DD291581B5

DD291581B5 - Mehrstofflegierung zur Herstellung von Kaltkammerdruckgusskolben

Info

Publication number: DD291581B5
Application number: DD33722390A
Authority: DD
Inventors: Heinz Mattioli; Karl Stedtler
Original assignee: Hettstedt Walzwerk Ag
Priority date: 1990-01-22
Filing date: 1990-01-22
Publication date: 1994-05-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrstofflegierung zur Herstellung von Kaltkammerdruckgußkolben, wobei die Legierung im Vakuumverfahren erschmolzen und abgegossen, auf einer Strangpresse zu Bolzen verpreßt, anschließend bei Temperaturen oberhalb von 1000⁰C lösungrgeglüht, abgeschreckt und nachfolgend bei Temperaturen zwischen 400 und 500⁰C warmausgehärtet wird.

Aushärtbare Kupferlegierungen auf Basis Kupfer-Chrom-Titan, Kupfer-Nickel-Silizium sowie Kupfer-Beryllium sind die bekanntesten aushärtbaren Legierungen, die für die Herstellung von Kaltkammerdruckgußkolben zur Anwendung kommen. Als weitere Legierungskomponenten sind Eisen, Kobalt, Aluminium, Magnesium, Zink, Antimon, Lithium, Zirkon, Vanadium, Tantal, Niob und Hafnium üblich. Für den Einsatzzweck als Kaltkammerdruckgußkolben werden hauptsächlich die drei zuerst beschriebenen Mehrstofflegierungen benutzt.

Nach dem St?nd der Technik sind Legierungen auf Berylliumbasis bekannt, welche sich dadurch auszeichnen, daß sie Gehalte von 2,4 bis 2,7 Gew.-% Kobalt, von 0,4 bis 0,7 Gew.-% Beryllium, maximal 0,2 Gew.-% Nickel, maximal 0,2 Gew.-% Silizium sowie Rest Kupfer aufweisen. Die aus dieser Legierung hergestellten Kaltkammerdruckgußkolben weisen eine durchschnittliche Haltbarkeit von ca. 10000 Schuß auf, wobei die Schußzahl den gefertigten Druckgußteilen entspricht.

Diese bekannten Legierungen haben den Nachteil, daß die bei der Herstellung auftretenden gesundheitlichen Auswirkungen weltweit einen Rückgriff auf andere aushärtbare Kupferlegierungen erforderlich machten.

Ferner ist eine Kupfer-Nickel-Silizium-Chrom-Legierung bekannt, die Gehalte von 2,5Gew.-% Nickel, 0,6Gew.-% Silizium, 0,4Gew.-% Chrom und Rest Kupfer aufweist. Diese Legierung besitzt zwar auch eine gute Wärmeleitfähigkeit, verbunden mit Festigkeitswerten von ca. 515 MPa, bringt aber aufgrund geringer Verschleiß- und Zähigkeitswerte lediglich eine Schußzahl, die in der Größenordnung von etwa 10000 liegt.

Weitere aushärtbare Kupferlegierungen haben sich zur Herstellung von Druckgußkolben für Kaltkammermaschinen nicht bewährt.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Mehrstofflegierung zur Herstellung von Kaltkammerdruckgußkolben, wobei die Legierung im Vakuumverfahren erschmolzen und abgegossen, auf einer Strangpresse zu Bolzen verpreßt, anschließend bei Temperaturen oberhalb von 1000⁰C lösungsgeglüht, abgeschreckt und nachfolgend bei Temperaturen zwischen 400 und 500⁰C warmausgehärtet wird, zu schaffen, mit der eine wesentlich höhere Standzeit der Kolben erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Legierung folgender Zusammensetzung 2,7 bis 3,3% Ni

0,45 bis 0,55% Cr

0,8 bis 1,2% Si

0,45 bis 0,55% Ti

Rest Cu

gelöst.

Aus dieser Legierung hergestellte Kaltkammerdruckgußknlben weisen im Vergleich zu analog hergestellten Kolben aus bekannten Cu-Ni-Si-Legierungen eine um bis zum 4fachen höhere Standzeit auf.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Beispiel näher erläutert werden.

Es wird eine Legierung mit folgenden Legierungselementen im Vakuumverfahren erschmolzen und abgegossen:

Ni 2,7 bis 3,3%

Cr 0,45 bis 0,55%

Si 0,8 bis 1,2%

Ti 0,45 bis 0,55%

Cu Rest.

Die so hergestellten Gußbolzen mit einem mittleren D¹" '.,lesser von 200 mm werden bei 85O⁰C auf einer Strangpresse zu Bolzen im Durchmesserbereich von 80... 140 mm ver preßt. Daran schließt sich ein Lösungsglühen bei 1 030⁰C an. Danach erfolgt

ein Abschrecken in Wasser und eine Warmaushärtung bei 45O⁰C.

Nachstehend eine Aufstellung der mechanischen und physikalischen Werte:

R_m>580MPa

Rpo,j > 540MPa

HB a 200HB 2,5/62,5.

Da die Arbeitstemperatur des Druckgußkolbens bei ca. 300°C liegt, sollte die Kerbschlagzähigkeit KCU 3 bei diesen Temperaturen

mindestens 10 J/cm² betragen. Die Wärmeleitfähigkeit λ soll ca. 140W/m · K nicht unterschreiten.

Da die erfindungsgemäße Legierung im Vakuum erschmolzen und abgegossen wird, ist die Gewähr einer hohen Duktilitiit gegeben.

Die nach der Warmaushärtung sich anschließende spanabhebende Bearbeitung kann mit hoher Präzision beim Einsatz von HSS bzw. mit Hartmetall bestückien Werkzeugen problemlos erfolgen. Die Preßdurchmesser sind so zu wählen, daß in jedem Fall die ausgehärtete Zone am fertigen Druckgußkolben noch vorliegt und eine Nacharbeit auf einen Kolben mit kleinerem Durchmesser noch möglich ist. Mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung lassen sich die Schußzahlen nochmals fast verdoppeln. Die Lebensdauer der Kaitkammerdruckgußkolben ist natürlich von verschiedenen Faktoren abhängig, wobei Toleranzen, Schmierung, Gußkolbengeschwindigkeit, Füllungsgrad und Schmelzguttemperatur von Bedeutung sind. Bei Einhaltung der Verfahrensparameter lassen sich problemlos Schußzahien von über 20000 und mit den nachgedrehten Kolben nochmalc etwa die gleichen Werte erreichen.

Claims

Mehrstofflegierung zur Herstellung von Kaltkammerdruckgußkolben, wobei die Legierung im Vakuumverfahren erschmolzen und abgegossen, auf einer Strangpresse zu Bolzen verpreßt, anschließend bei Temperaturen oberhalb von 1000⁰C lösungsgeglüht, abgeschreckt und nachfolgend bei Temperaturen zwischen 400 und 500⁰C warmausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus
2,7 bis 3,3% Ni

0,45 bis 0,55% Cr

0,8 bis 1,2% Si

0,45 bis 0,55% Ti

Rest Cu

besteht.