DE1201562B

DE1201562B -

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Publication number: DE1201562B
Application number: DE19591201562
Authority: DE
Priority date: 1959-01-22
Filing date: 1959-01-22
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE1201562C2

Description

Verwendung von Al-Mg-Si-Legierungen zur Herstellung von porenarmen Druckgußteilen Bei der Herstellung von Druckgußteilen aus AlMg-Legierungen, deren Schmelzung besonders aus Schrott verschiedener Qualität erfolgte, wird mit dem sehr hohen Ausschuß von fast 50 "/, gerechnet. Nach einem bekannten Verfahren wurde gefunden, daß die Ausschußursache in der Verunreinigung der Al Mg-Legierungen mit bis zu 5 0/, Silizium besteht und durch Zusetzen von Elementen der Titangruppe in Mengen von 0,05 bis 1 "/, der schädliche Einfluß des Siliziums beseitigt bzw. der Ausschuß auf 6 "/, herabgesetzt werden kann. Dieses Verfahren betrifft AI-Legierungen, die außer bis zu 5 11/0 Silizium noch 3 bis 15 0/, Magnesium, 0,1 bis 20/, Mangan, 0 bis 20/, Eisen und 0 bis 10/, Kupfer enthalten.Use of Al-Mg-Si alloys for the production of low-pore die-cast parts In the production of die-cast parts from AlMg alloys, which were melted from scrap of various quality, a very high scrap of almost 50 "is expected. According to a known one the method has been found that the reject cause Mg alloys, consists in the contamination of the Al with up to 5 0 / silicon and eliminated by the addition of elements of the group titanium in amounts of 0.05 to 1 "/ the adverse influence of the silicon or the scrap can be reduced to 6 "/,. This process applies to Al alloys which, in addition to up to 5 11/0 silicon, also contain 3 to 15 0 /, magnesium, 0.1 to 20 /, manganese, 0 to 20 /, Contain iron and 0 to 10 /, copper.

Nach einem anderen Verfahren wurde vorgeschlagen, Druckgußlegierungen mit 7 bis 10 % Magnesium, 1,6 bis 3 "/,) Silizium, vorzugsweise 2 0/, Silizium, herzustellen, die durch Beizen eine saubere helle Oberfläche erhalten, bzw. die Herstellung einer festhaftenden Schutzschicht.According to another method, it has been proposed to produce die-cast alloys with 7 to 10% magnesium, 1.6 to 3 "/,) silicon, preferably 2 0 /, silicon, which obtain a clean, bright surface by pickling, or the production of a firmly adhering one Protective layer.

Während das erstgenannte bekannte Verfahren die Verwendung von AIM-Legierungen in der Druckgießerei ermöglicht, deren unerwünschte Siliziumgehalte durch Schrottverwendung in unkontrollierbaren Grenzen schwanken, sieht das zweitgenannte Verfahren neben 7 bis 100/, Magnesium eine Gattierung von vorzugsweise 20/, Silizium vor, wobei die erzeugten glatten, warmrißfreien Druckgußteile ihre besondere Zusammensetzung zum Zweck der Herstellung besonders dekorativ wirkender Beizung erhalten.While the first-mentioned known method enables the use of AIM alloys in die casting, the undesired silicon content of which fluctuates within uncontrollable limits due to the use of scrap, the second-mentioned method provides 7 to 100 /, magnesium in addition to a type of preferably 20 /, silicon, with the generated smooth, hot-crack-free die-cast parts received their special composition for the purpose of producing particularly decorative stain.

Weiter Untersuchungen wurden mit Aluminiumlegierungen der quasibinären (AIMg,Si) Zusammensetzung 8,3 0/, Magnesium, 4,5 % Silizium, Rest Aluminium bekannt. Auch werden versuchsweise Aluminiumlegierungen mit 10,8 "/, Magnesium und 4,5 11/0 Silizium bzw. 12,5 "/, Magnesium und 7,0 0/0 Silizium neben Aluminiumlegierungen mit 4 bis 70/, M.agnesium und bis zu 2,5 0/0 Silizium in Gegenwart von Kupfer, Nickel bzw. Eisen auch für warmfeste Zwecke hergestellt. Ihre industrielle Anwendung hingegen unterblieb mit Ausnahme der letzten Gruppe, wahrscheinlich zufolge ihrer damals ungünstigen Beurteilung, auch war nicht beabsichtigt, mit diesen Legierungen Druckguß zu fertigen.Further investigations have been made with aluminum alloys of the quasi-binary (AlMg, Si) composition 8.3 % , magnesium, 4.5% silicon, the remainder being aluminum. Aluminum alloys with 10.8 "/, magnesium and 4.5 11/0 silicon or 12.5 " /, magnesium and 7.0 0/0 silicon, in addition to aluminum alloys with 4 to 70 /, magnesium and up to to 2.5% silicon in the presence of copper, nickel or iron also produced for heat-resistant purposes. Their industrial application, however, was not carried out with the exception of the last group, probably due to their unfavorable assessment at the time, and it was not intended to use these alloys to produce die-castings.

Durch gründliche Untersuchungen, insbesondere an Druckguß, wurde nun erfindungsgemäß gefunden, daß ausgezeichnete Eigenschaften mit AlMg Si-Legierungen erhalten werden, deren Gehalte an Silizium und Magnesium den Konzentrationen der Schmelzrinne zwischen den beiden aluminiumreichen ternären Eutektika im System AlMg Si entsprechen, begrenzt durch 13 0/, Silizium einerseits und 15 "/, Magnesium andererseits. Nach dieser im Gegensatz zur bisherigen Verfahrensweise stehenden Erkenntnis ist zur Verbesserung der Druckgußproduktion der Siliziumgehalt der magnesiumhaltigen Legierungen beträchtlich zu erhöhen. Die Arbeitsanweisung zur Herstellung derartiger Legierungen bzw. zu verwendenden Legierungen unterscheidet sich von bisherigen Vorschlägen dadurch, daß in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehende Gehalte an Silizium und Magnesium zulegiert werden. Die Konzentration an Silizium und Magnesium sind etwa die in der Tafel 1 gezeigten: Tafel 1 13,0 % Si 4,5 0/, Mg 10 o/' si 5 % Mg 7,5 o/' si 6 0/0 Mg 5 0/, Si 7,5 o/' Mg 4 0/, Si 8,5 0/, Mg 2,7 % Si 10 o/') Mg 2,0 0/, Si 12 0/0 Mg 1,5 o/' si 15 0/, Mg Die durch die Schmelzrinne bestimmten Gehalte an Magnesium und Silizium sollen vorzugsweise nicht mehr als um 0,501, unter- oder überschritten werden, wenn auch mit dieser Abweichung lediglich eine Arbeitsanweisung erfolgt. Eine nahe der Schmelzrinne und etwa parallel dazu verlaufende Abweichung der Konzentrationen, also gleichläufig zur Schmelzrinne, ist für die Produktion von Druckgußteilen noch geeignet. Der Richtwert für den Silizium- und Magnesiumgehalt wird aber immer durch die Schmelzrinne zwischen den ternären Eutektika bestimmt.Through intensive studies, especially on die casting, has now been found according to the invention that excellent properties with AlMg Si alloys are obtained whose contents correspond to silicon and magnesium the concentrations of the melt channel between the two aluminum-rich ternary eutectics in the system AlMg Si, bounded by 13 0 /, Silicon on the one hand and 15 "/, magnesium on the other. According to this knowledge, which is in contrast to the previous procedure, the silicon content of the magnesium-containing alloys must be increased considerably in order to improve the die-casting production Proposals by adding proportions of silicon and magnesium in a certain ratio to one another. The concentrations of silicon and magnesium are approximately as shown in Table 1: Table 1 13.0% Si 4.5 %, Mg 10 o / si 5 % Mg 7.5 o / si 6 0/0 mg 50 %, Si 7.5% Mg 4 0 /, Si 8.5 0 /, Mg 2.7% Si 10 o / ') Mg 2.0 0 /, Si 12 0/0 Mg 1.5 o / ' si 15 o /, mg The magnesium and silicon contents determined by the melting channel should preferably not be exceeded or fallen below by more than 0.501, even if only a work instruction is given with this deviation. A deviation in the concentrations close to and approximately parallel to the melt channel, i.e. in the same direction as the melt channel, is still suitable for the production of die-cast parts. The guideline value for the silicon and magnesium content is always determined by the melt channel between the ternary eutectics.

Während nach dem einen bekannten Verfahren der ungünstige Einfluß zufällig erhaltener hoher Siliziumgehalte durch Gattierung von Titan oder Zirkonium verhindert werden muß, konnten nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag auch bei hohen Siliziumgehalten keine Nachteile gefunden werden. Die für die Druckgußproduktion gefundenen beträchtlichen Vorteile sind dabei als Ergebnis der aufeinander abgestimmten Silizium- und Magnesiumgehalte erzielt worden. Eine zusätzliche weiter unten beschriebene Gattierung von Titan und/oder Zirkonium, gegebenenfalls neben Mangan und Chrom, letztere auch einzeln zulegiert, dienen in der üblichen Weise zur Verbesserung des Korrosionswiderstandes. Bei Anwendung des einen Elementes kann auf das andere verzichtet werden.While according to the one known method, the unfavorable influence Accidentally obtained high silicon contents by adding titanium or zirconium must be prevented, according to the proposal according to the invention, even at high Silicon content no disadvantages are found. The ones for die casting production found considerable advantages are thereby as a result of the coordinated Silicon and magnesium levels have been achieved. An additional one described below Addition of titanium and / or zirconium, possibly in addition to manganese and chromium, the latter, also individually alloyed, are used in the usual way to improve the Corrosion resistance. If one element is used, the other can be dispensed with will.

Die erfindungsgemäß zu verwendenden Zusammensetzungen zeigen bei steigenden Siliziumgehalten fallende Magnesiumgehalte im Sinne der Tafel 1. The compositions to be used according to the invention show decreasing magnesium contents in the sense of Table 1 with increasing silicon contents.

Bei einem Arbeiten nach dem zweiten bekannten Verfahren können die erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen eben nur zufällig und außerdem in einem nur eng begrenzten Gebiet erhalten werden, während mit dem erstgenannten bekannten Verfahren die verbessernde Wirkung eines hohen Siliziumgehaltes verneint wird, ist nach dem zweiten Verfahren der Siliziumgehalt in der Regel außerhalb der Konzentrationen nach Tafel 1 einzustellen.When working according to the second known method, the alloys to be used according to the invention can only be obtained by chance and, moreover, only in a narrowly limited area, while the improving effect of a high silicon content is negated with the first-mentioned known method, while the second method negates the silicon content as a rule to be set outside the concentrations according to Table 1 .

Diese Maßnahme steht aber dem erfindungsgemäßen Vorschlag direkt entgegen. Durch die Forderung einer in der Regel vorzunehmenden Anwendung von Konzentrationen außerhalb der Schmelzrinne können die notwendigen optimalen Eigenschaften nicht erreicht werden.However, this measure is directly opposed to the proposal according to the invention. Due to the requirement that concentrations should generally be used outside of the melt channel, the necessary optimal properties cannot be achieved can be achieved.

Die im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen erstrecken sich im einzelnen auf AlMgSi-Legierungen, deren Magnesiumgehalte nicht restlos zu MgSi gebunden werden und solchen, deren Magnesiumgehalte in der Legierung nur als Mg.Si vorliegen. Der erstere Fall ist mit den magnesiumreichen Konzentrationen nach Tafel 2 gezeigt, der zweite Fall mit den siliziumreicheren Legierungen, deren Magnesium restlos zu Mg,Si gebunden ist, nach Tafel 3. Letztere Legierungen werden durch die Schmelzrinne bestimmt, die vom quasibinären Eutektikum Al Mg, Si zum siliziumreicheren ternären Eutektikum führt. Tafel 2 4,0 0/0 Si 8,6 Mg Rest Al 3,5 % Si 9,0 Mg Rest Al 3,3 % Si 9,25 l)/, Mg Rest AI 2,6 % Si 10,3 0/0 Mg Rest Al 2,5 0/,) Si 10,5 % Mg Rest Al 2,0 ()/0 Si 11,9 0/0 Mg Rest Al 1,5 bis 1,0 % Si 14,0 0/0 Mg Rest Al 1,3 bis 0,5 ()/, Si 14,8l)/,M- Rest Al Tafel 3 4,75 % Si 8,25 % Mg Rest Al 6,5 % Si 6,6 "/, Mg Rest Al 7,2 0/0 Si 5,8 l)/, Mg Rest Al 9,4 0/0 Si 5,0 "/, Mg Rest Al 10,85 % Si 5,10/0 Mg Rest AI 13,0 % Si 4,7 0/0 Mg Rest Al Je nach dem Verwendungszweck der Legierungen können diese noch Gehalte an Kupfer, Nickel, Mangan, Zirkonium, Titan, Calcium und Beryllium haben. Der Anteil an Kupfer und Nickel sollte nicht über die in Tafel 4 genannten Werte hinausreichen. Die Elemente, deren Gattierung entweder auf die technologischen Eigenschaften, die Gießbarkeit, das Gefüge oder die Ausbildung des Kornes von Vorteil sind, gibt die Tafel 4 wieder. Tafel 4 Mengen der zulässigen Elemente Element in den Legierungen in den Legierungen Bemerkung nach Tafel 2 nach Tafel 3 Cu 1,501, 2,50/, Die Summe beider Elemente soll unter 75 % der Ni 1,5010 2,5% Summe der zulässigen Prozentgehalte liegen Mn 0,5010 0,5% Cr 0,5()1, 0,50/, 0,30/, Einzeln oder in Kombination. An Zr genügen prak- Zr 0,30/0 tisch Mengen < 0,10/0. Ti in Mengen etwa von Ti 0,30/, 0,30/, 0,1501, Ca 1,20/0 1,20/0 maximal 0,005 11/0 nur bei sehr hohem Mg-Gehalt und Be 0,00501, 0,005 O#/0 schwierigen Gußteilen Insbesondere richten sich die Gehalte an Mangan, Chrom, Zirkonium und Titan auch nach dem jeweiligen Eisengehalt, während der Calciumgehalt von letzterem unabhängig nur nach dem Verhältnis von Magnesium und Silizium der Schmelze zuzugeben ist. Die Höhe der einzelnen Zusätze muß den Betriebsbedingunen angepaßt werden. Sie sind abhängig von der Einsatzart. Eine Verringerung der Neigung zur Einschlußbildung in den Druckgußteilen wird durch Beryllium bewirkt.The investigations carried out within the scope of the invention extend in detail to AlMgSi alloys whose magnesium contents are not completely bound to MgSi and those whose magnesium contents are only present in the alloy as Mg.Si. The former case is shown with the magnesium-rich concentrations according to Table 2, the second case determined with the silicon-rich alloys, the magnesium, Si is bonded completely to Mg, are according to Table 3. The latter alloys by the melt channel, which from the quasi-binary eutectic Al Mg, Si leads to the silicon-rich ternary eutectic. Table 2 4.0 0/0 Si 8.6 Mg balance Al 3.5% Si 9.0 Mg balance Al 3.3% Si 9.25 l) /, Mg remainder AI 2.6% Si 10.3 0/0 Mg balance Al 2.5 % Si 10.5 % Mg remainder Al 2.0 () / 0 Si 11.9 0/0 Mg balance Al 1.5 to 1.0% Si 14.0 0/0 Mg balance Al 1.3 to 0.5 () /, Si 14.8l) /, M- remainder Al Plate 3 4.75 % Si 8.25% Mg balance Al 6.5% Si 6.6 "/, Mg balance Al 7.2 0/0 Si 5.8 l) /, Mg remainder Al 9.4 0/0 Si 5.0 "/, Mg balance Al 10.85% Si 5.1 0/0 Mg balance Al 13.0% Si 4.7 0/0 Mg balance Al Depending on the intended use of the alloys, these can also contain copper, nickel, manganese, zirconium, titanium, calcium and beryllium. The proportion of copper and nickel should not exceed the values given in Table 4. Table 4 shows the elements, the type of which is advantageous either for the technological properties, the castability, the structure or the formation of the grain. Plate 4 Sets of allowed elements Element in the alloys in the alloys Comment according to table 2 according to table 3 Cu 1.501, 2.50 /, The sum of both elements should be less than 75% of the Ni 1.5010 2.5% sum of the permissible percentages Mn 0.5010 0.5% Cr 0.5 () 1, 0.50 /, 0.30 /, individually or in combination. On Zr, practically Zr 0.30 / 0 table quantities <0.10 / 0. Ti in amounts of about Ti 0.30 /, 0.30 /, 0.1501, Ca 1.20 / 0 1.20 / 0 maximum 0.005 11/0 only with a very high Mg content and Be 0.00501, 0.005 O # / 0 difficult castings In particular, the contents of manganese, chromium, zirconium and titanium also depend on the respective iron content, while the calcium content of the latter is only to be added to the melt depending on the ratio of magnesium and silicon. The amount of the individual additions must be adapted to the operating conditions. They depend on the type of use. A reduction in the tendency to form inclusions in the die-cast parts is brought about by beryllium.

Aus im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen ergab sich eine bisher für industrielle Zwecke nicht genutzte hohe Fließfähigkeit, die um 40 bis 70 % höher liegt, als die bisher maßgeblich angewendeten AlSi-Legierungen aufweisen. Untersuchungen der Warmrißneigungen an sehr sperrigen dünnwandigen Stücken zeigten, daß durch formtechnische Maßnahmen eine Anfälligkeit zu Warmrissen vermieden werden kann, wenn Konzentrationen mit geringeren Magnesiumgehalten aber höheren Siliziumgehalten gewählt werden.Investigations carried out within the scope of the invention revealed a high flowability which was previously unused for industrial purposes and which is 40 to 70% higher than that of the AlSi alloys that have been used to a large extent up to now. Investigations of the tendency to hot cracks on very bulky, thin-walled pieces showed that a susceptibility to hot cracks can be avoided by technical measures, if concentrations with lower magnesium contents but higher silicon contents are selected.

Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen besteht darin, daß Druckgußstücke des vorgeschlagenen Legierungstyps keine Neigung zeigen, bei nachträglicher Erwärmung sogenannte Bläschen oder Warzen zu bilden.The main advantage of the alloys to be used according to the invention is that die castings of the proposed alloy type have no tendency show that so-called vesicles or warts form when subsequently heated.

Die Polierbarkeit dieser Legierungen ist besonders gut. Die Gußstücke zeigen nach dem Polieren einen chromartigen Glanz. Mit besonderem Vorteil lassen sich die aus den er:findungsgemäßen Legierungen hergestellten Druckgußteile anodisch oxydieren und die so erzeugten schichten färben. Auch lassen sich metallische Deckschichten gut aufbringen. Ebenso kann der erfindungsgemäß hergestellte Druckguß hervorragend emailliert werden.The polishability of these alloys is particularly good. The castings show a chrome-like sheen after polishing. With special The die-cast parts produced from the alloys according to the invention can be advantageous anodically oxidize and color the layers created in this way. Metallic Apply top coats well. The die casting produced according to the invention can also be used can be enamelled excellently.

Auch können vorteilhaft die erfindungsgemäß hergestellten Druckgußteile für warmfeste Zwecke verwendet werden.The die-cast parts produced according to the invention can also be advantageous used for heat-resistant purposes.

Claims

Claims: 1. Use of AlMgSi alloys with such contents of magnesium and silicon that they roughly correspond to the melt channel between the two ternary aluminum-rich eutectics of the ternary system, limited by 13 0 /, silicon on the one hand and 15 0 /, magnesium on the other Production of low-pore die-cast parts that remain free of warts even when subsequently heated.

2. Use of AlMgSi alloys of the composition mentioned in claim 1 , which also contain up to 0.5% manganese, up to 0.5 % chromium, up to 0.3% titanium and up to 0.3% zirconium, contained individually or in groups for the purpose mentioned in claim 1. 3. Use of AlMgSi alloys of the compositions mentioned in the preceding claims, which also contain up to 2.50 /, copper and / or nickel for the purpose mentioned in claim 1. 4. Use of AlMgSi alloys of the compositions mentioned in the preceding claims, which can additionally contain up to 1.20 % calcium and up to 0.0501% beryllium for the purpose mentioned in claim 1. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 041 697; French Patent No. 1 004 523; VDI-Zeitschrift, Vol. 97 (1955), p. 1283; Atlas Metallographieus (H. H anemann and A. S chra d s), Vol. Ill, Part 2 (ternary alloys of aluminum), page 130.