Kupferlegierung für Ventilführung, Mit der steigenden Beanspruchung
der Verbrennungskraftmotore macht sich an den Enden der Ventilführungen immer mehr
eine Abnutzungserscheinung bemerkbar,die darin besteht,dass die Innendurchmesser
trompetenförmig abgenutzt werden.Diewe grscheinung ist komplexer Natur und man kann
ihr nicht durch Steigerung der Härte begegnenv Bei der Suche nach geeigneten Werkstoffen
wurde überraschend festgeatellt,dass Kupfer-Silizium-Legerungen,die für diesen Zweck
an sich ungeeignet sind, durch Zusätze von Aluminium und Nickel in hohem Masse gegen
"diese Art der Abnutzung beständig werden,obwohl jedes Element allein nicht wirksam
wird: Erfindungsgemäss wird die Aufgabe,Werkstoffe für Ventilführungen von Verbrennungsmotoren,die
neben der üblichen Gleitbeanspruchung auch dem Angriff von heissen blei-und schwefelhaltigen
Gasen ausgesetzt sind,zu finden dadurch gelöet,dass Kupfer-Silizium-%egierungen
mit 0,4 bis 29.5 9d Silizium-,--Aluminium von 0903 bis 6 °ö und Nickel von
0,8 bis 15 9d zulegiert'wird,wobei Kupfer als Rest noch bis zu t96 Beimengungen
an E1een,Ohrom,Mangan,Schwefel, Pho spho r, Blei, Zimt, Zink, Kadmium und Arsen
einzeln oder gemeinsam enthalten darf.Die Wirkung dieser Beimengungen ist
nicht-gleichartig,ohne aber achädlich zu sein.Copper alloy for valve guides, With the increasing stress on internal combustion engines, a wear phenomenon becomes more and more noticeable at the ends of the valve guides, which consists in the fact that the inner diameter is worn away like a trumpet. The appearance is of a complex nature and cannot be countered by increasing the hardness The search for suitable materials surprisingly found that copper-silicon alloys, which are unsuitable for this purpose, are made highly resistant to "this type of wear and tear" through the addition of aluminum and nickel, although each element alone is not effective : According to the invention, the task of finding materials for valve guides of internal combustion engines, which, in addition to the usual sliding stress, are also exposed to the attack of hot lead and sulfur-containing gases, is achieved by using copper-silicon alloys with 0.4 to 29.5% silicon -, - aluminum from 0903 to 6 ° ö and nicke l from 0.8 to 15 9d is added, the remainder of which copper may contain up to t96 admixtures of E1een, Ohrom, manganese, sulfur, phosphor, lead, cinnamon, zinc, cadmium and arsenic individually or together The effect of these admixtures is not similar, but without being harmful.
Die Legierungen können wie üblich erschmolzen werden unter Zusatz
von desoxydierend wirkenden Elementen Vorteilhaft werden-Vakuum-Schmelzöfen verwendet,
Vergossen wird im Kokillen- oder Strangguas bezw. nach einem anderen geeigneten
Verfahrene legierungen lassen sich gut warm und kaltverkneten.Me Warmumformungstemprratur
liegt zwischen 800 und 980 00 je nach Höhe der legierungselementesDie Halbzeuge
könnei4-bei-Verformung auf Strangpressen
- -leich hinter der Fressmatrize
in Wasser abgekühlt werden.In diesem Zustand sind die Halbzeuge weich und verformungsfähig.Nach
dem Warmumformen können die ::alt)zeut;e bei Temperatureis zwischen 300 und 550
°C geglüht werden mit vor- oder nachgeschalteter Kaltverfestig.ing.Besonders günstige
Ergebnisse, im Hinblick auf die bei Ven-tilfiiriru=i";Pn auftretende trompetenförmige
Abnutzung,erzielt man,wenn man von gepressten Stangen mit einem kleinen Kalibrierzug
ausgeht arid die Ventilführungen durch Fliesspressen herstellt.Bei dieser Art der
Herstellung genügt eine Brinellhärte von 140 bis 220 Einheiten und es ist nicht
notwendig,aber auch nicht schädlich,Die Härte durch zusntzliches und teueres Glühen
auf an sich mögliche Werte bis zu 400 kp%mm2 anzuheben. Es ist sogar vorteilhaft,dass
dieses Anlassen bei der Erwärmung im praktischen Betrieb @reschieYit, da durch das
Anlassen eine geringe Schrumpfun- eintritt, die die Abnutzung in etwa kompensiert.Gleichzeiti
?_ wird auch die Wärmeleitfähigkeit verbessert.The alloys can be melted as usual addition of desoxydierend acting elements Advantageously, vacuum furnaces are used Vergossen is BEZW in permanent mold or Strangguas. According to another suitable process, alloys can be easily hot and cold kneaded.Me hot forming temperature is between 800 and 980 00 depending on the height of the alloying element Semi-finished products are soft and malleable. After hot forming, the :: old) zeut; e can be annealed at temperatures between 300 and 550 ° C with upstream or downstream work hardening. Particularly favorable results, with regard to the results at Ven-tilfiiriru = i "; Pn occurring trumpet-shaped wear is achieved if you start from pressed rods with a small calibration pull and manufacture the valve guides by extrusion. With this type of manufacture, a Brinell hardness of 140 to 220 units is sufficient and it is not necessary, but also not harmful , The hardness by additional and expensive annealing to possible values of up to 400 kp% mm2 to lift. It is even advantageous that this tempering during heating in practical operation @reschieYit, since the tempering causes a small amount of shrinkage, which roughly compensates for the wear. At the same time, the thermal conductivity is also improved.
Die Erfindung sei an fol@yeridem Beispiel erlEutert : 3in Stranggussabschnitt
mit 195 1,6 Silizium, 10 ;G Nickel, 4 ;@ Aluminium, Rest Kupfer mit 0,1 °!3
Eisen, 0,05 5'2 Chrom,0,1 96 Zink und 0,08 5ö Iiangan,wird bei 960 0C zu einer Stange
von 18 mm Dmr. sofort in Wasser verpresst. Dann werden Butzen von entsprechendem
Gewicht nach dem Fliesapressverfahren zu fast fertigen Ventilführungen verpresst.Die
Härte liegt sehr @leichmässig über die Länge bei 170 kp/mm2.Nach der Fertigbearbeitung
ist die Ventilführung bereits einbaufähig. Sie kann aber auch noch bis 15 Stunden
bei 300 bis 550 oC,vorzugeweise 2 Stunden bei 450 oC,geglüht werden,wobei die Härte
auf etwa 310 Einheiten ansteigt bei gleichzeitiger Zunahme der Wärmeleitfähigkeit.Während
die Abnutzung bei einer reinen Kupfer-Silizium-Zegierung mit 195 96 Silizium
bei 58A m liegt,beträgt die trompetenförmige Abnutzung bei der er-`findungegemäseen
und nur fliesegepreosten Führung 4A.
Ibl;ende Legierungen sind für
den erfindungsgemässen Verwendungszweck geeignet t
Nr. Si Al Ni Fe ar Irin 8 Pb Zn Cu
1 094 0v03 0,8 09.9 0915 0,1 _ _ 0,1 R.
2, 095 0t05 191 095 - - 092 _ _
@i
3 0i6 091 193 _ - 095 092 _ _
4 097 0,5 195 _ - _ 093 097 _
5 0,8 1.2 3.0 0,05 092 _ - - _ 094
6 190 2 4
7 193 395 695 096 n
8 195 4s55 8 091 1o1 098 _ _ _
o
2 10 _ m - _ _
10 29r5 6 15. 098 092
Die wirkong der Aluminium- und Nickelgehalte ist nicht gleichmäseig::A1uniinium
wirkt sieh bereits bei kleine: Gehalten gEhetig aua-gstegt bis. 2 o anium zwischen
2 und 4 % a=ä,hUrqd konstant zu bleiben und dann bis 6 % noch etwas anzustegen.hiekel,
zeigt bei konstantem Aluminiumgehalt eine optimale Wirkung zwischen 5 und 10i6.The invention will be explained using fol @ yeridem example: 3in continuous cast section with 195 1.6 silicon, 10; G nickel, 4; @ aluminum, remainder copper with 0.1 ° ! 3 iron, 0.05 5'2 chromium, 0, 1 96 zinc and 0.08 5 Iiangan, becomes a rod of 18 mm diameter at 960 ° C. Immediately pressed into water. Then slugs of the appropriate weight are pressed into almost finished valve guides using the flow molding process. The hardness is very light over the length at 170 kp / mm2. After finishing, the valve guide is ready for installation. However, it can also be annealed for up to 15 hours at 300 to 550 oC, preferably 2 hours at 450 oC, whereby the hardness increases to about 310 units with a simultaneous increase in thermal conductivity 195 96 silicon is 58A m, the trumpet-shaped wear and tear in the invented and only tile-stamped guide 4A. Ibl; point alloys are suitable for use according to the invention suitable t No. Si Al Ni Fe ar Irin 8 Pb Zn Cu
1 094 0v03 0, 8 09.9 0915 0.1 _ _ 0.1 R.
2, 095 0 t 0 5 191 09 5 - - 0 9 2 _ _ @i
3 0 i6 091 193 _ - 095 0 9 2 _ _
4 097 0.5 1 9 5 _ - _ 093 0 9 7 _
5 0.8 1.2 3.0 0.05 092 _ - - _ 094
6 190 2 4
7 193 395 695 096 n
8 1 9 5 4s55 8 091 1o1 098 _ _ _ o
2 10 _ m - _ _
10 29r5 6 15.098 092
The effect of the aluminum and nickel content is not even: A1uninium already has an effect on small: content up to. 2 o anium between 2 and 4% a = ä, hUrqd to remain constant and then to increase a little up to 6 %.hiekel, shows an optimal effect between 5 and 10i6 with a constant aluminum content.