DE102012006967A1 - Aluminum alloy used for pressure-casting of engine components, comprises aluminum-silicon-copper alloy as base alloy added with strontium in amount of preset range - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine zum Druckgießen von Motorbauteilen geeignete Aluminiumlegierung, ein Motorbauteil aus einer Aluminiumlegierung und ein Verfahren zum Herstellen des Motorbauteils aus der Aluminiumlegierung.The invention relates to an aluminum alloy suitable for diecasting of engine components, an aluminum alloy engine component and a method of manufacturing the aluminum alloy engine component.
Um die Emissionen des Treibhausgases CO2 in die Atmosphäre zu senken, ist die Automobilindustrie bestrebt, den Kraftstoffverbrauch zu senken, was durch konsequente Leichtbauweise erfolgen kann. So können leistungsstarke Kraftfahrzeuge mit sparsamen Verbrennungsmotoren gebaut werden, die sogar eine bessere CO2-Bilanz als Elektro- und Hybridfahrzeuge aufweisen, warm deren Batterien mit Strom geladen werden, der mittels fossiler Brennstoffe erzeugt wurde.In order to reduce the emissions of the greenhouse gas CO 2 into the atmosphere, the automotive industry strives to reduce fuel consumption, which can be achieved by consistent lightweight construction. Thus, high-performance motor vehicles can be built with economical combustion engines even have better CO 2 balance as electric and hybrid vehicles, the batteries are charged with power warm, which was produced by means of fossil fuels.
Besonders Dieselmotoren zeichnen sich durch geringen Verbrauch, verbunden mit großer Leistung aus. Weitere Entwicklungen zielen darauf ab, Dieselmotoren zu schaffen, die bei höheren Spitzendrücken arbeiten. Infolge dessen werden Motorkomponenten wie die Gussbauteile Zylinderkopf und Zylinderkurbelgehäuse (ZKG) zunehmend thermischen, mechanischen und Wechsel-Beanspruchungen ausgesetzt. Dabei bestimmen die Eigenschaften des eingesetzten Gusswerkstoffs und das Vorhandensein von Gussdefekten wie Poren maßgeblich die Belastbarkeit des Gussbauteils.Especially diesel engines are characterized by low consumption, combined with great performance. Further developments aim to create diesel engines that operate at higher peak pressures. As a result, engine components such as the cast components cylinder head and cylinder crankcase (ZKG) are increasingly exposed to thermal, mechanical and alternating stresses. Here, the properties of the cast material used and the presence of casting defects such as pores significantly determine the load capacity of the cast component.
Aus dem Stand der Technik sind Al-Gusslegierungen mit erhöhter Warmfestigkeit für solche Motorkomponenten bekannt. So werden etwa wärmebehandelte Zylinderköpfe aus AlSi-basierten Werkstoffen mit Zugaben von Mg oder Cu eingesetzt, die die Festigkeit steigern. Neben AlSi9Cu3(Fe) werden beispielsweise AlSi7Mg und Varianten von dieser oder übereutektischen AlSi-Legierungen eingesetzt, die nach dem Abguss wärmebehandelt, z. B. stabilisierungsgeglüht werden. Die Zylinderkurbelgehäuse für Dieselmotoren, die besonders hohe Festigkeitsanforderungen aufweisen, werden bislang meist durch Sandguss- oder Niederdruck-Kokillenverfahren hergestellt und ein- oder zweistufig wärmebehandelt. Sand- oder Kokillengussverfahren ermöglichen die Herstellung der Kurbelgehäuse mit den erforderlichen Zylinderlaufbahnqualitäten bezüglich der Porosität in der Zylinderlaufbahn, um diese im thermischen Spritzverfahren zu beschichten. Jedoch sind sowohl beim Sand- als auch Kokillengussverfahren die Herstellungskosten bei größerer Stückzahl deutlich höher als im Druckgussverfahren. AlMgSi-basierte Werkstoffe mit Zugaben von Sc und Zr zeigen verbesserte Warmfestigkeitseigenschaften als herkömmliche AlSi-Werkstoffe. Noch höhere Warmfestigkeiten konnten für einen AlCu5-Werkstoff mit Zugaben von Ni und Ce ermittelt werden. Allerdings zeigen sich Schwierigkeiten bei Gießen dieser Al-Werkstoffe: Mit den üblichen Gießverfahren können kaum defektfreie Gussteile erhalten werden.From the prior art Al-cast alloys with increased heat resistance for such engine components are known. For example, heat treated cylinder heads made of AlSi-based materials with additions of Mg or Cu are used to increase strength. In addition to AlSi9Cu3 (Fe), for example, AlSi7Mg and variants of this or hypereutectic AlSi alloys are used, which are heat-treated after casting, eg. B. stabilizing annealed. The cylinder crankcases for diesel engines, which have particularly high strength requirements, have hitherto mostly been produced by sand casting or low-pressure die-casting processes and heat-treated in one or two stages. Sand or Kokillengussverfahren allow the production of the crankcase with the required cylinder liner qualities with respect to the porosity in the cylinder bore to coat them by thermal spraying. However, in both the sand and chill casting processes, the manufacturing costs are significantly higher for larger quantities than for the die casting process. AlMgSi-based materials with additions of Sc and Zr show improved heat resistance properties than conventional AlSi materials. Even higher thermal strengths could be determined for an AlCu5 material with additions of Ni and Ce. However, difficulties are encountered in casting these Al materials: With the usual casting methods hardly defect-free castings can be obtained.
Die Belastbarkeit eines Bauteils wie eines Zylinderkurbelgehäuses, heute vorwiegend im Sandgieß-, Niederdruckgieß- und im Druckgießverfahren hergestellt, wird durch die Dauerfestigkeitseigenschaften, insbesondere im Lagerstuhlbereich bestimmt. Die beim Gießen des Bauteils gebildeten Poren und Lunker haben einen großen Einfluss auf die Dauerfestigkeitseigenschaften des Bauteils. Das Ausmaß der Poren- bzw. Lunkerbildung hängt von der Zusammensetzung der Legierung und den Gießparametern ab. Neben der Zusammensetzung der eingesetzten Legierung und den gießtechnischen Verfahrensparametern hat die Bauteilgeometrie Einfluss auf die Porenbildung.The load capacity of a component such as a cylinder crankcase, today mainly produced in Sandgieß-, Niederdruckgieß- and die-casting, is determined by the fatigue properties, especially in the bearing block area. The pores and voids formed during the casting of the component have a great influence on the fatigue properties of the component. The extent of pore formation depends on the composition of the alloy and the casting parameters. In addition to the composition of the alloy used and the casting process parameters, the component geometry has an influence on the pore formation.
Eine weitere Al-Legierungen, die aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften bei Temperaturen oberhalb 225°C und der thermischen Ausdehnung für druckgegossene Zylinderkurbelgehäuse geeignet ist, ist der Werkstoff AlMg7Si3Mn, der allerdings auch zur Porenbildung neigt. Die AlSi-basierten Werkstoffe Thermodur-73 und Thermodur-74 neigen weniger zur Poren- und Lunkerbildung als AlSi9Cu3(Fe) und AlMg7Si3Mn und weisen noch sehr hohe Festigkeiten, auch bei Temperaturen oberhalb von 150°C, auf (aus
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zur Herstellung von Motorkomponenten geeignete Al-Legierung bereitzustellen, deren Porenbildung im Druckguss hinsichtlich Porenverteilung und Porengröße verbessert ist.Based on this prior art, it is an object of the present invention to provide a suitable for the production of engine components Al alloy whose pore formation in die casting is improved in terms of pore distribution and pore size.
Diese Aufgabe wird durch eine Aluminiumlegierung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by an aluminum alloy having the features of claim 1.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Motorbauteil, das insbesondere ein Zylinderkurbelgehäuse sein kann, aus Aluminiumguss mit verbesserter Porenverteilung und Porengröße bereitzustellen.A further object of the invention is to provide an engine component, which in particular may be a cylinder crankcase, of cast aluminum with improved pore distribution and pore size.
Diese Aufgabe wird durch ein Motorbauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.This object is achieved by an engine component having the features of claim 3.
Ferner besteht eine Aufgabe in der Schaffung eines zur kostengünstigen Serienproduktion des Motorbauteils geeigneten Herstellungsverfahrens, die durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst wird.It is a further object to provide a manufacturing method that is suitable for low-cost mass production of the engine component and that is achieved by the method having the features of claim 8.
Weiterbildungen der Gegenstände und des Verfahrens sind in den jeweiligen Unteransprüchen ausgeführt. Further developments of the objects and the method are carried out in the respective subclaims.
Eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung, die sich zum Druckgießen von Motorbauteilen eignet und dabei eine verbesserte Porosität aufweist, setzt sich aus einer AlSi9Cu3-Legierung als Basislegierung und 50 bis 200 ppm Strontium zusammen. Durch die Zugabe von Strontium erstarren die Legierungsbestandteile von Aluminium und Silizium gleichmäßiger und verteilen Gaseinschlüsse in der Schmelze besser, so dass beim Erstarren der Schmelze viele fein verteilte Poren im Gefüge entstehen und die Bildung großer Einzelporen unterdrückt wird. Die verbesserte Porosität äußert sich in einer gleichmäßigeren Verteilung von kleineren Poren, die eine maximale Ersatzfläche von 1,1 mm2 aufweisen.An aluminum alloy according to the invention, which is suitable for pressure casting of engine components and thereby has an improved porosity, is composed of an AlSi9Cu3 alloy as a base alloy and 50 to 200 ppm of strontium. The addition of strontium solidifies the alloy components of aluminum and silicon more uniformly and better distributes gas inclusions in the melt, so that upon solidification of the melt many finely distributed pores are formed in the structure and the formation of large single pores is suppressed. The improved porosity manifests itself in a more uniform distribution of smaller pores having a maximum replacement area of 1.1 mm 2 .
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Anteil an Strontium in einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit einer AlSi9Cu3-Legierung als Basislegierung in einem Bereich von 80 bis 100 ppm, womit eine besonders gute Porenverteilung feiner Poren erreicht werden kann.In a preferred embodiment, the proportion of strontium in an aluminum alloy according to the invention with an AlSi9Cu3 alloy as the base alloy is in a range of 80 to 100 ppm, whereby a particularly good pore distribution of fine pores can be achieved.
Als Basislegierung aus der Gruppe der AlSi9Cu3-Legierungen wird bevorzugt eine AlSi9Cu3(Fe)-Legierung nach
Ein erfindungsgemäßes Motorbauteil aus einer Aluminium-Gusslegierung besteht zumindest anteilig aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung. Das daraus gegossene Motorbauteil zeichnet sich dann durch die hinsichtlich Verteilung und Größe verbesserten Poren im Gefüge aus. Mit einer feineren Verteilung von kleineren Poren weist das Motorbauteil deutlich verbesserte Dauerfestigkeitseigenschaften auf.An inventive engine component made of an aluminum casting alloy consists at least partially of the aluminum alloy according to the invention. The cast engine component is characterized by the improved distribution and size of pores in the structure. With a finer distribution of smaller pores, the engine component has significantly improved fatigue properties.
Kostengünstig kann das erfindungsgemäße Motorbauteil mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung druckgegossen sein.Inexpensive, the engine component according to the invention can be pressure-cast with the aluminum alloy according to the invention.
Die Porenverteilung im Motorbauteil ist gleichmäßig und weist Poren mit einer Ersatzfläche von maximal 1,1 mm2 auf.The pore distribution in the engine component is uniform and has pores with a maximum replacement area of 1.1 mm 2 .
Bei dem erfindungsgemäßen Motorbauteil kann es sich um ein Zylinderkurbelgehäuse handeln.The engine component according to the invention may be a cylinder crankcase.
Vorteilhaft ergibt die thermische Beschichtung bzw. LDS-Beschichtung der Zylinderlaufbahnen eines solchen Zylinderkurbelgehäuses infolge der verbesserten Porenverteilung und Porengröße weniger Ausschuss, da eine aufgebrachte Beschichtung nach Fertigbearbeitung auf eine Dicke von ca. 0,1 mm keine Einzelporen größer 0,8 mm aufzeigt. So wird eine Beschichtung der Zylinderlaufbahnen mit feinen Poren ermöglicht, die im Betrieb Öl aufnehmen können und so die Reibung und den Verschleiß zwischen Kolbengruppe und Zylinderlaufbahn reduzieren und zudem eine extrem hohe Verschleißbeständigkeit besitzen.The thermal coating or LDS coating of the cylinder liners of such a cylinder crankcase advantageously results in less rejects as a result of the improved pore distribution and pore size, since an applied coating after finishing to a thickness of about 0.1 mm does not show any single pores larger than 0.8 mm. This allows a coating of the cylinder liners with fine pores, which can absorb oil during operation and thus reduce the friction and wear between the piston group and the cylinder bore and also have an extremely high wear resistance.
Ein derartiges Zylinderkurbelgehäuse ermöglicht ein geringeres Motorgewicht sowie weniger Verbrauch und Emissionen.Such a cylinder crankcase allows a lower engine weight and less fuel consumption and emissions.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Motorbauteils aus einer Aluminiumlegierung umfasst das Druckgießen des Motorbauteils zumindest anteilig mit einer erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung aus einer AlSi9Cu3-Legierung als Basislegierung und 50 bis 200 ppm Strontium, wobei die Gießtemperatur auf zumindest 700°C und in Abhängigkeit der eingesetzten Strontiummenge eingestellt wird, um das Strontium in der Schmelze gelöst zu halten und so dessen Wirksamkeit beim Erstarren der Schmelze hinsichtlich des Einflusses auf die Porenbildung und -verteilung im Gefüge zu erhalten.An inventive method for producing an engine component of an aluminum alloy comprises die casting of the engine component at least partially with an aluminum alloy of the invention AlSi9Cu3 alloy as a base alloy and 50 to 200 ppm strontium, wherein the casting temperature set to at least 700 ° C and in dependence of the amount of strontium used is to keep the strontium dissolved in the melt and thus to obtain its effectiveness in the solidification of the melt in terms of the influence on the pore formation and distribution in the structure.
Um besonders gute Druckgussergebnisse hinsichtlich der Porenbildung zu erhalten, kann das Verfahren das Entlüften der Gießform, bevorzugt durch Erzeugen eines Unterdrucks, der bevorzugt unter 10 mbar liegt, etwa mittels einer Vakuumanlage, umfassen.In order to obtain particularly good die casting results with regard to pore formation, the method may comprise venting the casting mold, preferably by creating a negative pressure which is preferably below 10 mbar, for example by means of a vacuum system.
Ist die Herstellung eines Zylinderkurbelgehäuses als Motorbauteil vorgesehen kann das Verfahren ferner das Verwenden von speziellen Pinolen beim Druckgießen umfassen, um zumindest partiell den Bereich der Zylinderbohrungen des Zylinderkurbelgehäuse zu entlüften oder zu temperieren oder beides. Nach dem Abguss kann das Aufrauen der Zylinderlaufbahnen, bevorzugt mechanisch oder durch Hochdruckwasserstrahlen erfolgen, so dass die Zylinderlaufbahnen vorzugsweise mit einem Eisenwerkstoff thermisch beschichtet werden können, bevorzugt durch ein LDS-Beschichtungsverfahren. Der Herstellungsprozess kann dann mit dem Endbearbeiten der beschichteten Zylinderlaufbahnen, bevorzugt durch ein Spiegelhonverfahren abschließen.If the production of a cylinder crankcase is provided as an engine component, the method may further include using special sleeves in die casting to at least partially vent or temper the region of the cylinder bores of the cylinder crankcase, or both. After the casting, the roughening of the cylinder liners, preferably mechanically or by high-pressure water jets, can take place, so that the cylinder liners can preferably be thermally coated with an iron material, preferably by an LDS coating method. The manufacturing process may then conclude with the finishing of the coated cylinder liners, preferably by a mirror honing process.
Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung mit Beispielen dargelegt.These and other advantages are set forth by the following description with examples.
Eine erfindungsgemäße Aluminiumlegierung für das Druckgussverfahren weist eine untereutektische Zusammensetzung basierend auf einem AlSi9Cu3 Werkstoff auf und ist durch Zugabe von Strontium langzeitveredelt. Ein mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung druckgegossenes Bauteil weist gute Dauerfestigkeitseigenschaften auf. Durch die Veredelung mit Strontium erstarren die Legierungsbestandteile von Aluminium und Silizium gleichmäßiger und die Gaseinschlüsse können sich dabei besser verteilen. Bei der Erstarrungen entsteht dann eine hohe Anzahl an fein verteilten kleinen Poren im Gefüge und die Bildung großer Einzelporen wird stark unterdrückt. An aluminum alloy according to the invention for the die-casting method has a hypoeutectic composition based on an AlSi9Cu3 material and is long-term refined by the addition of strontium. A component die-cast with the aluminum alloy according to the invention has good fatigue properties. By refining with strontium, the alloy components of aluminum and silicon solidify more uniformly and the gas inclusions can be better distributed. During solidification, a large number of finely distributed small pores are formed in the microstructure and the formation of large single pores is strongly suppressed.
Für die Porositätsreduzierung im Gussbauteil, bei dem es sich insbesondere um ein Zylinderkurbelgehäuse handeln kann, dessen Zylinderlaufbahnen spezifische Anforderungen an die Porenverteilung und -größe stellen, werden der Basislegierungsschmelze AlSi9Cu3 50 bis 200 ppm Strontium, bevorzugt mit 80 bis 100 ppm Strontium zugegeben.For the porosity reduction in the cast component, which can be in particular a cylinder crankcase whose cylinder liners make specific demands on the pore distribution and size, the base alloy melt AlSi9Cu3 50 to 200 ppm strontium, preferably added with 80 to 100 ppm of strontium.
Die erforderliche Gießtemperatur hängt von der eingesetzten Strontiummenge ab, so dass auf die korrekte Gießtemperatur der Aluminiumschmelze in Verbindung mit der Strontiummenge zu achten ist. Aufgrund der Löslichkeit des Sr und dessen Wirksamkeit bezüglich der Porenbildung sollte die Gießtemperatur im Dosierofen oberhalb von 700°C liegen. Bei Gießtemperaturen unter 700°C kommt der vorteilhafte Einfluss von Strontium nicht mehr zum Tragen.The required pouring temperature depends on the amount of strontium used, so that attention must be paid to the correct casting temperature of the aluminum melt in conjunction with the amount of strontium. Due to the solubility of the Sr and its effectiveness in pore formation, the pouring temperature in the metering furnace should be above 700 ° C. At casting temperatures below 700 ° C, the beneficial effect of strontium is no longer relevant.
Die Aluminiumbasislegierung, zu der Strontium in einer Menge von 50 bis 200 ppm zugegeben wird, gehört zu der AlSi9Cu-Legierungsgruppe und wird mit
Mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung lassen sich Zylinderkurbelgehäuse mit porenarmen Zylinderlaufbahnen im Druckguss herstellen, so dass die Zylinderbohrungen mit dem sogenannten „Nanoslide”-Verfahren beschichtet werden können, wobei die dabei nach Endbearbeitung erzielte ca. 0,1 mm dicke Laufbahnschicht keine Einzelporen größer 0,8 mm aufzeigt. Das von der Anmelderin entwickelte „Nanoslide”-Verfahren ist ein Lichtbogen-Draht-Spritz-Verfahren (LDS) aus der Gruppe der thermischen Spritzverfahren und wird zur optimierten Beschichtung der Zylinderlaufflächen genutzt. Nach dem Aufschmelzen von Eisen-Kohlenstoffdrähten durch einen Lichtbogen werden die Metalltröpfchen mit einem Gasstrom auf die Innenwand der Zylinder des Aluminium-Leichtbau-Kurbelgehäuses aufgesprüht. Durch eine sehr feine Endbearbeitung (ein spezielles Spiegelhonverfahren) der so erzeugten ultrafeinen bis nanokristallinen Eisenschicht (nur noch 0,1 bis 0,15 Millimeter dick) entsteht eine fast spiegelglatte Oberfläche mit feinen Poren.With the aluminum alloy according to the invention, cylinder crankcases with low-pore cylinder liners can be produced by die casting, so that the cylinder bores can be coated with the so-called "nanoslide" method, whereby the approximately 0.1 mm thick raceway layer obtained after finishing does not have any individual pores larger than 0.8 mm. The applicant's "Nanoslide" process is an arc-wire-spray process (LDS) from the group of thermal spray processes and is used for optimized coating of the cylinder surfaces. After the melting of iron-carbon wires by an arc, the metal droplets are sprayed with a gas stream on the inner wall of the cylinder of the aluminum lightweight crankcase. By means of a very fine finish (a special mirror honing process) of the ultrafine to nanocrystalline iron layer (only 0.1 to 0.15 millimeters thick), an almost mirror-smooth surface with fine pores is created.
Da vor der Beschichtungsoperation die Oberfläche der Zylinderbohrungen mittels Hochdruckwasserstrahlens oder mechanisch aufgeraut wird, werden die oberflächennahen Poren in der Zylinderbohrung geöffnet und führen bei einer Überschreitung des Grenzwertes für die Porengröße zum Ausschuss. Durch die Zulegierung bzw. Veredelung der Basislegierungsschmelze mit Strontium verteilen sich die Gaseinschlüsse besser und es entstehen unkritische, fein verteilte Poren, es wird eine bessere und gleichmäßigere Porenverteilung im Bauteil erreicht.Since the surface of the cylinder bores is roughened by means of high-pressure water jet or mechanically before the coating operation, the near-surface pores in the cylinder bore are opened and result in excess of the limit value for the pore size to rejects. By alloying or refining the base alloy melt with strontium, the gas inclusions distribute better and uncritical, finely distributed pores are formed, a better and more uniform pore distribution in the component is achieved.
Durch die erfindungsgemäße mit Strontium veredelte Aluminiumlegierung kann der Ausschuss schon mit Standardgießtechnik mit identischen Gießparametern von 50% (ohne Sr) auf 10% (mit Sr) reduziert werden.The strontium-refined aluminum alloy according to the invention makes it possible to reduce the scrap to 10% (with Sr) even with standard casting technology with identical casting parameters of 50% (without Sr).
Die Ausschussrate von 10% mit der Sr-veredelten Aluminiumlegierung kann in Kombination mit weiteren gießtechnischen Maßnahmen wie der Formentlüftung, weiterentwickelten Pinolen für Zylinderbohrungen auf 1% gesenkt und damit prozessfähig gebracht werden. Die Optimierungen der Gießtechnik beinhaltet dabei eine Verbesserung der partiellen Entlüftung oder Temperierung oder beides im Zylinderlaufbahnbereich durch die Pinolen und eine autarke Vakuumanlage zur Erzeugung eines leistungsstarken Vakuums unter 10 mbar mit entsprechender Messtechnik.The scrap rate of 10% with the Sr-refined aluminum alloy can be lowered to 1% in combination with further casting measures, such as mold venting, advanced quills for cylinder bores, and thus made processable. The optimizations of the casting technology include an improvement of the partial venting or tempering or both in the cylinder barrel area through the sleeves and a self-sufficient vacuum system for generating a high-performance vacuum below 10 mbar with appropriate measurement technology.
Mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung kann für die Serienproduktion, beispielsweise von buchsenlosen Kurbelgehäusen, auf das im Vergleich zu Sand- oder Kokillengussverfahren bis zu 50 bis 70% billigere Druckgussverfahren zurückgegriffen werden, da sich mit der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung sich die Porenverteilung im Gefüge signifikant ändert bzw. verbessert.With the aluminum alloy according to the invention can be used for mass production, such as bush-less crankcases, compared to sand or Kokillengussverfahren up to 50 to 70% cheaper die-casting, since with the aluminum alloy according to the invention, the pore distribution in the microstructure changes significantly or improved ,
Nachfolgend wird beispielhaft ein Vergleich zwischen einem Zylinderkurbelgehäuse aus einer erfindungsgemäßen Legierung und einem aus einer Standardlegierung dargelegt.The following is an example of a comparison between a cylinder crankcase of an alloy according to the invention and one of a standard alloy.
Dabei wird eine zur Beschichtung vorgesehene Zylinderlaufbahn des Zylinderkurbelgehäuses nach Bearbeitung durch Hochdruckwasserstrahlen mittels eines Kamerasystems von der Firma Hommel überprüft.In this case, provided for coating a cylinder bore of the cylinder crankcase after processing by high pressure water jets by means of a camera system by the company Hommel.
Eine Porenbewertung erfolgt nach der DBL 4949 Porenklasse 1.2. Porenklassen stellen standardisierte Porengrößen, Porenverteilung und Porenhäufigkeit für Bauteile dar und beziehen sich auf gießtechnische Ungänzen wie Poren und Lunker auf den bearbeiteten Oberflächen. Porenklassen werden in bearbeiteten, funktionsrelevanten Bereichen eines Bauteils wie den Zylinderlaufbahnen angewendet.A pore rating is based on the DBL 4949 pore class 1.2. Pore classes represent standardized pore sizes, pore distribution and pore frequency for components and refer to casting technical discontinuities such as pores and voids on the machined surfaces. Pore classes are used in machined, functionally relevant areas of a component such as the cylinder liners.
Porenklasse 1.2 kennzeichnet sich durch Porendurchmesser von maximal 1,2 mm, Porenabstände von minimal 1,2 mm, einer Porenverlustfläche von maximal 5,0% und Ersatzflächen von maximal 1,1 mm2. Ersatzflächen für den Porendurchmesser werden für die automatisierte Erfassung und Auswertung entsprechend festgelegt. So können Poren/Mikrolunker erfasst werden, deren geometrische Ausbildung nicht rund ist. Pore class 1.2 is characterized by pore diameters of maximum 1.2 mm, pore spacings of a minimum of 1.2 mm, a pore loss area of not more than 5.0% and replacement surfaces of a maximum of 1.1 mm 2 . Replacement surfaces for the pore diameter are set accordingly for automated recording and evaluation. Thus, pores / micropipes can be detected whose geometric design is not round.
Einzelporen wurden ab einer Größe > 0,2 mm2 aufgezeichnet. Liegen Poren mit einer Ersatzfläche von mehr als 1,1 mm2 vor, ist das Bauteil nicht in Ordnung.Single pores were recorded from a size> 0.2 mm 2 . If there are pores with an equivalent area of more than 1.1 mm 2 , the component is not in order.
Bei beiden Versuchen werden bei Gießen eines Zylinderkurbelgehäuses bis auf die eingesetzte Legierung identische Gießparameter verwendet.In both experiments, identical casting parameters are used when casting a cylinder crankcase except for the alloy used.
Bei der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit Strontiumveredelung wurde eine Porosität (Einzelpore bzw. Porennest) pro Bauteil von durchschnittlich 70 Stk. festgestellt. Alle 19 von 19 Zylinderkurbelgehäusen sind in Ordnung. In den Vergleichsproben, die eine Aluminiumlegierung ohne Strontiumveredelung verwendet, liegt die Porosität (Einzelpore bzw. Porennest) pro Bauteil bei durchschnittlich 213 Stk., lediglich 8 von 22 Zylinderkurbelgehäusen sind in Ordnung.In the case of the aluminum alloy with strontium coating according to the invention, a porosity (single pore or pore nest) per component of an average of 70 pieces was determined. All 19 of 19 cylinder crankcases are fine. In the comparative samples, which use an aluminum alloy without strontium finishing, the porosity (single pore) per component averages 213 pieces, only 8 out of 22 cylinder crankcases are in order.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- „Al-Gusslegierungen mit erhöhter Warmfestigkeit für Pkw-Motorkomponenten”, Giesserei Praxis, Druckguss, herausgegeben von Schiele und Schön, 1/2008, S. 16 bis 18 [0006] "Cast Alloys with Increased Heat Resistance for Car Engine Components", Foundry Practice, Die Casting, Published by Schiele and Schön, 1/2008, pp. 16 to 18 [0006]
- DIN EN 1706 (06-2010) [0015] DIN EN 1706 (06-2010) [0015]
- EN AC-AISi9Cu3(Fe) [0029] EN AC-AISi9Cu3 (Fe) [0029]
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