DE102009016111A1 - Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its processing in die casting - Google Patents

Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its processing in die casting Download PDF

Info

Publication number
DE102009016111A1
DE102009016111A1 DE200910016111 DE102009016111A DE102009016111A1 DE 102009016111 A1 DE102009016111 A1 DE 102009016111A1 DE 200910016111 DE200910016111 DE 200910016111 DE 102009016111 A DE102009016111 A DE 102009016111A DE 102009016111 A1 DE102009016111 A1 DE 102009016111A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloy
weight
silicon
content
casting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200910016111
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009016111B4 (en
Inventor
Olga Dipl.-Ing. Zak
Hennadiy Dr.-Ing. Zak
Babette Prof. Dr.-Ing. Tonn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Clausthal
Original Assignee
Technische Universitaet Clausthal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Clausthal filed Critical Technische Universitaet Clausthal
Priority to DE200910016111 priority Critical patent/DE102009016111B4/en
Priority to EP10003560A priority patent/EP2236637A3/en
Publication of DE102009016111A1 publication Critical patent/DE102009016111A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102009016111B4 publication Critical patent/DE102009016111B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04Modified aluminium-silicon alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085Materials for constructing engines or their parts
    • F02F2007/009Hypereutectic aluminum, e.g. aluminum alloys with high SI content

Abstract

Ein Druckgusskörper aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Gusslegierung mit mehr als 15 bis zu 25 Gew.-% Silizium, 0,005 bis 0,3 Gew.-% Zirkonium und mit insgesamt 0 bis 10 Gew.-% an weiteren Nebelegierungsbestandteilen sowie ad 100 Gew.-% Aluminium wird mit einem Druckgussverfahren so hergestellt, dass die Ausscheidung des Primärsiliziums erst in der Gießform erfolgt. Dies wird durch einen Gehalt in der Legierung an Calcium und/oder Strontium von je Element oder in Summe ab 0,001 bis kleiner 0,05 Gew.-% erreicht, wobei der Gehalt an Phospor kleiner als 0,002 Gew.-% und der Gehalt an Kohlenstoff kleiner als 0,0007 Gew.-% eingestellt wird. Die Erfindung vermindert den Formenverschleiß.A die-cast body made of a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy with more than 15 to 25 wt .-% silicon, 0.005 to 0.3 wt .-% zirconium and a total of 0 to 10 wt .-% of other fog alloying components and ad 100 wt % Aluminum is produced by a die casting process so that the precipitation of the primary silicon takes place only in the casting mold. This is achieved by a content in the alloy of calcium and / or strontium of each element or in total from 0.001 to less than 0.05 wt .-%, wherein the content of phosphorus is less than 0.002 wt .-% and the content of carbon less than 0.0007 wt .-% is set. The invention reduces mold wear.

Description

Die Erfindung betrifft eine übereutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung mit mehr als 15 bis zu 25 Gew.-% Silizium und mit insgesamt 0 bis 10 Gew.-% an Nebenlegierungsbestandteilen sowie ad 100 Gew.-% Aluminium, ein Verfahren zur Herstellung einer im Druckguss verarbeitbaren übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung mit Calcium- und/oder Strontium-Zugabe sowie ein verschleißfestes Erzeugnis aus der erfindungsgemäßen Legierung und ein Verfahren zu dessen Herstellung, das die prozesssichere und kosteneffektive Herstellung von verschleißbeanspruchten Aluminiumgussteilen im Druckguss ermöglicht.The The invention relates to a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy with more than 15 to 25 wt .-% silicon and a total of 0 to 10% by weight of minor constituents and ad 100% by weight of aluminum, a process for producing a die-cast hypereutectic Aluminum-silicon alloy with calcium and / or strontium addition and a wear-resistant product of the invention Alloy and a process for its production, which is the process-safe and cost-effective production of wear-stressed Aluminum castings in diecasting possible.

In letzter Zeit hat der Einsatz von übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen für verschleißbeanspruchte Bauteile, wie Zylinderkurbelgehäuse, Kolben, Pumpen, Kompressorgehäuse, Propeller erheblich zugenommen. Die gute Verschleißbeständigkeit von diesen Legierungen beruht auf der Anwesenheit von Primärsiliziumausscheidungen im Gefüge, die in einer vorteilhaften und möglichst homogenen Größenverteilung und geometrischen Form vorliegen sollen. Um dies zu erreichen, hat sich eine Feinung des Primärsiliziums mit Phosphor bewährt, welches in der Schmelze Keime erzeugt, an denen dann die primären Siliziumkristalle entstehen ( Gießerei 78, 1991, Nr. 23, S. 848–852 ).Recently, the use of hypereutectic aluminum-silicon alloys for wear-stressed components, such as cylinder crankcases, pistons, pumps, compressor housings, propellers has increased significantly. The good wear resistance of these alloys is based on the presence of primary silicon precipitates in the structure, which should be present in an advantageous and homogeneous as possible size distribution and geometric shape. In order to achieve this, a refining of the primary silicon with phosphorus has proved successful, which produces nuclei in the melt, at which point the primary silicon crystals are formed ( Foundry 78, 1991, No. 23, pp. 848-852 ).

Aus der EP 1 683 881 A1 ist eine verbesserte Al-Si-Legierung mit 6 bis 22 Gew.-% Si bekannt, die für die Druckgießverfahren entwickelt wurde. Zur Reduzierung der Klebeneigung liegt der Strontiumgehalt in dieser Legierung im Bereich von 0,05 bis 0,2 Gew.-% vor. Nachteilig wirkt sich jedoch aus, dass die im Patent EP 1 683 881 A1 angegebenen Strontiumgehalte eine ungewünschte Änderung der Morphologie des Primärsiliziums von polyedrisch auf sternförmig hervorrufen. Die weiteren Folgen sind eine merkbare Vergröberung der Primärsiliziumkristalle und eine deutliche Abnahme des Volumenanteils dieser harten Phase im Gefüge.From the EP 1 683 881 A1 For example, an improved Al-Si alloy having 6 to 22 weight percent Si, which was developed for die casting processes, is known. To reduce tack, the strontium content in this alloy is in the range of 0.05 to 0.2 wt%. However, a disadvantage is that the in the patent EP 1 683 881 A1 Strontium levels indicated cause an undesirable change in the morphology of the primary silicon from polyhedral to star-shaped. The further consequences are a noticeable coarsening of the primary silicon crystals and a significant decrease in the volume fraction of this hard phase in the microstructure.

Die derzeit erforderliche hohe Gießtemperatur für übereutektische Al-Si-Legierungen von 760°C bis 800°C führt zu merklicher Abnahme der Viskosität der Schmelze und steigert erheblich die Gefahr des Herausspritzens aus der Form. Dies wird zusätzlich durch die hohe freiwerdende Kristallisationswärme bei der Ausscheidung von Primärsiliziumkristallen begünstigt. Die durch höhere Temperaturen geförderte Oxidation und Wasserstoffaufnahme führen darüber hinaus zur verstärkten Bildung von Oxideinschlüssen und Porositäten. Die relativ hohe Kristallisationstemperatur des Primärsiliziums in bekannten Aluminium-Silizium-Gusslegierungen für den Druckguss verstärkt die abrasive Wirkung der Primärsiliziumteilchen auf die Gießwerkzeuge und vermindert damit erheblich ihre Standzeit. All diese Faktoren setzen die Grenzen für die Verarbeitung der übereutektischen Al-Si-Legierungen mit dem Druckgießverfahren herab.The currently required high casting temperature for hypereutectic Al-Si alloys from 760 ° C to 800 ° C leads noticeable decrease in the viscosity of the melt and increases significantly the risk of spewing out of the mold. this will additionally by the high released heat of crystallization favored in the excretion of primary silicon crystals. The promoted by higher temperatures oxidation and hydrogen uptake result beyond that for the increased formation of oxide inclusions and Porosities. The relatively high crystallization temperature of the primary silicon in known aluminum-silicon casting alloys For die casting, the abrasive effect is enhanced the primary silicon particles on the casting tools and thus significantly reduces their service life. All these factors set the limits for processing the hypereutectic Al-Si alloys downcasting by die casting.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Legierung und ein Verfahren bereitzustellen, das eine prozesssichere und kosteneffektive Herstellung von verschleißbeanspruchten Aluminiumgussteilen im Druckguss ermöglicht.Of the Invention is based on the object, an alloy and a method to provide a process-reliable and cost-effective production of wear-stressed aluminum castings in die casting allows.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, nämlich durch gezielte Einstellung von Calcium und/oder Strontium in den übereutektischen Al-Si-Legierungen in wirksamen Mengen von ab 0,001 (≥ 0,001) Gew.-% bis kleiner 0,05 (< 0,05) Gew.-%, vorzugsweise bis < 0,04 Gew.-%, weiter vorzugsweise bis < 0,03 Gew.-%.These The object is achieved by the features of claim 1, namely by targeted Adjustment of calcium and / or strontium in the hypereutectic Al-Si alloys in effective amounts from 0.001 (≥ 0.001) % By weight to less than 0.05 (<0.05) Wt .-%, preferably to <0.04 Wt .-%, more preferably to <0.03 Wt .-%.

Die erfindungsgemäße Legierung ist eine solche mit den Hauptbestandteilen Aluminium und Silizium, genauer mit Siliziumgehalten von > 15 Gew.-% bis ≤ 25 Gew.-%, sowie Zirkonium als Nebenlegierungsbestandteil in einer Menge von 0,005 bis 0,3 Gew.-%. Es handelt sich um eine übereutektische Legierung. Die Summe der Nebenlegierungsbestandteile soll dabei 18 Gew.-% und vorzugsweise 10 Gew.-% nicht überschreiten.The Alloy according to the invention is one with the main components aluminum and silicon, more precisely with silicon contents from> 15% by weight to ≦ 25 Wt .-%, and zirconium as a minor constituent in one Amount of 0.005 to 0.3 wt .-%. It is a hypereutectic Alloy. The sum of the secondary alloy constituents should thereby Not exceed 18 wt .-% and preferably 10 wt .-%.

Besonders vorteilhafte Druckgusslegierungen erhält man, wenn der Silizium-Gehalt über 16 Gew.-.% und weiter vorzugsweise über 18 Gew.-% ist.Especially advantageous die-cast alloys are obtained when the Silicon content above 16 wt .-%, and more preferably about 18% by weight.

Für die Erfindung ist wesentlich, dass der Phosphorgehalt in der Legierung auf wenige ppm begrenzt ist. Es wurde gefunden, dass gerade die Vermeidung von Phosphor und der Einsatz von Calcium oder auch Strontium oder einer Kombination der Elemente Ca und Sr die gewünschten Effekte erbringt. Phosphorzusätze erhöhen die Kristallisationstemperatur des Primärsiliziums, was zu zwangsläufig höheren Gießtemperaturen und höheren Ausscheidungstemperaturen der abrasiven primären Siliziumteilchen führt. Der hohe Formverschleiß mit konventionellen übereutektischen Al-Si-Druckgusslegierungen kann daher auf den Zusatz von Phosphor zurückgeführt werden. Erfindungsgemäß wird daher der Gehalt an Phosphor kleiner als 0,002 Gew.-% (20 ppm) gehalten. Vorzugsweise übersteigt der Phosphorgehalt nicht 10 ppm und weiter vorzugsweise nicht 9 ppm, besonders bevorzugt nicht 7 ppm.For the invention is essential that the phosphorus content in the alloy is limited to a few ppm. It has been found that precisely the avoidance of phosphorus and the use of calcium or else strontium or a combination of the elements Ca and Sr brings about the desired effects. Phosphorus additives increase the crystallization temperature of the primary silicon, which inevitably leads to higher casting temperatures and higher precipitation temperatures of the abrasive primary silicon particles. The high mold wear with conventional hypereutectic Al-Si die cast alloys can therefore be attributed to the addition of phosphorus. According to the invention, therefore, the content of phosphorus is kept less than 0.002 wt .-% (20 ppm). Preferably, the phosphorus content does not exceed 10 ppm and more preferably 2 not 9 ppm, more preferably not 7 ppm.

Ferner wurde gefunden, dass es wesentlich ist, dass der Kohlenstoffgehalt möglichst gering ist. Durch nicht vollständig reine Ausgangsmaterialien eingeschleppter Kohlenstoff verschlechtert die Gießergebnisse. Der Kohlenstoffgehalt soll daher in der erfindungsgemäßen Legierung kleiner als 0,0007 Gew.-% sein.Further It was found that it is essential that the carbon content as low as possible. By not completely pure starting materials entrained carbon degraded the casting results. The carbon content should therefore be in the alloy according to the invention less than 0.0007 % By weight.

Die Ergebnisse der Erfinder zeigen, dass die Feinung und Ausbildungsform des Primärsiliziums in erfindungsgemäßen Legierungen durch Zirkoniumzusätze von 0,005 bis 0,3 Gew.-% deutlich verbessert wird, ohne die Ausscheidungstemperatur der primären Siliziumkristalle zu erhöhen. Dies liegt daran, dass die nach Zr-Zugabe in der Schmelze gebildeten Si2Zr-Teilchen weniger patent sind als AIP-Keime und eine merkliche Unterkühlung benötigen, um keinmwirksam zu werden.The results of the inventors show that the refining and formation of the primary silicon in alloys according to the invention is markedly improved by zirconium additions of 0.005 to 0.3% by weight, without increasing the precipitation temperature of the primary silicon crystals. This is because the Si 2 Zr particles formed after Zr addition in the melt are less patent than AIP nuclei and require significant supercooling to be ineffective.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Behandlung der übereutektischen Aluminium-Silizium-Schmelze durch Zusätze von Calcium oder Strontium in effektiven Zugabemengen bewirkt eine erhebliche Abnahme der Ausscheidungstemperatur des Primärsiliziums und macht es möglich, die Gießtemperaturen von übereutektischen Al-Si-Legierungen im Vergleich zum Stand der Technik deutlich zu reduzieren. Niedrige Gießtemperaturen und dementsprechend höhere Viskosität der Schmelze gewährleisten eine risikoarme Abwicklung des Druckgießverfahrens ohne Gefahr des Herausspritzens. Zusätzliche Vorteile sind die geringere thermische Belastung der Gießwerkzeuge und erhebliche Steigerung ihrer Standzeit. Der Formverschleiß wird deutlich herabgesetzt. Weiterhin sorgt die Verschiebung der Ausscheidungstemperatur des Primärsiliziums zum späteren Zeitpunkt dafür, dass diese harte Phase erst in der Druckgießform entsteht, so dass die längst bekannte abrasive Wirkung der harten Primärsiliziumkristalle auf die Gießwerkzeuge im neuen Verfahren entfällt.The According to the invention provided treatment of hypereutectic Aluminum-silicon melt by addition of calcium or Strontium in effective amounts added causes a significant decrease the excretion temperature of the primary silicon and makes It is possible the casting temperatures of hypereutectic Al-Si alloys significantly compared to the prior art to reduce. Low casting temperatures and accordingly ensure higher viscosity of the melt a low-risk processing of die casting without Danger of spitting out. Additional benefits are the lower thermal load of the casting tools and considerable Increase their service life. The mold wear becomes clear reduced. Furthermore, the shift ensures the excretion temperature of the primary silicon at a later date, that this hard phase arises only in the die, so that the long-known abrasive effect of the hard Primary silicon crystals on the casting tools deleted in the new process.

Das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte kleinere Erstarrungsintervall der übereutektischen Al-Si-Legierungen trägt darüber hinaus zur deutlichen Verbesserung ihres Warmrissverhaltens bei, was besonders bei der Herstellung von monolithischen Motorblöcken im Druckguss wegen ihrer aufwändigen Verrippung von großem Vorteil ist.The achieved with the method according to the invention smaller Solidification interval of hypereutectic Al-Si alloys also contributes to the significant improvement their warm cracking behavior, which is particularly in the production from monolithic engine blocks in die casting because of their elaborate ribbing is of great benefit.

Es hat sich gezeigt, dass eine erfindungsgemäße Clacium- bzw. Strontiumzugabe eine ausgezeichnete Gefügemodifizierung mit sich bringt. Die wesentlichen Merkmale der Gefügemodifizierung sind eine erhebliche Feinung und homogene Verteilung der Primärsiliziumteilchen und gleichzeitig eine gute Veredelung des Al-Si-Eutektikums. Dabei liegen die Primärsiliziumkristalle im Gefüge in der gewünschten polyedrischen Form vor. Die seit langem angestrebte kombinierte Feinung des Primärslilziums und Veredeltung des Al-Si-Eutektikums gewährleisten bekanntlich die beste Verschleißfestigkeit und führen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.It it has been found that a clacium Strontium addition an excellent structure modification brings with it. The essential features of the structure modification are a significant refining and homogeneous distribution of the primary silicon particles and at the same time a good finishing of the Al-Si eutectic. there are the primary silicon crystals in the structure in the desired polyhedral shape. The long time aimed at combined refining of the primary and Refinement of the Al-Si eutectic is known to be guaranteed the best wear resistance and lead to Improvement of mechanical properties.

Grundsätzlich sind dem Fachmann geeignete Nebenlegierungselemente für Aluminium-Silizium-Legierungen, die im Druckguss zu technischen Komponenten weiterverarbeitet werden sollen, bekannt. Die Nebenlegierungskomponenten verleihen der Legierung spezielle Eigenschaften, die für die Gebrauchseignung wesentlich sind. In Weiterbildung der Erfindung sind als mögliche Nebenlegierungsbestandteile vorgesehen:
0 bis 6 Gew.-% Kupfer (Cu),
0 bis 1 Gew.-% Magnesium (Mg),
0 bis 2 Gew.-% Eisen (Fe),
0 bis 3 Gew.-% Nickel (Ni),
0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr),
0 bis 1 Gew.-% Mangan (Mn),
0 bis 3 Gew.-% Zink (Zn),
0 bis 0,5 Gew.-% Cobalt (Co),
0 bis 0,3 Gew.-% Titan (Ti),
0 bis 0,1 Gew.-% Bor (B),
0 bis 0,1 Gew.-% Vanadium (V).
In principle, suitable secondary alloy elements for aluminum-silicon alloys which are to be further processed by die casting into technical components are known to the person skilled in the art. The minor alloying components impart special properties to the alloy which are essential for usability. In development of the invention are provided as possible secondary alloy components:
0 to 6% by weight of copper (Cu),
0 to 1% by weight of magnesium (Mg),
0 to 2% by weight of iron (Fe),
0 to 3 wt .-% nickel (Ni),
0 to 0.3% by weight of chromium (Cr),
0 to 1 wt .-% manganese (Mn),
0 to 3% by weight of zinc (Zn),
0 to 0.5% by weight of cobalt (Co),
0 to 0.3% by weight of titanium (Ti),
0 to 0.1% by weight boron (B),
0 to 0.1% by weight of vanadium (V).

Von diesen Bestandteilen können einzelne oder mehrere zugefügt werden.From These components can be added one or more become.

An Verunreinigungselementen sollten insgesamt nicht mehr als 0,6 Gew.-% in der Legierung vorhanden sein, um unkontrollierbare Effekte auf die Eigenschaften der Legierung ausschließen zu können. Verunreinigungselemente sind hier insbesondere Sn, Pb, Bi und Sb. Besonders ist darauf zu achten, dass der Antimongehalt unter 0,01 Gew.-% liegt, da höhere Gehalte die Wirkung von Ca und Sr beeinträchtigen.At Contaminant elements should not exceed 0.6% by weight in total present in the alloy to have uncontrollable effects to exclude the properties of the alloy. In this case, impurity elements are, in particular, Sn, Pb, Bi and Sb. Particular care should be taken that the antimony content is below 0.01 Wt .-% is because higher levels the effect of Ca and Sr impair.

Vorzugsweise sind in dem Gefüge der erfindungsgemäßen Legierung Primärsiliziumkristalle in vorwiegend polyedrischer Form vorhanden. Sternförmige Primärsiliziumkristalle sollten nicht oder nur in geringer Menge vorhanden sein.Preferably, in the microstructure of the alloy according to the invention are primary silicon crystals in vorwie polyhedral form present. Star-shaped primary silicon crystals should not be present or only in small quantities.

Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Primärsiliziumkristalle im Gefüge einen mittleren Durchmesser (= (maximale Ausdehnung des Teilchens + minimale Ausdehnung des Teilchens)/2) von 50 μm, vorzugsweise 20 μm, weiter vorzugsweise 10 μm und besonders bevorzugt 7 μm nicht überschreiten, bzw. im Mittel nicht überschreiten.Farther it is preferred that the primary silicon crystals in the microstructure a mean diameter (= (maximum expansion of the particle + minimum dimension of the particle) / 2) of 50 μm, preferably 20 microns, more preferably 10 microns and especially preferably not exceed 7 microns, or on average do not exceed.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer im Druckguss verarbeitbaren übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung mit Calcium- und/oder Strontium-Zugabe.The The invention further comprises a method for producing a Die-cast hypereutectic aluminum-silicon alloy with calcium and / or strontium addition.

Die Aufgabe der Erfindung wird daher auch gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Druckgusskörpers, bei welchem eine übereutektische Al-Si-Legierung mit einem Gehalt an Calcium und/oder Strontium von je Element oder in Summe ab 0,001 bis kleiner 0,05 Gew.-% (≥ 0,001 bis < 0,05 Gew.-%), einem Gehalt an Phosphor kleiner als 0,002 Gew.-% und einem Gehalt an Kohlenstoff kleiner als 0,0007 Gew.-% mit Formfüllzeiten von 10 bis 300 Millisekunden im Druckguss verarbeitet wird, wobei die Ausscheidung des Primärsiliziums erst in der Gießform erfolgt.The The object of the invention is therefore also achieved by a Process for producing a die-cast body, in which a hypereutectic Al-Si alloy containing Calcium and / or strontium of each element or in total from 0.001 to less than 0.05 wt .-% (≥ 0.001 to <0.05 wt .-%), a content of phosphorus less than 0.002 wt .-% and a content of carbon smaller as 0.0007 wt% with mold fill times of 10 to 300 milliseconds is processed by die casting, the excretion of the primary silicon first done in the mold.

Je nach Siliziumgehalt kann die Temperatur der Schmelze in der Gießkammer ca. zwischen 670°C und 700°C liegen.ever According to silicon content, the temperature of the melt in the casting chamber approx. between 670 ° C and 700 ° C.

Die übereutektischen Al-Si-Legierungen mit Siliziumgehalten von über 15 bzw. 16 oder 18 Gew.-% zeichnen sich durch breite Erstarrungsintervalle aus. Daher benöti gen sie kurze Formfüllzeiten und raschen Druckaufbau bei Formfüllende, um vorzeitige Erstarrung zu vermeiden und maximale Porenverdichtung zu erzielen.The hypereutectic Al-Si alloys with silicon contents of more than 15 or 16 or 18 wt .-% are characterized by wide solidification intervals out. Therefore, they require short mold filling times and rapid pressure build-up at mold filling to premature To avoid solidification and to achieve maximum pore compression.

Die genaue Zusammensetzung der übereutektischen Al-Si-Legierung ist dabei bevorzugt wie oben beschrieben.The exact composition of the hypereutectic Al-Si alloy is preferred as described above.

In Weiterbildung der Erfindung kann das Calcium in Form einer Calcium-Vorlegierung und/oder das Strontium in Form einer Strontium-Vorlegierung zugefügt wird, wofür insbesondere AlCa10, AlSr90 und AlSr10 verwendet werden.In Further development of the invention, the calcium in the form of a calcium master alloy and / or the strontium is added in the form of a strontium master alloy is used, in particular AlCa10, AlSr90 and AlSr10 become.

Obwohl bereits im Gusszustand gute mechanische Werte vorhanden sind, können aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellte Gussteile allen Wärmebehandlungen unterzogen werden. In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Druckgussteil nach dem Gießen einer Wärmebehandlung, einer mechanischen Bearbeitung, einer Honoperation oder einer Kombination mehrerer Behandlungen unterzogen wird.Even though already in the casting state good mechanical values can exist made of the alloy of the invention Castings are subjected to all heat treatments. In Further development of the invention is therefore provided that the diecasting after casting a heat treatment, a mechanical Processing, a honing operation or a combination of several Undergoing treatments.

Die Gusshaut der erfindungsgemäßen Legierung kann durch rasche Erstarrung beim Druckgießverfahren an Primärsilizium verarmt sein. Daher kann die an Primärsilizium verarmte Randzone entfernt werden. Dies kann z. B. durch mechanische Bearbeitung oder auch durch Honoperation erfolgen.The Casting skin of the alloy according to the invention can due to rapid solidification in the die casting process on primary silicon to be impoverished. Therefore, the primary silicon depleted Edge zone to be removed. This can be z. B. by mechanical processing or by honing operation.

Die Aufgabe der Erfindung wird schließlich auch gelöst durch ein verschleißfestes Erzeugnis, das mit einem erfindungsgemäßen Druckguss-Verfahren hergestellt ist. Bei dem verschleißfesten Erzeugnis handelt es sich allgemein um ein technisches Bauteil, insbesondere um einen Kolben, ein Zylinderkurbelgehäuse, eine Laufbuchse, einen Propeller, ein Propellerblatt, eine Pumpe, ein Pumpengehäuse, ein Kompressorgehäuse, einen Motorblock, bzw. allgemein ein Maschinen- oder Geräteteil.The The object of the invention is finally solved by a wear-resistant product, which with a inventive Die casting process is made. In the wear-resistant Product is generally a technical component, in particular, a piston, a cylinder crankcase, a liner, a propeller, a propeller blade, a pump, a pump housing, a compressor housing, a Engine block, or generally a machine or device part.

Unter Bezugnahme auf die Abbildungen soll die Erfindung anhand eines Beispiels noch näher erläutert werden, ohne dass die Erfindung auf dieses Beispiel beschränkt wäre.Under Referring to the figures, the invention is by way of example to be explained in more detail without the invention would be limited to this example.

1 zeigt einen im Druckgießverfahren abgegossenen Probekörper; 1 shows a discharged by die casting test specimen;

2 zeigt die Abkühlungskurven einer Legierung AlSi17Cu4Mg mit 50 ppm Phosphor und einer erfindungsgemäßen Legierung AlSi17Cu4Mg mit 70 ppm Calcium; 2 shows the cooling curves of an alloy AlSi17Cu4Mg with 50 ppm phosphorus and an AlSi17Cu4Mg alloy according to the invention with 70 ppm calcium;

3 zeigt das Mikrogefüge einer erfindungsgemäßen Legierung AlSi17Cu4Mg unter Zugabe von 70 ppm Calcium, × 500. 3 shows the microstructure of an alloy according to the invention AlSi17Cu4Mg with the addition of 70 ppm calcium, × 500.

Beispielexample

Stellvertretend für die große Gruppe der übereutektischen Al-Si-Gusslegierungen wurden die Legierungen der Gruppe AlSi17Cu4Mg ausgewählt. Die Versuchslegierungen mit Calcium und mit Phosphor wurden in einem elektrisch beheizten Tiegelofen hergestellt. Die Zugabe von Calcium erfolge mit Hilfe der handelsüblichen Vorlegierung AlCa10. Die Zugabe von Phosphor zur Vergleichslegierung erfolgte mit Draht-Vorlegierung AlCu20P1,4. Die Gießversuche wurden an der Druckgießmaschine GDK 750 (Fa. Müller Weingarten (Deutschland)) mit einer Gießgeschwindigkeit von 50 m/s durchgeführt. Die Gießtemperatur betrug 700°C und die Kokillentemperatur lag bei 180°C. Der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einwandfrei abgegossene Probekörper ist in 1 gezeigt.Representing the large group of hypereutectic Al-Si cast alloys, AlSi17Cu4Mg alloys were selected. The test alloys with calcium and with phosphorus were produced in an electrically heated crucible furnace. The addition of calcium successes using the commercial master AlCa10 alloy. The addition of phosphorus to the comparative alloy was carried out with wire master alloy AlCu20P1,4. The casting tests were carried out on the GDK 750 die casting machine (Müller Weingarten (Germany)) with a casting speed of 50 m / s. The casting temperature was 700 ° C and the mold temperature was 180 ° C. The properly discharged with the inventive method test specimen is in 1 shown.

Die Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung der untersuchten Legierungen. Tabelle 1. Zusammensetzung der Al-Si-Gusslegierungen, Gew.-% Si Ca P Cu Ni Mg Fe Mn Cr Ti Zr Erf. Leg. 16,5 0,007 0,0009 3,7 0,02 0,6 0,18 0,14 0,03 0,07 0,005 Leg. gemäß Stand der Technik 16,5 0,0009 0,005 3,9 0,03 0,6 0,16 0,16 0,04 0,05 - Table 1 shows the composition of the alloys investigated. Table 1. Composition of Al-Si Cast Alloys, wt% Si Ca P Cu Ni mg Fe Mn Cr Ti Zr Req. Leg. 16.5 0,007 0.0009 3.7 0.02 0.6 0.18 0.14 0.03 0.07 0.005 Leg. according to the prior art 16.5 0.0009 0.005 3.9 0.03 0.6 0.16 0.16 0.04 0.05 -

2 stellt die gießtechnologischen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik überzeugend dar. Die Absenkung der Ausscheidungstemperatur des Primärsiliziums um 27°C durch Behandlung der Schmelze mit 70 ppm Calcium ist deutlich zu sehen. 2 represents the casting technology advantages of the method according to the invention over the prior art convincing. The lowering of the excretion temperature of the primary silicon by 27 ° C by treatment of the melt with 70 ppm of calcium is clearly visible.

Im Mikrogefüge der mit dem neuen Verfahren abgegossenen Legierung wurde gleichzeitig eine gute Veredelung und eine gute Feinung des Primärsiliziums (7 μm) erreicht, 3.In the microstructure of the casting cast off with the new method, a good finishing and a good fine-tuning of the primary silicon (7 μm) was achieved at the same time. 3 ,

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1683881 A1 [0003, 0003] - EP 1683881 A1 [0003, 0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Gießerei 78, 1991, Nr. 23, S. 848–852 [0002] Foundry 78, 1991, No. 23, pp. 848-852 [0002]

Claims (10)

Übereutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung mit mehr als 15 bis zu 25 Gew.-% Silizium, 0,005 bis 0,3 Gew.-% Zirkonium und mit insgesamt 0 bis 10 Gew.-% an weiteren Nebenlegierungsbestandteilen sowie ad 100 Gew.-% Aluminium, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Calcium und/oder Strontium von je Element oder in Summe ab 0,001 bis kleiner 0,05 Gew.-%, wobei der Gehalt an Phosphor kleiner als 0,002 Gew.-% und der Gehalt an Kohlenstoff kleiner als 0,0007 Gew.-% ist.Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy with more than 15 up to 25% by weight of silicon, 0.005 to 0.3% by weight Zirconium and with a total of 0 to 10 wt .-% of other secondary alloying constituents and ad 100 wt .-% aluminum, characterized by a content of calcium and / or strontium of each element or in total from 0.001 to less than 0.05 wt .-%, wherein the content of phosphorus is less than 0.002 wt% and the content of carbon is less than 0.0007 wt% is. Übereutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Nebenlegierungsbestandteil wenigstens eines der folgenden Elemente in der Legierung vorhanden ist: 0 bis 6 Gew.-% Kupfer (Cu), 0 bis 1 Gew.-% Magnesium (Mg), 0 bis 2 Gew.-% Eisen (Fe), 0 bis 3 Gew.-% Nickel (Ni), 0 bis 0,3 Gew.-% Chrom (Cr), 0 bis 1 Gew.-% Mangan (Mn), 0 bis 3 Gew.-% Zink (Zn), 0 bis 0,5 Gew.-% Cobalt (Co), 0 bis 0,3 Gew.-% Titan (Ti), 0 bis 0,1 Gew.-% Bor (B), 0 bis 0,1 Gew.-% Vanadium (V).Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy according to claim 1, characterized in that as secondary alloying ingredient at least one of the following elements is present in the alloy is: 0 to 6% by weight of copper (Cu), 0 to 1 wt .-% magnesium (Mg), 0 to 2% by weight of iron (Fe), 0 to 3 wt .-% nickel (Ni) 0 to 0.3% by weight of chromium (Cr), 0 to 1 wt .-% manganese (Mn), 0 to 3% by weight of zinc (Zn), 0 to 0.5 wt .-% cobalt (Co) 0 to 0.3% by weight of titanium (Ti), 0 to 0.1% by weight boron (B), 0 to 0.1% by weight of vanadium (V). Übereutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verunreinigungselemente insgesamt in einem Gehalt von nicht mehr als 0,6 Gew.-% in der Legierung vorhanden sind.Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy according to claim 1 or 2, characterized in that impurity elements in total, in a content of not more than 0.6% by weight in the alloy available. Übereutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärsiliziumkristalle im Gefüge einen mittleren Durchmesser von 50 μm nicht überschreiten.Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 3, characterized that the primary silicon crystals in the structure one average diameter of 50 microns. Übereutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Gefüge Primärsiliziumkristalle in polyedrischer Form vorhanden sind.Hypereutectic aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 4, characterized that in the structure primary silicon crystals in polyhedral Form are present. Verfahren zur Herstellung eines Druckgusskörpers, dadurch gekennzeichnet, dass eine übereutektische Al-Si-Legierung mit einem Gehalt an Calcium und/oder Strontium von je Element oder in Summe ab 0,001 bis kleiner 0,05 Gew.-%, einem Gehalt an Phosphor kleiner als 0,002 Gew.-% und einem Gehalt an Kohlenstoff kleiner als 0,0007 Gew.-% mit Formfüllzeiten von 10 bis 300 Millisekunden im Druckguss verarbeitet wird, wobei die Ausscheidung des Primärsiliziums erst in der Gießform erfolgt.Method for producing a diecast body, characterized in that a hypereutectic Al-Si alloy with a content of calcium and / or strontium of each element or in total from 0.001 to less than 0.05 wt .-%, a content of phosphorus less than 0.002 wt .-% and a content of carbon smaller as 0.0007 wt% with mold fill times of 10 to 300 milliseconds is processed by die casting, the excretion of the primary silicon first done in the mold. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Legierungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 eingesetzt wird.Method according to Claim 6, characterized that an alloy composition according to any one of claims 1 to 5 is used. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Calcium in Form einer Calcium-Vorlegierung und/oder das Strontium in Form einer Strontium-Vorlegierung zugefügt wird, wofür insbesondere AlCa10, AlSr90 und AlSr10 verwendet werden.Method according to claim 6 or 7, characterized that the calcium in the form of a calcium master alloy and / or the Strontium added in the form of a strontium master alloy is used, in particular AlCa10, AlSr90 and AlSr10 become. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckgussteil nach dem Gießen einer Wärmebehandlung, einer mechanischen Bearbeitung oder einer Honoperation unterzogen wird.Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the diecasting after casting a heat treatment, a mechanical treatment or is subjected to a honing operation. Verschleißfestes Erzeugnis, hergestellt mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein technisches Bauteil handelt, insbesondere um einen Kolben, ein Zylinderkurbelgehäuse, eine Laufbuchse, einen Propeller, ein Propellerblatt, eine Pumpe, ein Pumpengehäuse, ein Kompressorgehäuse, einen Motorblock, ein Maschinen- oder Geräteteil.Wear-resistant product, manufactured with a method according to any one of claims 6 to 9, characterized characterized in that it is a technical component, in particular, a piston, a cylinder crankcase, a liner, a propeller, a propeller blade, a pump, a pump housing, a compressor housing, a Engine block, a machine or equipment part.
DE200910016111 2009-04-03 2009-04-03 Die castings from a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its production Expired - Fee Related DE102009016111B4 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910016111 DE102009016111B4 (en) 2009-04-03 2009-04-03 Die castings from a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its production
EP10003560A EP2236637A3 (en) 2009-04-03 2010-03-31 Pressure casting mould made of a hypereutectic aluminium silicon cast alloy and method for producing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200910016111 DE102009016111B4 (en) 2009-04-03 2009-04-03 Die castings from a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009016111A1 true DE102009016111A1 (en) 2010-10-14
DE102009016111B4 DE102009016111B4 (en) 2011-02-10

Family

ID=42342581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200910016111 Expired - Fee Related DE102009016111B4 (en) 2009-04-03 2009-04-03 Die castings from a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its production

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2236637A3 (en)
DE (1) DE102009016111B4 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105132761A (en) * 2015-09-18 2015-12-09 张家港市和伟五金工具厂 Aluminium alloy
CN106566962A (en) * 2016-11-10 2017-04-19 无锡市明盛强力风机有限公司 Al-Si alloy piston
CN106435296A (en) * 2016-11-10 2017-02-22 无锡市明盛强力风机有限公司 Modified Si-Al alloy piston
CN107083505B (en) * 2017-05-16 2019-01-25 安徽枫颍铝业有限公司 A kind of heat-resisting aluminium alloy and its preparation method and application
CN109136676A (en) * 2018-09-26 2019-01-04 广西大学 A kind of aluminium silicozirconium and preparation method thereof
CN109022951A (en) * 2018-10-24 2018-12-18 广西大学 A kind of wear-resistant complex al-si-based alloy and preparation method thereof
CN109735748B (en) * 2019-01-31 2021-04-16 中国兵器科学研究院宁波分院 Heat-resistant cast aluminum alloy piston material and preparation method thereof
CN110241332A (en) * 2019-06-27 2019-09-17 广东顺博铝合金有限公司 A kind of wear-resistant aluminum alloy and its preparation
CN110328331A (en) * 2019-06-28 2019-10-15 沛县大屯电石厂 A kind of nickel alloy production mold convenient for die sinking

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3729937A1 (en) * 1986-09-08 1988-04-21 Kb Alloys Inc ALUMINUM-TITANIUM ALLOYS WITH THREE-ELEMENT ADDITIONS
DE69909309T2 (en) * 1998-08-12 2004-05-27 Foster Wheeler Energia Oy METHOD AND DEVICE FOR RECOVERY OF METALS FROM WASTE MATERIAL
DE69922924T2 (en) * 1998-01-20 2005-12-15 Moltech Invent S.A. CARBON-FREE ANODES BASED ON METALS FOR ALUMINUM ELECTRICITY CELLS
EP1683881A1 (en) 2005-01-25 2006-07-26 Brunswick Corporation Aluminum-silicon alloy with reduced soldering to die-casting die
DE69933854T2 (en) * 1998-01-20 2007-05-31 Moltech Invent S.A. CRUSHING FOR COATING OF CARBON-FREE METAL-BASED METAL-BASED ANODES FOR ALUMINUM PRODUCTION CELLS
EP1978120A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-08 Technische Universität Clausthal Aluminium-silicon alloy and method for production of same

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU536976B2 (en) * 1980-09-10 1984-05-31 Comalco Limited Aluminium-silicon alloys
KR920703865A (en) * 1989-08-09 1992-12-18 원본미기재 Improved Casting of AI-Si-Cu-Ni-Mg-Mn-Zr and Eutectic Alloys

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3729937A1 (en) * 1986-09-08 1988-04-21 Kb Alloys Inc ALUMINUM-TITANIUM ALLOYS WITH THREE-ELEMENT ADDITIONS
DE69922924T2 (en) * 1998-01-20 2005-12-15 Moltech Invent S.A. CARBON-FREE ANODES BASED ON METALS FOR ALUMINUM ELECTRICITY CELLS
DE69933854T2 (en) * 1998-01-20 2007-05-31 Moltech Invent S.A. CRUSHING FOR COATING OF CARBON-FREE METAL-BASED METAL-BASED ANODES FOR ALUMINUM PRODUCTION CELLS
DE69909309T2 (en) * 1998-08-12 2004-05-27 Foster Wheeler Energia Oy METHOD AND DEVICE FOR RECOVERY OF METALS FROM WASTE MATERIAL
EP1683881A1 (en) 2005-01-25 2006-07-26 Brunswick Corporation Aluminum-silicon alloy with reduced soldering to die-casting die
EP1978120A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-08 Technische Universität Clausthal Aluminium-silicon alloy and method for production of same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gießerei 78, 1991, Nr. 23, S. 848-852

Also Published As

Publication number Publication date
EP2236637A3 (en) 2011-12-14
EP2236637A2 (en) 2010-10-06
DE102009016111B4 (en) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009016111B4 (en) Die castings from a hypereutectic aluminum-silicon casting alloy and process for its production
EP1978120B1 (en) Aluminium-silicon alloy and method for production of same
EP2954081B1 (en) Aluminium casting alloy
DE102007023323B4 (en) Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products
DE3135943C2 (en) Aluminum-silicon alloys and processes for their manufacture
EP3235917B1 (en) Alloy for pressure die casting
DE202006006518U1 (en) Aluminum casting alloy, useful in production of safety components, contains silicon
DE60100370T2 (en) Die-cast magnesium alloy
EP2173916A2 (en) Cast aluminum alloy, and use thereof
DE102016219711B4 (en) Aluminum alloy for die casting and process for its heat treatment
DE102017114162A1 (en) HIGH STRENGTH AND HIGH CRYAN RESISTANT ALUMINUM ALLOY ALLOYS AND HPDC MOTOR BLOCKS
DE4103934A1 (en) SUITABLE ALUMINUM ALLOY FOR PISTON
DE102009012073A1 (en) Aluminum alloy, useful for producing casting a component of motor vehicle e.g. cylinder heads for internal combustion engines of automobiles, comprises e.g. silicon, magnesium, copper, zirconium, titanium, strontium, sodium and iron
WO2017174185A1 (en) Aluminum alloy, in particular for a casting method, and method for producing a component from such an aluminum alloy
EP2471966B1 (en) Easily castable, ductile AlSi alloy and method for producing a cast component using the AlSi cast alloy
DE60210899T2 (en) High strength and creep resistant magnesium alloys
EP1917372A2 (en) Aluminium casting alloy
DE102004007704A1 (en) Production of a material based on an aluminum alloy used for producing motor vehicle engine components comprises forming an aluminum base alloy containing silicon and magnesium, hot deforming and heat treating
EP2455505A1 (en) Cylinder head for combustion engines made of an aluminium alloy
DE102006032699B4 (en) Aluminum alloy and its use for a cast component, in particular a motor vehicle
WO2005045081A1 (en) Aluminium alloy, component made therefrom and method for production of said component
EP1802781A1 (en) Aluminium-based alloy and moulded part consisting of said alloy
EP3423606B1 (en) Aluminium casting alloy
DE102014217823A1 (en) Highly elastic hypereutectic aluminum alloy and process for its preparation
EP3670691B1 (en) Magnesium alloy and its process of manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110619

R082 Change of representative

Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee