Verfahren zur Herstellung von aus Aluminium und Sinteraluminium bestehenden Verbundkörpern Es ist oft erwünscht, über Verbundkörper ver fügen zu können, die zum Teil aus Aluminium kon ventioneller Herstellungsweise (als Metall oder Legie rung) und zum Teil aus Sinteraluminium bestehen. Dies kommt insbesondere bei Leichtmetallkolben vor. Solche Kolben werden im Betrieb hohen Temperatu ren ausgesetzt und deshalb vorzugsweise aus hitze beständigen Speziallegierungen hergestellt. Als beson ders warmfester Werkstoff hat sich das Sinteralumi nium erwiesen. Dieses Material wird auf pulvermetal lurgischem Weg hergestellt und ist deshalb ziemlich teurer als geknetete oder gegossene Aluminiumwerk stoffe.
Aus wirtschaftlichen Gründen muss deshalb oft auf die Fertigung von Aluminiumkolben verzichtet werden, die ganz aus Sinteraluminium bestehen. Um jedoch von der hohen Warmfestigkeit des Sinteralu miniums Nutzen zu ziehen, wurde bereits vorgeschla gen und versucht, nur die am meisten auf Wärme beanspruchten Teile der Kolben, nämlich den Kol benboden und die Kolbenringzone, teilweise oder ganz aus Sinteraluminium und die übrigen Teile des Kolbens aus einer gekneteten oder gegossenen Alu miniumlegierung herzustellen. Zu diesem Zweck hat man zum Beispiel Einsätze aus Sinteraluminium ein gegossen oder eingepresst.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass es sehr schwierig ist, nach den erwähnten Verfahren eine innige und einwandfreie Verbindung zwischen dem Sinteraluminium und dem übrigen Teil des Kolbens zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung soll nun die Mängel der bekannten Arbeitsweisen beheben. Sie betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbundkörpern aus Aluminium und Sinteraluminium, wobei unter dem Begriff Aluminium sowohl das Metall als auch die Aluminiumlegierungen im gekneteten oder gegos senen Zustand zu verstehen sind.
Erfindungsgemäss wird auf ein Aluminiumstück Aluminiumpulver kalt aufgepresst, das gewonnene Verbundstück dann aufgeheizt und einem Sinterpres sen in der Wärme unterworfen.
Das Kaltpressen wird vorzugsweise in einem Ge senk ausgeführt, in dessen Matrize zuerst das Alu miniumstück richtig angeordnet und das Aluminium pulver anschliessend aufgefüllt wird. Als Aluminium pulver wird zweckmässigerweise ein blättchenförmiges Pulver verwendet, das ein Aluminiumoxydgehalt von mindestens 6 0/o und ein Gesamtfettgehalt von weni ger als 0,3 0/o aufweist und zum Beispiel nach dem im Schweizer Patent Nr. 307704 beschriebenen Verfah ren hergestellt ist. Das Aluminiumoxyd entsteht hauptsächlich während des Mahlens durch Oxydation der Pulverteilchen und wird nicht als Aluminiumoxyd pulver dem Aluminiumpulver zugesetzt.
Die Zeichnungen zeigen als Ausführungsbeispiel verschiedene Stufen des erfindungsgemässen Verfah rens.
Die Fig. 1 und 2 zeigen das Kaltpressen eines vol len Presslings in einem Gesenk vor und nach dem Pressen.
Die Fig. 3 zeigt einen aus dem nach Fig. 1 und 2 erzeugten Pressling hergestellten Kolben.
Die Fig.4 und 5 zeigen das Kaltpressen eines ringförmigen Presslings vor und nach dem Pressen. In die zylindrische Matrize 1 eines Gesenkes (Fig. 1 und 2) wird ein vorbereitetes Stück 2 aus Alu miniumlegierung eingeführt und darauf die ge wünschte Menge Aluminiumpulver 3 eingefüllt. Der Stempel 4 presst bei gewöhnlicher Temperatur das Pulver zu einem Pressling 5 zusammen, der dabei mit dem Aluminiumstück 2 bereits verbunden wird. Die ses Kaltpressen erfolgt beispielsweise unter einem Druck von 1 bis 4 t/cm2.
Das abgebildete Aluminium stück weist einen ringförmigen Vorsprung auf. Es ist aber auch möglich, ein Stück zu verwenden, dessen Verbindungsfläche anders gestaltete Unebenheiten aufweist oder auch flach ist.
Der erzeugte Verbundkörper wird dann in eine Aluminiumfolie eingehüllt, in einem Ofen langsam auf hohe Temperatur erhitzt und anschliessend unter höherem Druck, z. B. von 5-8 t/cm2, in der Wärme sintergepresst. Dadurch entsteht die gewünschte Sin terstruktur sowie eine innige Verbindung zwischen dem gesinterten und dem übrigen Teil.
Es kann darauf noch ein Schmieden zur Erzeu gung eines Formkörpers, z. B. des in Fig. 3 abgebil deten Kolbens, vorgenommen werden. Dieser Kolben weist eine Zone. 6 aus einer Aluminiumlegierung und eine Zone 7 aus gesintertem Aluminium auf. Das Schmieden bewirkt noch ein Kneten des ganzen Kör pers und erhöht insbesondere die Dehnung des Sinter materials.
Die Fig. 4 und 5 zeigen, wies ein ringförmiger, gesinterter Teil auf einem Grundkörper aufgebracht werden kann. Auf das entsprechend vorbereitete, in die Matrize 1 gelegte Aluminiumstück 8 mit Vor sprung 9 wird ein Aufsatz 10 gestellt und das Pulver 11 um diesen Aufsatz herum eingefüllt. Das Kaltpres sen erfolgt dann mit Hilfe eines Hohlstempels 12, und es wird ein ringförmiger, mit dem Aluminiumstück verbundener Kaltpressling 13 erzeugt. Aus dem ge wonnenen Verbundkörper lässt sich durch Schmieden ein roher Kolben herstellen, dessen Kolbenringzone aus gesintertem Aluminium besteht.
In den erwähnten Beispielen wird das Schmieden anschliessend an das Sinterpressen vorgenommen. Es wäre aber auch möglich, das Schmieden zusammen mit dem Sinterpressen in einem einzigen Arbeitsgang durchzuführen.
Für die Herstellung des gesinterten Teiles gelten im allgemeinen die Arbeitsvorschriften, die bei der Herstellung von Aluminium-Sinterstücken üblich sind, unter der Voraussetzung jedoch, dass auf die Eigen- schaften des Werkstoffes des Aluminiumstückes Rück sicht genommen wird. Wenn zum Beispiel Sinteralu minium mit einer Aluminiumlegierung verbunden wer den muss, soll die Glüh- und die Sintertemperatur un terhalb des Soliduspunktes der Legierung bleiben.
Nicht nur das Gesenkschmieden kann für die Her stellung des verbundenen Kaltpresslings angewandt werden, sondern jedes andere Verfahren, bei welchem ein genügender Druck ausgeübt wird.