DE102008060202A1 - Aluminium-Silizium-Kolbenlegierung - Google Patents

Abstract

Kolbenlegierung, bestehend aus einer Aluminium-Silizium-Legierung, wobei der Kolbenlegierung Anteile von Cerium zwischen 0,005% und zwei Prozent, bezogen auf die gesamte Kolbenlegierung, beigemischt sind.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kolbenlegierung zur Herstellung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine.
• Es ist bekannt, dass Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere ein- oder mehrteilige Kolben, aus einem metallischen Werkstoff bestehen, der mittels eines Schmiede- oder Gießverfahrens in seine gewünschte Form gebracht wird. Im vorliegenden Fall sind Leichtmetallwerkstoffe zu betrachten, aus denen in einem Gießverfahren Kolben für Brennkraftmaschinen hergestellt werden.
• Grundsätzlich bekannt sind Kolbenlegierungen, die aus einer Aluminium-Silizium-Legierung bestehen. Kolben, die aus einer solchen Legierung gefertigt werden, weisen eine ausreichend hohe Festigkeit auf und sind beim Einsatz im Zylinderraum der Brennkraftmaschine ausreichend verschleißbeständig. Trotz allem unterliegen die bekannten Aluminium-Silizium-Legierungen einem unerwünschten, erhöhten Verschleiß, wobei auf Grund der Anforderungen an heutige Brennkraftmaschinen hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Emissionsreduzierung höhere Anforderungen an Verbrennungsdrücke und Verbrennungstemperaturen gestellt werden.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kolbenlegierung zur Herstellung eines Kolbens einer Brennkraftmaschine in einem Gießverfahren bereit zu stellen, mittels der der fertige Kolben eine gegenüber bekannten Kolben erhöhte Festigkeit und einen verringerten Verschleißwiderstand aufweisen.
• Diese Aufgabe ist durch die Kolbenlegierung gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, bei der der Kolbenlegierung Anteile von Cerium zwischen 0,05% und zwei Prozent, bezogen auf die gesamte Kolbenlegierung, beigemischt sind. Dadurch lässt sich der Aufbau eines Gefüges des Kolbens realisieren, das reich ist an intermetallischen Phasen auf Basis des Cerium-Mischmetalls. Dadurch kann der aus dieser Kolbenlegierung bestehende Kolben mit höheren Verbrennungstemperaturen und höheren Verbrennungsdrücken, insbesondere höheren Zünddrücken, betrieben werden. Auf Grund der durch die erfindungsgemäße Kolbenlegierung gebildeten intermetallischen Phasen ist es auch nicht mehr notwendig, eine Plattierung im Bereich des Kolbenbodens, insbesondere im Bereich der ersten Ringnut, vorzusehen.
• Der erfindungsgemäß vorgesehene Anteil von Cerium an der gesamten Kolbenlegierung ergibt somit die gewünschten fein verteilten, intermetallischen Phasen, die bei Beschränkung auf die geringeren Werte von 0,005% bis 0,35% (gemäß Anspruch 2) und weiter im Bereich von 0,07% bis 0,17% (gemäß Anspruch 3) angegebenen niedrigen Werte schwingfestigkeitserhöhend wirken.
• Dieser Effekt wird vorzugsweise dadurch noch erhöht, wenn der Kolbenlegierung Anteile von Titan zwischen 0,07% und 0,2%, bezogen auf die gesamte Kolbenlegierung, beigemischt sind.
• Ein Kolben einer Brennkraftmaschine mit den gewünschten konstruktiven und funktionellen Merkmalen wird somit in an sich bekannter Weise in einem Gießverfahren mittels der neuen Kolbenlegierung hergestellt. Bei diesem Gießverfahren wird in aller Regel ein Kolbenrohling hergestellt, der anschließend noch feinbearbeitet, insbesondere auf Maß gebracht wird.
• Die Kolbenlegierung besteht unter Berücksichtigung der Anteile von Aluminium und Silizium und dem erfindungsgemäßen Anteil von Cerium insgesamt aus der Summe der Anteile der beigefügten Materialien. Dabei ist es nicht ausgeschlossen, dass den Anteilen Aluminium, Silizium, Cerium und ggf. Titan noch weitere Anteile beigemischt werden, die dann ebenfalls in Summe 100% der gesamten Kolbenlegierung, einschließlich evtl. vorhandener Verunreinigungen, ausmachen.

Claims (4)

1. Kolbenlegierung, bestehend aus einer Aluminium-Silizium-Legierung, wobei der Kolbenlegierung Anteile von Cerium zwischen 0,005% und zwei Prozent, bezogen auf die gesamte Kolbenlegierung, beigemischt sind.
2. Kolbenlegierung nach Anspruch 1, wobei die Beimischung 0,007% bis 0,35% beträgt.
3. Kolbenlegierung nach Anspruch 2, wobei die Beimischung 0,007% bis 0,17% beträgt.
4. Kolbenlegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolbenlegierung Anteile von Titan zwischen 0,07% und 0,2%, bezogen auf die gesamte Kolbenlegierung, beigemischt sind.