DE1060606B

DE1060606B - Verfahren zum Aushaerten von Werkstuecken aus Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: DE1060606B
Application number: DE19561060606D
Authority: DE
Inventors: Dr Hermann Kessler
Original assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Current assignee: Aluminiumwerke Nuernberg GmbH
Priority date: 1956-08-14
Filing date: 1956-08-14
Publication date: 1959-07-02

Description

INTERNAT. KL. C 22 f

PATENTAMT

A 25482 VI/4Od

A N ME LDETAG: 14. AUGUST 1956

B EKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

2. JULI 1959

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Aushärten von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen durch Wärmebehandlung. Es ist bei Konstruktionsteilen und anderen Werkstücken aus Stahl bekannt, besonders hoch beanspruchte Teile des Werkstückes, die eine extreme Härte aufweisen sollen, einer besonders starken Aushärteglühung zu unterwerfen. Beispielsweise wird das Werkstück nach Durchführung eines Lösungsglühprozesses und einer Abschreckung einer partiellen Glühung der in Betracht kommenden Teile unterzogen. Infolge der hohen Temperatur der Aushärteglühung und des dadurch gegebenen starken Temperaturgefälles zu denjenigen Teilen des Werkstückes, die keine hohe Härte erlangen sollen, werden jedoch diese Teile bei der partiellen Aushärteglühung von Stahl ebenfalls verhältnismäßig hoch erhitzt, es sei denn, daß bei besonders gestalteten Werkstücken, z. B. bei großer Längenausdehnung, wie bei Schub-Stangen, oder durch Querschnittsverringerungen der Wärmeübergang von der Glühstelle zu den übrigen ao Teilen des Werkstückes behindert ist.

Auch bei Werkstücken aus Al-Si-Legierungen, z. B. bei Kolben, ist vorgeschlagen worden, die Werkstücke im ganzen einem Lösungsglühprozeß zu unterwerfen, dann abzuschrecken und anschließend durch Anlassen in einem Flüssigkeitsbad auszuhärten.

Die Erfindung bezweckt, eine partielle hohe Aushärtung auch bei Werkstücken aus Aluminiumlegierungen, insbesondere bei Gußteilen aus übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen zu ermögliehen. Bei Aluminiumlegierungen liegen die Verhältnisse wesentlich anders als bei Werkstücken aus Stahl, weil die Schmelztemperatur bzw. Erweichungstemperatur der Aluminiumlegierungen verhältnismäßig niedrig liegt und die Wärmeleitfähigkit etwa das Doppelte von Stahl beträgt. Es ist daher nicht oder nur in sehr geringem Maße möglich, mit den z. B. bei Stahl bekannten Maßnahmen eine partielle Aushärtung bei Werkstücken aus Aluminiumlegierungen zu erzielen.

Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten überwunden und ein partielles Aushärten auch bei Werkstücken aus Aluminiumlegierungen dadurch ermöglicht, daß zunächst das Werkstück, wie bekannt, im ganzen einem Löisungsglühprozeß unterworfen, dann im ganzen abgekühlt bzw. abgeschreckt und hiernach erfindungsgemäß beim Warmaushärten in Nachbarschaft derjenigen Teile des Werkstückes, die eine besonders hohe Härte erlangen sollen, ein oder mehrere Infrarotstrahler angeordnet, deren Wärmestrahlung auf die betreffenden Teile gerichtet wird. Versuche haben bestätigt, daß es durch die partielle Aushärtung mittels Infrarotbestrahlung, sogar bei Werkstücken, wie z. B. Zylinderblöcken für Verbrennungskraft-Verfahren

zum Aushärten von Werkstücken
aus Aluminiumlegierungen

Anmelder:

Aluminium werke Nürnberg G.m.b.H.,
Nürnberg, Nopitschstr. 67

Dr. Hermann Keßler, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

maschinen, gelingt, eine hohe Härte der Zylinderlaufflächen zu erzielen, ohne daß die in verhältnismäßig geringem Abstand davon liegenden Teile des Zylinderblocks, wie Kühlrippen, Befestigungsflansche u. dgl., eine wesentliche Steigerung der Härte aufweisen, die gerade bei diesen Teilen wegen der zunehmenden Sprödigkeit recht unerwünscht wäre.

Als Beispiel seien die Ergebnisse bei der Behandlung eines aus übereutektischer Aluminium-Silizium-Gußlegierung mit etwa 17'%> Siliziumgehalt bestehenden Zylinders für einen luftgekühlten Einzylindermotor angegeben. Der gesamte Gußkörper zeigte nach dem Lösungsglühen und dem Abschrecken Ausgangshärtewerte (Brinell) von 107 kg/mm². Der Zylinder weist eine konstante Wandstärke von etwa 10 mm auf. Die vorstehenden Kühlrippen hatten eine Höhe von maximal 30 mm. Auch der Aufnahmebund ragte um dieses Maß über die reine Zylinderwandstärke hervor. Nach erfindungsgemäßer partieller Wärmeauslagerung ergaben sich auf der Zylinderlauffläche Härtewerte um 170 kg/mm². Die Zylinderaußenwand hatte dagegen nur 150 kg/mm². Der Härtewert erniedrigte sich mit steigender Entfernung von der aufgeheizten Zylinderlauffläche etwa um weitere 20 Brinelleinheiten bis auf 128 kg/mm² an der Außenseite des Aufnahmebundes und an den Kühlrippen.

Da bei geringeren Härtewerten eine geringere Versprödung und hohe Dehnung des Werkstoffes vorliegt, geht aus diesem Beispiel hervor, daß der Vorteil einer guten Laufflächenausbildung durch das erfindungsgemäße Verfahren mit dem Vorteil einer guten Verankerbarkeit der außenliegenden duktilen Gußteilpartien verbunden ist. Die Tiefenwirkung der Aushärtung ist also infolge der Anwendung von Infrarotstrahlung trotz der hohen Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumlegierungen verhältnismäßig gering und

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im wesentlichen auf diejenige Zone bzw. auf diejenigen Flächenteile des Werkstückes beschränkt, für welche eine hohe Härte erwünscht ist.

Bei der Behandlung von Werkstücken mit Ausnehmungen, deren Fläche eine besondere Härte aufweisen soll, z.B. der Laufflächen von Zylinderblöcken, wird die Anordnung bei Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zweckmäßig so getroffen, daß ein z. B. stabförmiger Infrarotstrahler in der Mittelachse des Hohlraumes angeordnet wird, wie dies in Fig. 1 schematisch dargestellt ist. Dort ist ein Leichtmetallzylinder 1 mit dem Aufnahmebund 2 und den Kühlrippen 3 gezeichnet, bei welchem der z. B. elektrisch beheizte stabförmige Infrarotstrahler 4 sich in der Mittelachse des Zylinders erstreckt.

Fig. 2 ist die Draufsicht auf eine Ventildichtungsfläche 6 mit der Befestigungsplatte 5 eines Zylinderkopfes. Die schräg schraffierte Zone um die beiden Ventilöffnungen 7 ist nach dem oben beschriebenen Verfahren partiell hoch ausgehärtet. In diesem Fall wird zweckmäßig ein auf den betreffenden Teil der Ventildichtungsfläche 6 aufgelegter plattenförmiger Infrarotstrahler angewendet, dessen Umrißform bzw. Grundriß durch die strichpunktierte Linie 8 angedeutet ist.

Eine besondere Form hoch ausgehärteter Partien kann aber auch durch Anwendung ausgesparter Abschirmschablonen erreicht werden, welche zwischen Strahler und zu härtendem Werkstück eingefügt werden. In besonderen Fällen kann ein höherer Härtewertunterschied durch Kühlung abgelegener Partien erreicht werden, wobei durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes Aluminium die besonders hohe Aushärtung auf ganz spezielle Werkstückparlri^i beschränkt werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aushärten von Werkstücken aus Aluminiumlegierungen, insbesondere überj: eutektischen _ Al-Si-Gußlegierungen, wobei das Werkstück lösungsgeglüht, abgeschreckt und durch Anlassen in der Wärme ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Warmaushärten in Nachbarschaft der auszuhärtenden Zonen des Werkstückes Infrarotstrahler angeordnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Werkstücken mit Ausnehmungen, z. B. Laufflächen von Zylinderblöcken, Infrarotstrahler, beispielsweise in Stabform, in dem Zentrum der Ausnehmungen angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß plattenförmige Infrarotstrahler auf die partiell zu härtenden Oberflächenzonen des Werkstückes aufgelegt oder in kurzem Abstand davon angebracht werden, wobei zur Abgrenzung des Einstrahlungsbereiches die Form der Strahler entsprechend bemessen oder bzw. und Abschirmmasken verwendet werden.

,4." Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weich zu haltenden Teile des Werkstückes bei der partiellen Infrarotaushärtung mit Flüssigkeiten oder Gasen gekühlt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 236 812.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 909 559/367 6.