DD270931B1 - WEAR-RESISTANT BRASS ALLOY - Google Patents

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DD270931B1 DD31324488A DD31324488A DD270931B1 DD 270931 B1 DD270931 B1 DD 270931B1 DD 31324488 A DD31324488 A DD 31324488A DD 31324488 A DD31324488 A DD 31324488A DD 270931 B1 DD270931 B1 DD 270931B1
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Joachim Ehrich
Helmut Ullwer
Rainer Herath
Wigbert Kowalski
Petra Schmidt
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Hettstedt Walzwerk
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Messinglegierung, insbesondere mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen und mit ausreichender Kaltumformbarkeit, welche bei eingeengten Härtewerten für die Herstellung von Ventilschaftführungen von Verbrennungsmotoren Anwendung findet. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Legierung 57 bis 58,6 Ma.-% Cu, 1,4 bis 1,8 Ma. % Al, 1.6 bis 2,2 Ma. % Mn, 0,5 bis 0,8 Ma. % Si, 0,4 bis 0,6 Ma.-% Pb, 0,5 bis 0,8 Ma. % Fe, 0,2 bis 0,4 Ma. % Sn, Rest Zn aufweist.The invention relates to a wear-resistant brass alloy, in particular with pronounced wear resistance under sliding stress at elevated temperatures and with sufficient cold workability, which finds application in narrowed hardness values for the production of valve stem guides of internal combustion engines. According to the invention the object is achieved in that an alloy 57 to 58.6 Ma .-% Cu, 1.4 to 1.8 Ma. % Al, 1.6 to 2.2 Ma. % Mn, 0.5 to 0.8 Ma. % Si, 0.4 to 0.6 mass% Pb, 0.5 to 0.8 Ma. % Fe, 0.2 to 0.4 Ma. % Sn, remainder Zn.

Description

Charakteristik der bekannten technischen LesungenCharacteristic of the known technical readings Einige Kupferbasislegierungen besitzen eine ausgeprägte Verschleißfestigkeit. Mit der Weiterentwicklung des Standes derSome copper-based alloys have pronounced wear resistance. With the advancement of the state of the Technik ist man deshalb bemüht, diese Kupferbasislegierungen In chemischer und krlstallographischer Hinsicht den jeweilsTechnology is therefore endeavored, these copper-base alloys in chemical and Krlstallographischer regard each

neuen technischen Aufgaben anzupassen. Speziell bei Ventilschaftführungen und Ventileitzringen von Verbrennungsmotoren, die der Einwirkung heißer Verbrennungsgase ausgesetzt sind, wirken mechanischer und chemischer Angriff bei hoher thermischer Belastung gleichzeitig auf das Material ein. Für diesen Anwendungsfall wurden komplexe Legierungen entwickelt, deren Bestandteile durch die Kombination ihrer Eigenschaften die Gebrauchseigenschaften des daraus hergestellten Bauteils gewährleisten sollen.adapt to new technical tasks. Especially with valve stem guides and valve rings of internal combustion engines, which are exposed to the action of hot combustion gases, mechanical and chemical attack act simultaneously on the material under high thermal stress. For this application, complex alloys have been developed whose components, by combining their properties, are intended to guarantee the performance properties of the component produced therefrom.

So soll die mit der Zugabe des Zinks zum Kupfer verbundene Mischkristallhärtung die Festigkeit der Legierung steigern und dieThus, the solid solution hardening associated with the addition of the zinc to the copper should increase the strength of the alloy and the Bildung dünner Oxidhäute beider Metalle durch selbstschmierende Eigenschaften die Verschleißfestigkeit verbessern. InFormation of thin oxide skins of both metals by self-lubricating properties improve wear resistance. In

gleicher Weise steigern Zinn und Aluminium die Festigkeit der Legierung und erhöhen die Verschleißfestigkeit sowie dieLikewise, tin and aluminum increase the strength of the alloy and increase its wear resistance as well as the

Korrosionsbeständigkeit. Geringe Eisengehalte wirken kornfeinend, während Bleizusätze die Zerspanbarkeit verbessern.Corrosion resistance. Low iron contents have a fine grain effect, while lead additives improve machinability. Silizium und Mangan sind durch die Bildung von Mangansiliciden wesentliche Träger der Verschleißfestigkeit. Zur SteigerungSilicon and manganese are major contributors to wear resistance through the formation of manganese silicides. To increase

der Härte ist es bekannt, zusätzlich weitere Metalle zuzulegieren, beispielsweise Chrom und Phosphor (DE-AS 2145690).the hardness is known to zuzulegieren additional metals, such as chromium and phosphorus (DE-AS 2145690).

Durch Hinzufügen weiterer Elemente wurde versucht, die Standzeit des Werkstoffes, insbesondere durch Verbesserung derBy adding further elements, it was attempted to extend the service life of the material, in particular by improving the service life of the material Korrosionsbeständigkeit, weiter zu erhöhen. Es ist eine derartige Legierung bekannt, die einen Zusatz von Nicket und TellurCorrosion resistance, further increase. It is known such an alloy, the addition of Nicket and Tellurium

vorsieht (DE-AS 1287313).provides (DE-AS 1287313).

Ferner ist eine Legierung bekannt, bei welcher neben anderen Legierungsbestandteilen Arsen oder Beryllium eingesetzt wirdFurthermore, an alloy is known in which arsenic or beryllium is used in addition to other alloying constituents

oder diese Elemente durch Selen und Schwefel beziehungsweise Zirkonium oder Titan auszutauschen (DE-OS 1558466; DE-OS 1558467).or replace these elements by selenium and sulfur or zirconium or titanium (DE-OS 1558466, DE-OS 1558467).

Derartig komplex aufgebaute Legierungen sind metallurgisch schwer zu beherrschen. Zu ihrer Herstellung sind zumindestSuch complex alloys are difficult to control metallurgically. At least for their production Sonderschmefrverfahren oder Sinterverfahren notwendig.Special cutting process or sintering necessary. Trotz der Verbesserung der Verschleißeigenschaften, die die beschriebenen Maßnahmen gebracht haben, genügen dieseDespite the improvement in the wear properties that have brought the measures described, these are sufficient Werkstoffe den Forderungen, die der moderne Motorenbau an sie stellt, nicht. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, denMaterials do not meet the demands of modern engine construction. It has therefore already been proposed that Verschleißwiderstand von Ventilschaftführungen im Herstellungsprozeß durch Fließpressen zu steigern (DE-OS 1558470;To increase wear resistance of valve stem guides in the manufacturing process by extrusion (DE-OS 1558470;

DE-OS 1558471).DE-OS 1558471).

Um eine Kaltverformung des Halbzeuges durcti Fließpressen oder durch einen Kalibrierzug ermöglichen zu können, wird dieIn order to enable cold deformation of the semi-finished product by extrusion or by a calibration, the Zusammensetzung der Legierungen so gewählt, daß diese zumindest bei Raumtemperatur im α-Gebiet vorliegen.Composition of the alloys chosen so that they are present at least at room temperature in the α-region. Da darüber hinaus angenommen wurde, daß ß-Anteile im Gefüge besonders die trompetenförmige Aufweitung vonSince it was also assumed that ß-shares in the structure especially the trumpet-shaped expansion of Ventilschaftführungen förderten, wurden deren Anteile auf £30% begrenzt (DE-OS 1558470). Dieser Einfluß sollte durchValve Stem promoted, their shares were limited to £ 30% (DE-OS 1558470). This influence should be through Fließpressen ausgeglichen werden.Extruding be compensated. Der hohe α-Anteil des Gefüges führt aber andererseits zu Schwierigkeiten bei der Warmverarbeitung dor Legierungen undOn the other hand, the high α content of the microstructure leads to difficulties in the hot processing of the alloys and

erfordert besondere Maßnahmen beim Strangpreßvorgang.requires special measures during the extrusion process.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, eine verschleißfeste Messinglegierung zu entwickeln, welche einerseits bei daraus hergestellten Ventilen keine Nachstellung erfordert und andererseits die Laufzeit des Verbrennungsmotors erheblich erhöht.The aim of the invention is to develop a wear-resistant brass alloy, which on the one hand requires no readjustment of valves produced therefrom and on the other hand considerably increases the running time of the internal combustion engine.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Messinglegierung mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitenderThe invention is based on the object, a brass alloy with pronounced wear resistance at sliding Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen zu schaffen, deren Verarbeitung auf modernen Strangpressen bei für dieTo create stress under elevated temperatures, their processing on modern extrusion presses for the Weiterverarbeitung optimaler Preßtemperatur problemlos möglich sein soll und die bei Raumtemperatur ausreichendFurther processing optimum press temperature should be easily possible and sufficient at room temperature

kaltumformbar ist, um auf kontinuierlichen Ziehmaschinen verarbeitet werden zu können.cold forming to be processed on continuous drawing machines can.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Legierung 57 bis 58,6Ma.-% Cu, 1,4 bis 1,8Ma.-% Al, 1,6 bisAccording to the invention the object is achieved in that an alloy 57 to 58.6Ma .-% Cu, 1.4 to 1.8Ma .-% Al, 1.6 to

2,2Ma.-% Mn, 0,5 bis 0,8Ma.-% Si, 0,4 bis 0,6Ma. % Pb, 0,5 bis 0,8Ma.-% Fe, 0,2 bis 0,4Ma.-% Sn, Rest Zn aufweist und deren2.2Ma .-% Mn, 0.5 to 0.8Ma .-% Si, 0.4 to 0.6Ma. % Pb, 0.5 to 0.8Ma .-% Fe, 0.2 to 0.4Ma .-% Sn, rest Zn has and their

Gefüge zu mehr als 80% aus ß-Mi&chkristallen besteht.Microstructure consists of more than 80% ß-Mi & chkristallen. Erfindungswesentlich ist ferner, daß die Legierung durch Ziehen kaltumformbar ist.It is also essential to the invention that the alloy is cold-formable by drawing.

-2- 270 Ausftihrungsbelsplel-2- 270 Auszubihrungsbelsplel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden. Zur Herstellung von Ventiischaftführungen für Verbrennungsmotoren sind folgende Zusammensetzungen der Legierungen signifikant:The invention will be explained in more detail below by way of example. The following compositions of the alloys are significant for the production of valve guide bushings for internal combustion engines:

Beispiel 1 Beispiel 2Example 1 Example 2

Cu:58,3Ma.-% Cu:57,5Ma.-%Cu: 58.3Ma .-% Cu: 57.5Ma .-%

Al: 1,41Ma.-% Al: 1,52Ma.-%Al: 1.41Ma% Al: 1.52Ma%

Mn: 1,61Ma.-% Mn: 1,99 Ma. %Mn: 1.61Ma .-% Mn: 1.99 Ma. %

Si: 0,65Ma.-% Si: 0.74Ma.-%Si: 0.65Ma% Si: 0.74Ma%

Pb: 0,49Ma.-% Pb: 0,46Ma.-%Pb: 0.49Ma .-% Pb: 0.46Ma .-%

Fe: 0,71Ma.-% Fe: 0,68Ma.-%Fe: 0.71Ma.% Fe: 0.68Ma.%

Sn: 0,29Ma.-% Sn: 0,37Ma.-%Sn: 0.29Ma.% Sn: 0.37Ma.%

Zn: RestMa.-% Zn: RestMa.-%Zn: residual% by weight Zn: residual% by weight

ß-Anteil:81% ß-Anteil:85%ß-share: 81% ß-share: 85%

Die in den Beispielen 1 und 2 genannten Legierungen lassen sich auf kontinuierlich arbeitenden Ziehmaschinen kalt an Fertigabmesaung ziehen und sind damit für einen großtechnischen Herstellungsprozeß geeignet.The alloys mentioned in Examples 1 and 2 can be cold drawn on Fertigabmesaung on continuous drawing machines and are thus suitable for a large-scale manufacturing process.

Claims (1)

Verschleißfeste Messinglegierung, insbesondere mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung untererhöhten Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung 57 bis 58,6 Ma.-% Cu, 1,4 bis 1,8Ma.-% Al, 1,6 bis 2,2Ma.-% Mn, 0,5 bis 0,8Ma.-% Si, 0,4 bis 0,6Ma.-% Pb, 0,5 bis 0,8 Ma.-% Fe, 0,2 bis 0,4Ma.-% Sn, Rest Zn aufweist.Wear-resistant brass alloy, in particular with pronounced wear resistance under sliding load under elevated temperatures, characterized in that an alloy contains 57 to 58.6 mass% Cu, 1.4 to 1.8 mass% Al, 1.6 to 2.2 mass%. % Mn, 0.5 to 0.8 mass% Si, 0.4 to 0.6 mass% Pb, 0.5 to 0.8 mass% Fe, 0.2 to 0.4 mass%. % Sn, remainder Zn. Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft eine verschleißfeste Messinglegierung, insbesondere mit ausgeprägter Verschleißfestigkeit bei gleitender Beanspruchung unter erhöhten Temperaturen und mit ausreichender Kaltumformbarkeit, weiche bei eingeengten Härtewerten für die Herstellung von Ventilschaftführungen von Verbrennungsmotoren Anwendung findet.The invention relates to a wear-resistant brass alloy, in particular with pronounced wear resistance under sliding stress under elevated temperatures and with sufficient cold workability, which finds application in narrowed hardness values for the production of valve stem guides of internal combustion engines.
DD31324488A 1988-02-29 1988-02-29 WEAR-RESISTANT BRASS ALLOY DD270931B1 (en)

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