DE1483183C - Verwendung eines schwarzen Tempergusses als Werkstoff für die Herstellung von Wechselstromerzeugern von Kraftfahrzeugen - Google Patents
Verwendung eines schwarzen Tempergusses als Werkstoff für die Herstellung von Wechselstromerzeugern von KraftfahrzeugenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines schwarzen Tempergusses hoher magnetischer Induktion
als Werkstoff für die Herstellung von Wechselstromerzeugern von Kraftfahrzeugen.
Es ist bekannt, daß Gußeisen und Stahlguß nur bedingt verwendungsfähig sind, wenn als wesentliche
Eigenschaft hohe magnetische Induktion verlangt wird. Ganz allgemein haben sich Gußeisen und Stahlguß
als unzureichend für solche Verwendungszwecke erwiesen, bei denen die magnetische Induktion von
Bedeutung ist. Dies ist insofern von Nachteil, als Stähle mit hohem Siliciumgehalt, die normalerweise
für elektrische und magnetische Zwecke verwendet werden, nicht in die Endform gegossen werden können,
sondern gewalzt oder auf andere Weise bearbeitet werden müssen.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines schwarzen Tempergusses, bestehend aus 0,5% bis
1,15% Kohlenstoff, 2,5% bis 4,5% Silicium, bis 0,05% Chrom, bis 0,03% Schwefel, bis 0,05% Phosphor, bis
0,6% Mangan und bis 0,05% Magnesium, Rest Eisen mit den üblichen Verunreinigungen, wobei der Kohlenstoff
in Form von praktisch perlitfreiem Ferrit und Temperkohle vorliegt und eine magnetische Induktion
von wenigstens 16 230 Gauß bei 80 Amperewindungen/cm erreicht wird, als Werkstoff für die Herstellung
von Wechselstromerzeugern von Kraftfahrzeugen.
Der Temperguß muß wie üblich wärmebehandelt oder einer modifizierten Wärmebehandlung unterworfen
werden, die bewirkt, daß der Kohlenstoff getempert wird und der Guß danach im wesentlichen
vollständig frei von gebundenem Kohlenstoff und flockigem Graphit ist. Die Schmelze wird mit Hilfe
eines inerten Gases gerührt, so daß etwa vorhandener Sauerstoff mit Silicium und/oder Magnesium reagiert
und als Schlacke vor dem Gießen abgetrennt wird. Es ist wichtig, daß die Schmelze im wesentlichen frei
von Sauerstoff und Oxyden ist und daß Schwefel und Phosphor auf die oben angegebenen Gehalte reduziert
werden. Die erforderliche Reinigung kann durch Zusetzen eines Desoxydationsmittels (Silicium und/
oder Magnesium) in die Schmelze zusammen mit Stickstoff oder einem anderen Inertgas erreicht werden,
wobei das Schmelzbad von dem Gas durchgerührt und die Reaktion mit dem Sauerstoff des Bades
gefördert wird. Beim Durchführen dieser Verfahrensmaßnahme ist es wichtig, daß bei der Verwendung
von Magnesium die richtige Magnesiummenge zugeführt wird, so daß nicht mehr als der oben angegebene
Magnesiumgehalt im Guß verbleibt. Es wurde gefunden, daß Magnesium als Stabilisator von Kohlenstoff
innerhalb des oben angegebenen Bereiches wünschenswert, jedoch nicht unbedingt erförcteflich
ist. . ~~=~~* *-■-■■
Als übliche Verunreinigungen sind solche Elemente anzusehen, die üblicherweise durch Zusatz von Schrott
in die Schmelze gelangen. Diese Verunreinigungen können Nickel, Chrom, Kupfer, Zinn, Aluminium,
Bor, Calcium u. dgl. sein, jedoch sollen die Anteile an Chrom 0,05% und die Anteile an Nickel oder Kupfer
0,5% nicht überschreiten.
Zunächst wurde eine Rohguß-Mischung mit einer geeigneten Grundzusammensetzung hergestellt. Diese
Mischung wurde aus dem Schmelzofen bei einer Temperatur zwischen 1580 und 15900C in eine 500 kg
fassende Gießpfanne abgestochen. Der Schmelze in der Gießpfanne wurde feinkörniges Ferrosilicium zugesetzt,
um den gewünschten Siliciumgehalt einzustellen. Stickstoff oder ein anderes inertes Gas wurde
hierauf in die Gießpfanne durch ein Kohlenstoffrohr oder ein anderes hitzebeständiges Rohr, wie z. B. ein
Rohr aus keramischem Werkstoff eingeleitet, um die Schmelze durchzurühren. Im Bedarfsfall wurde reine
Magnesiumkügelchen dem Stickstoff oder dem inerten Gasstrom in einer Menge zugesetzt, die ausreichte,
um den gewünschten Magnesiumendgehalt einzustellen. Die Schmelze wurde hierauf ohne weitere Behandlung
vergossen. Die Gußstücke wurden einer bei Temperguß üblichen Wärmebehandlung unterworfen.
Die erste Glühstufe der Temperkohlebildung wurde in etwa 3 Stunden bei einer Temperatur von 8700C
erreicht. Die Gußstücke wurden dann in Luft auf 700° C abgekühlt und auf dieser Temperatur 5 Stunden
lang gehalten, wonach sie in Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wurden. Sobald die Gußstücke kalt genug
waren, wurde ein Ring aus jedem Stück gedreht. An
. diesen Ringen wurde die magnetische Induktion in Abhängigkeit von der Feldstärke gemessen. Die
Meßergebnisse mit diesen Ringen aus dem erfindungsgemäß zu verwendenden Temperguß wurden mit
solchen an üblichem Temperguß , (Bezeichnung »A« und »B«) sowie an SAE 1006-Stahl ermittelten ver-
65 glichen.
Die Gußstücke, die aus schwarzem Temperguß in der angegebenen Zusammensetzung und Wärmebehandlung
hergestellt wurden, zeigten eine magnetische
Induktion, die ebenso groß oder sogar noch größer als die von SAE 1006-Stahl ist. Die Werte, die die Vergleiche
darstellen zwischen üblichem Temperguß (»A« und »B«) und SAE 1006-Stahl sowie dem erfindungsgemäß
zu verwendenden Temperguß sind aus F i g. 1 zu ersehen. ■ Ein Vergleich dieser Werte
zeigt, daß der erfindungsgemäß zu verwendende
schwarze Temperguß Induktionseigenschaften hat, die denen von üblichem Temperguß weit überlegen
sind und die mit den Eigenschaften von magnetischen gewalzten Silicium-Stählen vergleichbar oder diesen
auch überlegen sind.
Die Proben, mit denen die Meßwerte in Fig. 1
erhalten wurden, haben folgende Zusammensetzungen:
| ■ -■ | C | Tabelle I | Mn | S | Mg | /.- ' .'■■ | Magnetische Induktion > k Gauß |
bei 80 | 16,76 | |
| Material | bei 16 | Ampere-Windungen | 17,62 | |||||||
| Kurve | Si | Cr | je Zentimeter (Aw/cm) | 17,58 | ||||||
| 0,78 | 0,45 | 0,026 | 0,040 | 14,4 | 17,28 | |||||
| ■ ,'-' ■'■ ■ ' ' '■■ ·■ | 0,66 | 0,50 | 0,026 | 0,021 | 14,72 | -14-23 | ||||
| -A | Erfindungsgemäß verwendete | 0,68 | 3,92 | 0,46 | 0,024 | . 0,040 - | 0,027 | 14,42 | 16,42 | |
| B | Zusammensetzungen von | 0,50 | 3,27 | 0,50 | 0,024 | 0,021 | 0,035 | - 14,58 | 15,42 | |
| C | schwarzem Temperguß | 1,10 | 3,26 | 0,48 | 0,Ό28 | 0,035 | 0,042 | 13,65 | 14,19 | |
| D | 0,08 | 3,06 | 0,35 | 0,04 | 0,041 | 13,4 | ||||
| E | . SAE 1006-Stahl''■ | 2,18 | 3,13 | 0,30 | 0,063 | keines | '0,038 | 12,47 | ||
| F_ | üblicher Temperguß »A« - | 2,60 | 0,28 | 0,048 | keines | 11,23 | ||||
| G | üblicher Temperguß »B« | 1,52 | 0,03 | |||||||
| 1,72 | 0,03 | |||||||||
Ein Zusatz von Magnesium. ist nur notwendig,
wenn das Kohlenstoffäquivalent (Kohlenstoffäquivalent = Kohlenstoff + 1/3 (Silicium + Phosphor)
mehr als 2,25 beträgt.
. Beispiel 2
Eine Schmelze in der gewünschten Grundzusammensetzung wurde aus dem Ofen bei einer Temperatur
zwischen 1580 und 159O0C in eine 500 kg fassende
Gießpfanne abgestochen. Der Schmelze wurde feinkörniges Ferrosilicium in der Gießpfanne zugesetzt,
um den gewünschten. Siliciumgehalt einzustellen. Die Schmelze wurde dann ohne weitere Behandlung vergossen.
Die Gußstücke wurden in der gleichen Weise, wie vorher beschrieben, wärmebehandelt.
Die magnetische Induktion wurde wie im Beispiel 1 bestimmt:
| Si | Mn | S | Tabelle II | • | Mg | I | . Cr · | Magnetische Induktion | bei 16 | bei 80 · | 14,23 | 17,01 | |
| — ■ ' | k Gauß | Ampere-Windungen je Zentimeter | 14,16 | 16,5 | |||||||||
| ■ "..-— | (Aw/cm) | ■ ■ . , 14,42 ■.; | 16,9 | ||||||||||
| C ; | 3,68 | 0,53 | 0,024 | 13,95 | , 16,43 | ||||||||
| 3,47 | 0,45 | 0,041 | 0,038 | ||||||||||
| 3,15 | 0,43 | 0,033 | ■—.'■■ .·■■. | ||||||||||
| 0,51 | 3,26 | 0,42 | 0,036 | —--.'·"·"■ | |||||||||
| 0,63 | |||||||||||||
| 0,95 | |||||||||||||
| 1,10 | |||||||||||||
Der schwarze Temperguß hat sich als besonders geeignet für den Ersatz von Silicium-Stahl bei der
Herstellung von Wechselstromerzeugern von Personenwagen, Lastwagen u. dgl. erwiesen, wofür sich üblicher
Temperguß bisher nicht eignete.
Es ist wesentlich, daß keine Kaltbearbeitung der Gußstücke "nach der Wärmebehandlung stattfindet.
Wenn irgendeine Kaltbearbeitung erforderlich ist, muß die Wärmebehandlung wiederholt werden, so
daß das Gefüge, das durch die Bearbeitung verändert ' wurde, wiederhergestellt wird.
In F i g. 2 ist ein Gefügebild in lOOfacher Vergrößerung der oben mit »E«. bezeichneten Probe nach einer
Wärmebehandlung wiedergegeben. In F i g. 3 ist ein Gefügebild der oben mit »C« bezeichneten Probe nach
einer Wärmebehandlung wiedergegeben. Es wird hervorgehoben, daß in beiden Fällen der Kohlenstoff'in
Form von perlitfreiem Ferrit und Temperkohle erscheint, die typisch für den erfindungsgemäß zu verwendenden
Temperguß ist. '. '
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verwendung eines schwarzen Tempergusses, bestehend aus -
0,5 bis 1,15% Kohlenstoff,
2,5 bis 4,5% Silicium,
bis 0,05% Chrom,
bis 0,03% Schwefel,
bis 0,05% Phosphor,
bis 0,6% Mangan und
bis 0,05% Magnesium,
Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen,
wobei der Kohlenstoff in Form von praktisch perlitfreiem Ferrit und Temperkohle vorliegt und
eine magnetische Induktion von wenigstens 16 230 Gauß bei 80 Amperewindungen/cm erreicht
wird, als Werkstoff für die Herstellung von Wechselstromerzeugern von Kraftfahrzeugen.
2. Verwendung eines schwarzen Tempergusses nach Anspruch 1, bestehend aus
0,65 bis 1% Kohlenstoff,
2,5 bis 3,5% Silicium,
bis 0,05% Chrom,
bis 0,008% Schwefel, ■ .
bis 0,05% Phosphor,
bis 0,3% Mangan und
bis 0,05% Magnesium, ■
Rest Eisen mit üblichen Verunreinigungen,
für den in Anspruch 1 genannten Zweck.
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