspunkt der Alu miniumlegierung befindet, und zwar um einen Tempe raturabstand unterhalb des Liquiduspunktes und oberhalb des Soliduspunktes, der mindestens 25 % des Schmelzintervalles der Aluminiumlegierung ent spricht.
Je nach den Umständen kann der Sinterteil im kalten oder erwärmten Zustand eingepresst wer den. Vorzugsweise wählt man für den Körper aus Aluminiumlegierung einen Temperaturbereich, der sich erstreckt von einer Temperatur, die ungefähr in der Mitte des Schmelzintervalles liegt, bis zu einer Temperatur, die um 25 0/a des Schmelzintervalles unter dem Liquiduspunkt liegt.
Am besten arbeitet man bei einer Temperatur etwa in der Mitte des Schmelzintervalles. Je höher die Temperatur des Grundkörpers (des Körpers aus auf dem Schmelz wege hergestellten Aluminiumlegierung), desto weni ger warm braucht der einzupressende Sinterteil zu sein.
Beim Einpressen ist es vorteilhaft, wenn eine genügende gegenseitige Reibung und Verformung an den in Berührung kommenden Oberflächen des Grundkörpers und des Sinterteils stattfindet. Das flachseitige Einpressen einer dünnen Scheibe grossen' Durchmessers z. B. führt nicht zu einer guten Ver bindung, denn es findet keine nennenswerte gegen seitige Bewegung der Aluminiumlegierung des Grund- körpers und der mit ihr in Berührung gebrachten Flachseite der gesinterten Scheibe statt, und am Um fang der Scheibe ist die Reibung unbedeutend.
Wer den aber dicke, massive Sinterteile eingepresst, so fin det an den miteinander in Berührung kommenden Stellen ein Fliessen und eine erhebliche Reibung, ge- gegebenenfalls auch ein Stauchen statt, und es ent steht bei Einhalten der richtigen Temperaturbedin gungen eine gute, innige Verbindung zwischen Grund körper und Sinterteil. Es empfiehlt sich, die Sinter- teile so zu bemessen, dass das Verhältnis ihrer Dicke zu ihrer Breite bzw.
zu ihrem Durchmesser (bei Ovalformen zu ihrem kleinsten Durchmesser) min destens 2: 10 beträgt, wenn sie flach eingepresst werden sollen; beim Einpressen von Sinterteilen mit solchen Dimensionsverhältnissen findet eine ausrei chende gegenseitige Bearbeitung der Verbindungs- flächen statt.
Die zweckmässigsten Arbeitsbedingungen werden am einfachsten durch Versuche festgestellt. Ein nach dem Einpressen vorgenommenes Lösungsglühen zwecks Härtens der Grundkörperlegierung bewirkt eine Diffusion von Legierungselementen in den Sin- terteil, was eine weitere Verbesserung der Verbindung zur Folge haben kann.
<I>Beispiel</I> Eine nicht erwärmte Rundscheibe von 8 mm Dicke und 16 mm Durchmesser aus warmfestem, ge sintertem Reinaluminium wird in einen auf 600 C erwärmten Zylinder von 30 mm Höhe und 30 mm Durchmesser aus gegossener Y-Legierung (einer Legierung aus handelsüblichem Aluminium mit 4,5 0/0 Kupfer, 2% Nickel und 1,5% Magnesium) unter einem Druck von ungefähr 1,5 t/cm2 so weit einge- presst,
bis die obere Scheibenfläche sich in der glei chen Ebene befindet wie die obere Fläche des Zylin ders. Der Soliduspunkt der Y-Legierung liegt bei 550 C und der Liquiduspunkt bei 640 C,
so dass die angewandte Temperatur etwas über der Mitte des Schmelzintervalles liegt (bei Einhalten eines Tempe- raturabstandes von 25% des Schmelzintervalles 90 C - liegt der anzuwendende Temperaturbereich ungefähr zwischen 572 und 618 C). Der Zylinder ist in einem dickwandigen Gefäss aus warmfestem Stahl angeordnet, und es wird ein im Gefäss satt passender Pressstempel aus warmfestem Stahl für das Einpressen benützt.
Es wird eine innige Verbindung der Rundscheibe mit dem Zylinder (Grundkörper) erzielt. Bei bekannten Aluminiumkolbenlegierungen sind die Temperaturverhältnisse beispielsweise die folgenden:
EMI0002.0058
Anzuwendender
<tb> Legierung <SEP> Zusammensetzung <SEP> AI <SEP> mit <SEP> /o <SEP> Schmelzintervall <SEP> <SEP> C <SEP> Temperaturbereich
<tb> <SEP> C <SEP> (ungefähr)
<tb> 18S <SEP> Cu <SEP> 4, <SEP> Ni <SEP> 2, <SEP> Mg <SEP> 0,5 <SEP> 507-638 <SEP> = <SEP> 131 <SEP> 540-605
<tb> 32S <SEP> Si <SEP> 12,5, <SEP> Mg <SEP> 1, <SEP> Cu <SEP> 0,9, <SEP> Ni <SEP> 0,9 <SEP> 532-571 <SEP> = <SEP> 39 <SEP> 542-561
<tb> Leg.
<SEP> 122 <SEP> Cu <SEP> 10, <SEP> Mg <SEP> 0,2 <SEP> 54<B>1</B>-627 <SEP> = <SEP> 86 <SEP> 563-605
<tb> KS <SEP> 280 <SEP> Si <SEP> 20-22, <SEP> Cu <SEP> 1,5, <SEP> Mg <SEP> 1,5, <SEP> 520-700 <SEP> = <SEP> 180 <SEP> 565-655
<tb> Fe <SEP> 0,6, <SEP> Ni<B>l,</B> <SEP> Cr <SEP> 0,2, <SEP> Sb <SEP> 0,15 Selbstverständlich können die angegebenen Min dest- und Höchsttemperaturen in der Praxis nicht auf den Grad genau eingehalten werden.
Obwohl die erwähnten Legierungen zu den warm festen Legierungen gehören, ist die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens nicht auf solche Alu miniumlegierungen beschränkt.
Der Ausdruck auf dem Schmelzwege herge stellt in bezug auf die Aluminiumlegierung bedeutet, dass diese nicht durch Sintern, sondern auf dem üblichen Wege durch Schmelzen hergestellt worden ist, worauf gegebenenfalls eine Knetbearbeitung, z. B. durch Schmieden, Strangpressen oder Walzen, statt gefunden haben kann. Dieser Ausdruck bedeutet also nicht eine Einschränkung auf Gussstücke aus Alu miniumlegierungen.