DE1521939C2 - Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen, niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt - Google Patents

Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen, niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt

Info

Publication number
DE1521939C2
DE1521939C2 DE1521939A DE1521939A DE1521939C2 DE 1521939 C2 DE1521939 C2 DE 1521939C2 DE 1521939 A DE1521939 A DE 1521939A DE 1521939 A DE1521939 A DE 1521939A DE 1521939 C2 DE1521939 C2 DE 1521939C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum
silicon
alloy
percent
low friction
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.)
Expired
Application number
DE1521939A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1521939B1 (de
Inventor
Erik Fredrik Barkman
Harold Jefferson Coates
Harold Hammond Chesterfield County Macklin
Gilbert Ralph Richmond Shockley
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.)
Reynolds Metals Co
Original Assignee
Reynolds Metals Co
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 Reynolds Metals Co filed Critical Reynolds Metals Co
Publication of DE1521939B1 publication Critical patent/DE1521939B1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1521939C2 publication Critical patent/DE1521939C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/20—Acidic compositions for etching aluminium or alloys thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B77/00—Component parts, details or accessories, not otherwise provided for
    • F02B77/02—Surface coverings of combustion-gas-swept parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/02—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means
    • F02F1/04—Cylinders; Cylinder heads  having cooling means for air cooling
    • F02F1/06—Shape or arrangement of cooling fins; Finned cylinders
    • F02F1/08—Shape or arrangement of cooling fins; Finned cylinders running-liner and cooling-part of cylinder being different parts or of different material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12—Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • F16C33/121—Use of special materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2203/00—Non-metallic inorganic materials
    • F05C2203/04—Phosphor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49636—Process for making bearing or component thereof
    • Y10T29/49709—Specific metallic composition
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49995—Shaping one-piece blank by removing material
    • Y10T29/49996—Successive distinct removal operations

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Description

45
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt und ungelösten 5°, Siliziumteilchen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung der Arbeitsflächen von aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt hergestellten Motorzylindern, um Arbeitsflächen mit erhöhter Verschleiß-, Anfreß- und 1551 Korrosionsbeständigkeit zu erhalten.
Bei der Kraftfahrzeugindustrie werden die Verbrennungsmotore gewöhnlich in betriebsfähigen Zustand gebracht, indem sie eingefahren werden bzw. indem sie man einlaufen läßt. Das Einfahren dient zur Ermittlung der Bedingungen, unter welchen die Arbeitsflächen der Zylinder bzw. der Kolbenringe unter bestimmten Belastungen und Temperaturen so schnell wie möglich aufeinandergepaßt werden können. Durch die Endbearbeitung der Arbeitsflächen zum Erhalt 65' glatter Oberflächen, insbesondere jener der Zylinder, kann die zum Einlaufen erforderliche Zeit herabge- I setzt und zugleich die Lebens- bzw. Wirkdauer der', Motorkomponenten erhöht werden. Beim Einfahren ist es gewöhnlich schwierig, zwischen den Arbeitsflächen der Kolbenringe und jenen der Zylinder eine gute Verträglichkeit zu erzielen. Die Arbeitsflächen der Verdichtungsringe und der Zylinder sind daher vor allem beim Einlaufen Verschleiß- und Änfreßwirkungen ausgesetzt, wobei die Lebensdauer des Motors verkürzt und die Verschleißfestigkeit infolge der Korrosion herabgesetzt wird, was zu Verdichtungsverlusten führt. Nach den bisher bekannten Verfahren zur Verbesserung der Arbeitsflächen der Zylinder und Kolbenringe wurden die Arbeitsflächen der Zylinder mit Quefrillen versehen, die dann mit einem Schmiermittel wie Graphit ausgefüllt wurden, oder aber die Zylinderoberflächen wurden nacheinander mit Grob- und Feinschlichtmassen geschliffen bzw. geläppt. Diese Verfahren zeitigten jedoch bei der Bearbeitung von Motoren mit gußeisernen Zylindern und Kolbenringen nur kleine Erfolge.
Bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugmotoren mit Aluminiumgußzylinderblöcken und Aluminiumauskleidung oder Aluminiumkolben und Aluminiumkolbenringen war die Erzielung der Verträglichkeit zwischen den Zylindern und den Kolbenringen weit schwieriger als bei den herkömmlichen eisernen Maschinenteilen. Dieses Problem wird erstmalig durch die vorliegende Erfindung gelöst, während es bisher noch erforderlich war, eine gußeiserne Zylinderauskleidung im Zylinderblock zu verwenden, sogar wenn bei den Motoren Zylinderblöcke, Kurbelgehäuse und Zylinderköpfe aus Aluminium verwendet wurden.
Wurden Motore verwendet, deren Kolben oder Kolbenringe nur aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und die Wände nur aus Aluminium bestanden, dann führte dies nicht zu zufriedenstellenden Resultaten, da die betreffenden Teile bei niedrigen Temperaturen nicht aufeinander abgepaßt werden konnten, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, daß die Aluminiumoberflächen im Gegensatz zu den Eisenoberflächen nicht öldicht sind. Die Aluminiumoberfläche ist infolge des abfließenden Öls einer Verschleiß- und Anfreßwirkung ausgesetzt, wenn die betreffenden Teile, wie z. B. der Kolbenring, in Gleitkontakt kommen.
Andererseits aber sind die Aluminiumgußlegierungen für die Herstellung von Motorblöcken, Zylinderköpfen und anderen Motorteilen sehr geeignet. Diese Legierungen weisen als Komponenten gewöhnlich Silizium, Magnesium oder Kupfer auf oder stellen eine Kombination dieser Komponenten dar. Das Silizium ist besonders geeignet, da es zur Erhöhung der Fließfähigkeit der Aluminiumschmelze beim Gießvorgang und gleichzeitig zur Verminderung undichter Stellen im Fertiggußstück und zur Verbesserung der Festigkeit und Schweißfähigkeit beiträgt.
Es ist bereits bekannt, die Gleitflächen von für Lagerzwecke verwendeten Metallegierungen, unter anderem auch Aluminiumlegieningen, mittels eines Ätzmittels zu behandeln, um Gleitflächen herzustellen, die von vornherein ein ölpolster aufweisen, da beim Ätzen durch die Entfernung der vom Ätzmittel angegriffenen Legierungsbestandteile kleine, beliebig orientierte Kanäle entstehen, die sich mit öl füllen können. Man möchte auf diese Weise bereits beim Einlaufen ein ölpolster erzielen, das sonst erst nach einer gewissen Laufzeit durch allmähliches Herausarbeiten der weicheren Legierungsbestandteile aus der Gleitfläche gebildet werden kann.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, die Verschleiß- und Anfreßfestigkeit von Maschinenteilen aus derartigen Lagerungen, insbesondere von Zylindern und Kolbenringen für Verbrennungsmotoren, zu erhöhen, und zwar vor dem Einlaufvorgang, bei welchem sie bisher noch ungeschützt waren. Es wurde erfindungsgemäß gefunden, daß Arbeitsflächen niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt dadurch erhalten werden können, daß vornehmlich Aluminium von der jeweiligen Oberfläche derart entfernt wird, daß aus der Aluminiumlegierungsoberfläche Siliziumteilchen herausragen, die mechanisch geglättet werden. 1S
Der hier verwendete Ausdruck »Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt« bezieht sich auf Gußlegierungen auf Aluminiumbasis mit etwa 6 bis 20 Gewichtsprozent Silizium, sowie auf Legierungen, die darüber hinaus noch etwa 3 bis 11 % Kupfer oder etwa 7 bis 9% Magnesium enthalten. Eine Legierung, die sich für die Herstellung von Motorblöcken und Kolben als besonders geeignet erwiesen hat und die ohne weiteres nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bearbeitet werden kann, ist eine hypereutektische Legierung auf Aluminiumbasis mit etwa 16 bis 18% Silizium, etwa 4,2 bis 4,9% Kupfer und geringen Mengen Magnesium — etwa 0,45 bis 0,65%, bis etwa 1% Eisen und 0,08 bis 0,2% Titan. j Diese Legierung kann auch eine geringe Menge Mangan enthalten, und zwar bis etwa 0,1%. Diese ι . Legierung wird vorzugsweise in geschmolzenem Zustand einer Vorbehandlung unterworfen, indem etwa 0,01 Gewichtsprozent Natrium und ,etwa 0,75 Ge- I wichtsprozent eines Mittels zur Kornverfeinerung von 35! Al-Si-Gußlegierungen in herkömmlicher Weise beigegeben werden, so daß die typische Teilchengröße des Siliziumanteils im Gußstück 10 bis 40 μιη (im Vergleich zu etwa 50 bis 100 μιη ohiie diese Behandlung) beträgt/
Durch die erfindungsgemäße Behandlung sollen die von der Oberfläche der Legierung scharf hervortretenden und durch die bevorzugte Entfernung von Aluminium an der Oberfläche freigelegten Kanten der Siliziumteilchen bzw. -kristalle in verhältnismäßig 45 j flache Plateaus aus Silizium umgewandelt werden, wodurch eine bemerkenswert glatte und harte fertigpolierte Oberfläche niedriger Reibung erhalten wird. Dadurch ist das behandelte Aluminium besonders zur Verwendung bei Verschleißflächen, wie z. B. den Arbeitsflächen der Zylinder und Kolben, sowie den Kolbenringen der Motore und ferner bei Lauf- oder I Auflagerflächen jeder Art geeignet.
Die erfindungsgemäß nach dem vorliegenden Verfahren erhaltene Arbeitsfläche entsteht nicht durch Verwendung der herkömmlichen Hon-, Läpp- oder Ätzverfahren, bei welchen sowohl die Siliziumteilchen in der Legierung als auch das Aluminium angegriffen und beseitigt werden. ι
Jedenfalls kann die bevorzugte Beseitigung von 6°l Aluminium an der Legierungsoberfläche — um die über die Oberfläche hervorstehenden Siliziumteilchen freizulegen — und die damit verbundene Siliziumanreicherung der Oberfläche entweder mechanisch oder chemisch durchgeführt werden.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des neuen Verfahrens wird die Entfernung von Aluminium ! durchgeführt, indem zunächst die Legierungsoberfläche ι durch Läppen grobgeschlichtet wirdj wozu eine beliebige, geeignete Vorläppmasse verwendet wird, wie z. B. eine Zusammensetzung von Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid und einem Mineralöl. Dann wird das Aluminium ' entfernt, indem als Läppmittel eine Suspension oder Dispersion aus feinverteiltem Elementarsilizium in einem Mineralöl verwendet und damit die Legierungsoberfläche gehont wird, wobei vornehmlich die Aluminiumkomponente der Legierung angegriffen und somit das Aluminium beseitigt wird, so daß eine Oberfläche entsteht, deren Siliziumkristalle sehr wenig angegriffen sind und sich über die Legierungsoberfläche erstrecken bzw. über sie hinausragen. Bei Fortsetzung des Honvorgangs mit dem Siliziumölläppmittel werden die scharfen Kanten des hervorragenden Siliziums der Legierung abgeflacht, während gleichzeitig Silizium aus der Läppzusammensetzung abgesetzt wird. Durch diese Behandlung erhält man eine feingeschliffene hoch polierte Legierungsoberfläche niedriger Reibung mit hoher Verschleiß-, Anfreß- und Korrosionsbeständigkeit.
Die vorzugsweise verwendete Suspension stellt eine Zusammensetzung bzw. eine Mischung aus Elementarsilizium und einem Mineralöl, welche eine Paste bilden, dar. Das Elementarsilizium weist vorzugsweise hohe Reinheit, z. B. 98 % Si, auf. Das Silizium ist fein verteilt, wobei die Teilchengröße im Durchschnitt zwischen 2 bis 200 μιη liegt und vorzugsweise etwa 150 μιη beträgt. Als Mineralöl wird vorzugsweise Motoröl für Kraftfahrzeuge verwendet, wie z. B. ein Motoröl der Güte 10-W, obwohl man auch irgendein geeignetes Läppöl oder ein zum Einfahren von Motoren gebräuchliches Öl nach Belieben verwenden kann. Silizium und Mineralöl sind in einem Verhältnis von etwa 40°/0 Silizium und 60% öl bis etwa 85% Silizium und 15 % Öl (in Gewichtsprozenten) gemischt, wobei das Gemischverhältnis vorzugsweise 70 Gewichtsprozent Silizium und etwa 30 Gewichtsprozent Öl ist. . .
Der Hon- bzw. Läppvorgang, bei welchem das Läppgemisch eingesetzt wird, kann mit Hilfe einer beliebigen herkömmlichen Honvorrichtung durchgeführt werden, wie z. B. einer Maschine mit einem keramisch gebundenen Quarzglasschleifstein, auf welchem die Läppmasse aufgetragen ist. Ist z. B. das zu honende Werkstück ein Zylinderblock aus einer Aluminiumgußlegierung, können die Oberflächen der durch Bohren, Räumbohren oder Gießen hergestellten Zylinder mittels senkrechter Honmaschinen bearbeitet werden, bei welchen das Honwerkzeug mit Hilfe einer Betätigungsvorrichtung eine Dreh- und Hin- und Herbewegung ausführt, während das Werkstück ortsfest ist. Die Honsteine oder Schleifelemente erstrecken sich radial nach außen und üben somit einen beträchtlichen Druck auf die Zylinderoberflächen aus, während sie gleichzeitig eine Dreh- und Hin- und Herbewegung ausführen und diese Oberflächen abreiben.
. Ferner kann die Oberfläche des jeweiligen Körpers bzw. Werkstücks zwecks Entfernung des Aluminiums auch in einem Säure- oder alkalischen Bad geätzt werden. Das Säurebad kann dabei aus einer wäßrigen Mineralsäure der zum Ätzen und Blankabbeizen von Aluminiumlegierungen verwendeten Art bestehen. Zur Bearbeitung von Legierungen mit hohem Siliziumgehalt wird zweckmäßig eine Lösung aus Phosphorsäure und Salpetersäure oder aus Salpetersäure und Flußsäure verwendet. Ein bevorzugtes Behandlungsbad
besitzt eine Zusammensetzung aus etwa 60 bis 90 Volumprozent Phosphorsäure (85%ig)> etwa 5 bis 15 Volumprozent Salpetersäure (70%ig) und einem Rest Wasser bis 15 Volumprozent, wobei auch eine geringe Menge eines Benetzungsmittels dem Bad zugegeben werden kann. Die Oberfläche wird mit dieser Lösung 30 Sekunden bis 3 Minuten lang behandelt, wobei die Temperatur des Behandlungsbades zwischen 82,2 und 104,50C liegt. Bei der Säurebehandlung wird vorzugsweise ein Bad verwendet, das aus 80 Volumprozent einer 80°/0igen Phosphorsäure, 15 Volumprozent Salpetersäure (70°/oig) und 5 °/o Wasser besteht, wobei die Behandlungszeit etw a 45 Sekunden beträgt.
Verwendet man zur Entfernung des Aluminiums statt des Säurebades ein alkalisches Bad, dann kann eine Lösung aus Natriumhydroxid oder Natriumkarbonat, die eine geringe Menge Natriumglukonat enthält, benutzt werden. Man kann beispielsweise eine Lösung aus Natriumhydroxid verwenden, die etwa 85 bis 255 g (2 bis 6°/o) festes Natriumhydroxid je 4,55 1 Lösung enthält, wobei die bevorzugte Konzentration etwa 5 °/o NaOH ist, während etwa 4,54 g Natriumglukonat auf 4,55 1 entfällt. Die Behandlungstemperatur liegt zwischen 32,2 und 71,1° C und ist vorzugsweise etwa 54,4° C, während die Behandlungszeit 1 bis 10 Minuten und vorzugsweise etwa 2,5 Minuten beträgt.
Die durch die chemische Behandlung der Legierung freigelegten und über die Legierungsoberfläche hervortretenden Siliziumteilchen und -kristalle werden in den erforderlichen Zustand gebracht, so daß sie nach ihrer mechanischen Verformung — wie z. B. durch Läppen oder Polieren — eine porenlose, glatte feingeschliffene Deckschicht auf der. Oberfläche der Legierung bilden. Diese mechanische Bearbeitung kann durch die vorher beschriebene Läppmasse aus Silizium und Mineralöl durchgeführt werden, oder aber dadurch, daß eine unter Drück stehende Metallfläche — wie es bei Zylindern und Kolben der Fall ist — oder ein Auflagerelement verwendet wird. -
Durch die erfindungsgemäß erzielte feingeschliffene Oberfläche von Motorzylindern aus einer Aluminiumlegierung wird die Verschleißbeständigkeit der Arbeitsflächen der Kolben erhöht, da diese Flächen jenen der; Zylinder angepaßt sind. Dazu kommt, daß auch die Korrosionsbeständigkeit erhöht und die Schmierung; verbessert wird, da die mit der Feinschliffdeckschicht versehenen Arbeitsflächen der Zylinder und der Kolbenringe eine dem Schmieröl gegenüber bessere Benetzbarkeit besitzen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der Möglichkeit, das Einfahren oder Einlaufenlassen in viel kürzerer Zeit und bei niedrigen Temperaturen ohne wesentliche Abrieb- oder Verschleiß-, Anfreß- und Korrosionserscheinungen durch- : zuführen. . 55'
Die günstigste Wirkung der erfindungsgemäßen Glanzoberfläche der Arbeitsflächen der Zylinder und , anderen Bestandteilen von Motoren aus einer Le- I gierung auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt ist aus einem Versuch mit beschleunigtem Kaltabrieb ersichtlich, bei welchem der zum Erhalt einer solchen Glanzoberfläche behandelte Motor 12 Minuten bei Zimmertemperatur lief, worauf man den Motor nach Herabsetzung der Temperatur des Wassermantels durch ein durch diesen laufendes Kühlmittel auf eine Temperatur von — 1°C weitere 21I2 Stunden laufen ließ. Nachdem der Motor zur Untersuchung und Messung demontiert wurde, wurde gefunden, daß eine übermäßige Abrieb- und Anfreßwirkung vermieden wurde.
Die praktische Durchführung der Erfindung wird nun an Hand folgender Beispiele veranschaulicht, die nicht als einschränkend zu betrachten sind.
Beispiel 1
Ein wassergekühlter Motor wurde mit Zylinderbuchsen aus einem Legierungsguß auf Aluminiumbasis, wobei die Legierung etwa 17% Silizium enthielt, und mit Normkolben versehen, die mit Chrom überzogene Eisenringe hatten. Die Motormerkmale waren wie folgt: 4 Zylinder, Bohrung 5,451 cm, Hub 8,001 cm, Verdrängung 746,9 cm2, Verdichtungsverhältnis 7,25:1. j Die Zylinder Nr. 2 und 4 waren gleich grob gehont I und dann mit einer handelsüblichen Läppvorrichtung j zusammen mit der vorerwähnten Läppmasse aus j Silizium und Öl geläppt.
Der Motor wurde zusammengebaut, und dann ließ man ihn 12 Minuten lang einfahren, worauf, die Zündkerzen entfernt und das Innere der Zylinderbohrung mit einem Prüfgerät untersucht wurde, durch welches eine beleuchtete Sichtuntersuchung möglich ist. Die Untersuchung ergab, daß die Oberfläche glatt war. Das bei —1°C gekühlte Wasser ließ man durch den Kühlmantel des Motors laufen, wobei der Motor.21U Stunden lief, worauf er zur Untersuchung demontiert wurde. Die Sichtuntersuchung der Zylinderbohrungen ergab keine Abrieb- oder Anfreßerscheinungen; der Verschleiß schien bei den Zylinder- und Ringoberflächen gleich zu sein. Ungeachtet der kurzen Zeit, die der Motor in Betrieb war, hatten die Zylinderoberflächen eine harte Glanzschicht.
B e is ρ i el 2 .
Es wurde der gleiche Motor wie in Beispiel 1 verwendet. Seine Zylinderbuchsen hatten eine Wandstärke von etwa 0,64 cm. Nach erfolgtem Grobhonen mit einem Honstein wurden sie mit einem Säurebad behandelt, das aus 80 Volumprozent Phosphorsäure (85°/oig), 15 Volumprozent Salpetersäure (70°/0ig) und 5 Volumprozent Wasser bestand. Diese Behandlung wirkte auf die Zylinderbohrungen bis zu einer Tiefe von etwa 0,013 bis 0,025 mm, wobei die Siliziumteilchen und -kristalle freigelegt wurden. Der Motor wurde dann zusammengebaut und wie bei Beispiel 1 12 Minuten lang einem Einfahrversuch und 21I2 Stunden einem Einlauf versuch bei — 1°C unterworfen. Nachdem der Motor wieder auseinandergenommen war, stellte man fest, daß weder die Oberflächen der Zylinderbohrungen noch die der Kolbenringe Spuren einer Abrieb- oder Anfreßwirkung aufwiesen und daß die Zylinderbohrungen eine glatte, glänzende Oberfläche hatten.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt und ungelösten Siliziumteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß vornehmlich Aluminium von der jeweiligen Oberfläche derart entfernt wird, daß aus der Aluminium· legierungsoberfläche Siliziumteilchen herausragen, die mechanisch geglättet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Körpers zur Entfernung des Aluminiums und zur mechanischen *5 Glättung mit einer Suspension aus feinverteiltem Silizium einer Teilchengröße von 2 bis 200 πιμ in Mengen von 40 bis 85 Gewichtsprozent in einem Mineralöl gehont wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Körpers mit einem Säure- oder alkalischen Bad geätzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die geätzte Oberfläche mit einer
. Suspension aus feinverteiltem Silizium einer Teilchengröße von 2 bis 200 μπι in Mengen von 40 bis 85 Gewichtsprozent in einem Mineralöl geläppt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Oberfläche des Körpers herausragenden Siliziumteilchen durch die Bewegung einer Metallfläche unter Druck geglättet werden. · ■ .
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminiumlegierung eine solche verwendet wird, die, ausgenommen Verunreinigungen, aus 16 bis 18°/o Silizium, 4,2 bis 4,9% Kupfer, 1 bis 0°/0 Eisen, 0,45 bis 0,65% Magnesium, 0,08 bis 0,2% Titan, bis zu 0,1 % Mangan und Rest Aluminium enthält.
DE1521939A 1964-06-29 1965-06-25 Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen, niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt Expired DE1521939C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US378944A US3333579A (en) 1964-06-29 1964-06-29 Formation of low friction glass-like surface on aluminum silicon alloy for engine operation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1521939B1 DE1521939B1 (de) 1970-10-22
DE1521939C2 true DE1521939C2 (de) 1973-10-04

Family

ID=23495175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1521939A Expired DE1521939C2 (de) 1964-06-29 1965-06-25 Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen, niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt

Country Status (5)

Country Link
US (1) US3333579A (de)
DE (1) DE1521939C2 (de)
ES (1) ES314740A1 (de)
GB (1) GB1109084A (de)
SE (1) SE309896B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006059045A1 (de) * 2006-12-14 2008-06-19 Mahle International Gmbh Verfahren zur Bearbeitung einer Zylinderlauffläche sowie Zylinder

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1225491A (de) * 1967-04-24 1971-03-17
US3907514A (en) * 1972-10-19 1975-09-23 Pure Carbon Company Inc Aluminum carbon composite seal material
US3789647A (en) * 1972-10-20 1974-02-05 United States Steel Corp Method of surface-conditioning heat-treating-furnace hearth rolls having sleeves of rebonded fused silica thereon by processing silicon steel strip
DE2252607C3 (de) * 1972-10-26 1981-08-27 Yanmar Diesel Engine Co., Ltd., Osaka Zylinder für Brennkraftmaschine
US3962003A (en) * 1973-11-08 1976-06-08 Xerox Corporation Method of forming magnetic brush support member
JPS50148236A (de) * 1974-05-21 1975-11-27
JPS5512173B2 (de) * 1974-06-08 1980-03-31
JPS5116243A (ja) * 1974-07-31 1976-02-09 Toyota Motor Co Ltd Aruminiumugokinseishudobuzaino sukatsufuinguboshihoho
IT1038656B (it) * 1974-08-14 1979-11-30 Goetzewerke Rivestimento resistente all per listelli di tenuta di wankel con una trocoide di lega ipereutettica di alluminio sili cio
DE2520698C3 (de) * 1975-05-09 1979-03-08 Audi Nsu Auto Union Ag, 7107 Neckarsulm Verfahren zum Herstellen eines ölabstreifringes
JPS5266107A (en) * 1975-11-29 1977-06-01 Riken Piston Ring Ind Co Ltd Rotary piston engine
US4075934A (en) * 1975-12-29 1978-02-28 Karl Schmidt Gmbh Piston for internal combustion engines
DE3102221A1 (de) * 1980-02-11 1981-12-17 Laystall Engineering Co. Ltd. Verfahren zum herstellen von kolbenringen
FR2489571B1 (fr) * 1980-08-30 1985-12-13 Sony Corp Element de glissement notamment pour bandes magnetiques
DE3822169A1 (de) † 1988-06-30 1990-01-04 Kadia Diamant Verfahren zum freilegen von silizium-kristallen
US5303682A (en) * 1991-10-17 1994-04-19 Brunswick Corporation Cylinder bore liner and method of making the same
US5355930A (en) * 1992-09-04 1994-10-18 Brunswick Corporation Method of expendable pattern casting of hypereutectic aluminum-silicon alloys using sand with specific thermal properties
US5355931A (en) * 1992-09-04 1994-10-18 Brunswick Corporation Method of expendable pattern casting using sand with specific thermal properties
JP2740112B2 (ja) * 1993-06-21 1998-04-15 株式会社豊田自動織機製作所 斜板式圧縮機
US5383429A (en) * 1994-02-23 1995-01-24 Brunswick Corporation Hypereutectic aluminum-silicon alloy connecting rod for a two-cycle internal combustion engine
DE19523484C2 (de) * 1995-06-28 2002-11-14 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Herstellen einer Zylinderlaufbüchse aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium-Legierung zum Eingießen in ein Kurbelgehäuse einer Hubkolbenmaschine und danach hergestellte Zylinderlaufbüchse
DE4438550C2 (de) * 1994-10-28 2001-03-01 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung einer in ein Kurbelgehäuse einer Hubkolbenmaschine eingegossenen Zylinderlaufbüchse aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung
US6096143A (en) * 1994-10-28 2000-08-01 Daimlerchrysler Ag Cylinder liner of a hypereutectic aluminum/silicon alloy for use in a crankcase of a reciprocating piston engine and process for producing such a cylinder liner
US5916390A (en) * 1995-10-30 1999-06-29 Mercedes-Benz Ag Cylinder liner comprising a supereutectic aluminum/silicon alloy for sealing into a crankcase of a reciprocating piston engine and method of producing such a cylinder liner
DE19607979A1 (de) * 1996-03-01 1997-09-04 Asea Brown Boveri Abgastrakt einer insbesondere zur Verbrennung von Schweröl einsetzbaren Verbrennungsvorrichtung
DE10006269A1 (de) * 2000-02-12 2001-08-16 Bayerische Motoren Werke Ag Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine
US6511226B2 (en) 2000-09-05 2003-01-28 Federal-Mogul World Wide, Inc. Aluminum thrust washer
JP3719971B2 (ja) * 2001-11-06 2005-11-24 株式会社椿本チエイン 耐摩耗性被覆物を被覆したサイレントチェーン
PT1723332E (pt) * 2004-02-27 2008-09-16 Yamaha Motor Co Ltd Peça componente de motor e método de produção da mesma
US7097780B1 (en) * 2005-02-17 2006-08-29 Central Motor Wheel Co., Ltd. Aluminum composite material and method of producing the same
US20080184879A1 (en) * 2007-01-09 2008-08-07 Lobiondo Nicholas Piston having improved wear resistance and method of making
EP2193213A1 (de) * 2007-09-26 2010-06-09 KS Aluminium-Technologie GmbH Aluminium-silizium-gusslegierung für monolithische zylinderkurbelgehäuse
EP2058478B1 (de) * 2007-11-09 2014-08-20 hofer mechatronik GmbH Verstelleinrichtung für die Veränderung der relativen Lage einer Nockenwelle
US20120227699A1 (en) * 2011-03-08 2012-09-13 GM Global Technology Operations LLC Linerless engine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1166554B (de) * 1962-05-25 1964-03-26 Bp Benzin Und Petroleum Ag Verfahren zum Einlaufen von Verbrennungskraftmaschinen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006059045A1 (de) * 2006-12-14 2008-06-19 Mahle International Gmbh Verfahren zur Bearbeitung einer Zylinderlauffläche sowie Zylinder

Also Published As

Publication number Publication date
DE1521939B1 (de) 1970-10-22
GB1109084A (en) 1968-04-10
ES314740A1 (es) 1965-10-01
SE309896B (de) 1969-04-08
US3333579A (en) 1967-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1521939C2 (de) Verfahren zur Herstellung feingeschlichteter Oberflächen, niedriger Reibung von Körpern aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit hohem Siliziumgehalt
DE3135943C2 (de) Aluminium-Silicium-Legierungen und Verfahren zu deren Herstellung
DE112004001160B4 (de) Aluminiumlegierung für einen Gussmotorblock, Gusszylinderblock für einen Verbrennungsmotor sowie Verwendung der Aluminiumlegierung
DE3823476C2 (de) Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumlegierung mit verbesserten Scherschneideigenschaften
DE2749227C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumlegierungskolbens
DE2151069C3 (de) Verfahren zur Verbesserung des Verschleißwiderstandes von Reibflächen eines Gegenstands aus einer Aluminiumlegierung
DE19851711B4 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung
DE2418389A1 (de) Aluminiumlegierung fuer verbrennungskraftmaschinen und verfahren zu ihrer herstellung
DE19924494C2 (de) Verfahren zur Oberflächenbearbeitung einer tribologischen Schicht
DE60208944T2 (de) Druckgegossener hitzebeständiger Al Werkstoff
DE4415629C1 (de) Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung zur Herstellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen
EP1707830A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagers mit einer Gleitoberfläche, bestehend aus einer Kupfer- Mehrstofflegierung
DE102005022469B4 (de) Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse
DE2408276A1 (de) Zylinder-kolben-bausatz fuer verbrennungskraftmaschinen
DE3210495A1 (de) Verfahren zur herstellung von lagerflaechen
DE19706833A1 (de) Verfahren zum Herstellen von Zylinderlaufbahnen von Hubkolbenmaschinen
EP0745450A2 (de) Verfahren zum Bearbeiten der Oberflächen von Werkstücken
EP2176449A1 (de) Hartchromschicht, beschichtetes substrat und tribologisches system
DE102006039679B4 (de) Verfahren zur Bearbeitung von Zylinderlaufflächen eines Zylinderkurbelgehäuses oder von Zylinderbuchsen
DE10214374B4 (de) Verfahren zum Feinbearbeiten von zylindrischen Innenflächen
DE10022657B4 (de) Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Aluminium oder Aluminiumlegierung und nach dem Verfahren behandelter Kolben einer Zylinder-Kolben-Anordnung
DE3435460A1 (de) Verfahren zur herstellung von werkstuecken aus leichtmetall
USRE27081E (en) Formation of low friction glass-like surface on aluminum silicon alloy for engine operation
DE2608327A1 (de) Aluminium-zylinder fuer brennkraftmaschinen
DE1205285B (de) Verwendung von mangan- und siliziumhaltigen Kupferlegierungen fuer auf Abnutzung beanspruchte Gegenstaende

Legal Events

Date Code Title Description
E77 Valid patent as to the heymanns-index 1977