DE1558772C - Process for the production of cast bodies made of aluminum or aluminum alloys with improved fatigue strength - Google Patents

Process for the production of cast bodies made of aluminum or aluminum alloys with improved fatigue strength

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DE1558772C
DE1558772C DE19671558772 DE1558772A DE1558772C DE 1558772 C DE1558772 C DE 1558772C DE 19671558772 DE19671558772 DE 19671558772 DE 1558772 A DE1558772 A DE 1558772A DE 1558772 C DE1558772 C DE 1558772C
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3 43 4

mechanisch ziemlich hohe Drücke angewendet werden. daß die größte Abmessung diesen Wert nicht über-Zum Beispiel können Drücke von 14,0 bis 35,0 kp/mm2 schreitet. Es wurde gefunden, daß bei wesentlicher oder selbst viel höhere Drücke bis zu 70 kp/mm2 oder Beseitigung der Mikroporen in der Größenordnung mehr unter Verwendung herkömmlicher Pressen er- von 2,54 bis 25,4 μ. die Ermüdungsfestigkeit von Aluzeugt werden. 5 miniumgußmassen bedeutend erhöht wird. Erfindungs-mechanically rather high pressures are used. that the largest dimension does not exceed this value - For example, pressures from 14.0 to 35.0 kp / mm 2 can exceed. It has been found that at substantially or even much higher pressures up to 70 kgf / mm 2 or removal of the micropores in the order of magnitude more using conventional presses, from 2.54 to 25.4 μ. the fatigue strength of aluminum. 5 miniumgußmassen is significantly increased. Inventive

Da die isostatischen Drücke leicht durch Anwen- gemäß verbesserte Gußmassen, deren innere Struktur dung mechanischer Pressen erreicht werden, kann die auf die Anwendung von isostatischem Druck, wie beDauer der Ausübung oft verhältnismäßig kurz sein, schrieben, zurückgeht, sind im wesentlichen frei von ' z. B. 15 Sekunden, oder in einigen Fällen sogar Mikroporen einer Größe über 2,54 μ, wobei die innere weniger, obwohl es zur Sicherstellung beständig guter io Struktur anderweitig im wesentlichen die eines Gusses Ergebnisse ratsam ist, den Druck 15 Sekunden lang . ist, und zeigen eine merklich verbesserte .Ermüdungsoder mehr auszuüben. ' festigkeit von 25 oder mehr Prozent. Es wird ange- Since the isostatic pressures can be easily improved by applying the casting compounds, their internal structure The application of isostatic pressure, such as beDauer the exercise often be relatively short, wrote, goes back, are essentially free of ' z. B. 15 seconds, or in some cases even micropores with a size greater than 2.54 μ, with the inner less, although it is otherwise essentially that of a cast to ensure a consistently good structure For results it is advisable to hold the pressure for 15 seconds. is, and show a markedly improved fatigue or more exercise. 'strength of 25 percent or more. It is

Bei Anwendung isostatischen Fließdruckes kann die nommen, daß die Verbesserung in der Ermüdungs-Gußmasse in einer Kammer angeordnet werden, festigkeit auf die Beseitigung der Mikroporosität, wie welche auf einen dem gewünschten isostatischen Druck 15 beschrieben, zurückzuführen ist; demgemäß sollte die entsprechenden Druckspiegel gebracht worden ist, Dauer, während welcher die Temperatur und der isowährend die Gußmasse bei einer wie hier vorgesehenen statische Druck aufrechterhalten werden, ausreichend Temperatur gehalten wird. Wegen derzeitiger wirt- sein, um die Gußmasse im wesentlichen frei von derschaftlicher Grenzen sind die Autoklaven od. dgl., artiger Mikroporosität zu machen, welche zur gleichzeitigen Anwendung von Temperatur 20 Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Druck geeignet und groß genug sind, technische ist besonders nützlich für Aluminiumlegierungen mit Gußmassen zu fassen, häufig auf Druckspiegel von mittlerer bis hoher Festigkeit, die noch weiteren Ver-14 kp/mm2 oder weniger beschränkt. Da diese Drücke fahrensschritten unterworfen werden,, z. B. wärmeim Zusammenhang mit dem verbesserten Verfahren * zubehandelnden Aluminiumgußlegierungen. Die Anverhältnismäßig niedrig sind, wird die Dauer der 25 wendung der Temperatur und des isostatischen Druk-Druckanwendung etwas über die zulässige bei höheren kes beeinflußt nicht das Verhalten der Gußmasse bei Drücken verlängert. - · einem Lösungsglühen. Lösungsglühung und Warm-When isostatic flow pressure is used, it can be assumed that the improvement in the fatigue casting compound is placed in a chamber; strength is due to the elimination of the microporosity, as described by the desired isostatic pressure 15; accordingly, the appropriate pressure level should have been brought up, duration during which the temperature and the iso while the casting compound is maintained at a static pressure as provided herein, sufficient temperature is maintained. Due to the current economic efficiency, in order to make the casting compound essentially free of national limits, the autoclaves or the like are to be made of microporosity-like properties, which are suitable and large enough for the simultaneous application of temperature and pressure particularly useful for casting aluminum alloys, often on medium to high strength printing plates that limit still further ver-14 kp / mm 2 or less. Since these pressures are subjected to driving steps, z. B. heat in connection with the improved process * cast aluminum alloys to be treated. The proportions are relatively low, the duration of the application of the temperature and the isostatic pressure application is slightly longer than the permissible at higher kes does not affect the behavior of the casting compound at pressures. - · a solution heat treatment. Solution annealing and hot

Gußmassen, welche gemäß dem Vorhergehenden aushärtung oder andere Wärmebehandlungen können bei aufrechterhaltener Temperatur und isostatischem ohne Verlust der durch die praktische Durchführung Druck behandelt werden, zeigen gegenüber ähnlichen, 30 der Erfindung erteilten Vorzüge vorgenommen werden, jedoch nicht so behandelten Gußmassen eine ver- . In der Tat kann die Gußmasse, da der angewendete besserte Ermüdungsfestigkeit. Die sowohl bei Sand- Temperaturbereich bei der Ausübung des isostatischen als auch bei. permanenten Formgußmassen beobach- . Druckes dem bei dem Lösungsglühen nahekommen tete Verbesserung liegt im allgemeinen bei mindestens kann, sofort nach der Behandlung unter isostatischen 25%, obwohl Verbesserungen von 50 bis 100 °/0 oder 35 Druck so abgeschreckt werden, daß keine Ausmehr oft erreicht werden. Dies ist als die bedeutendste scheidung stattfindet. Eine Warmauslagerung kann . Änderung in den Eigenschaften gegenüber nichtbehan- dann folgen. Nach Behandlung unter isostatischem delten Gußmassen zu betrachten. Obwohl die Zug- Druck kann aber auch eine getrennte Wärmebehandeigenschaften bis zu einem gewissen Grad verbessert lung vorgenommen werden. Die Gußmasse kann in werden können, wird dies im Vergleich mit der ausge- 40 jedem Stadium vor oder nach der Anwendung des prägten Verbesserung bei der Ermüdungsfestigkeit als isostatischen Druckes maschinell bearbeitet werden, zufällig betrachtet. Zum Beispiel kann eine Rohsandgußmasse maschinellCasting compounds which can be cured according to the foregoing or other heat treatments can be treated at maintained temperature and isostatic pressure without loss of pressure due to the practical implementation, show advantages over similar, 30 granted to the invention, however, casting compounds not treated in this way have advantages. In fact, the molding compound can, as the applied, improved fatigue strength. The both at sand temperature range when exercising the isostatic as well as at. permanent molding compounds. Pressure the improvement ended near arrive at the solution heat treatment is generally at least can, immediately after the treatment under isostatic 25%, although improvements 0 or 35 ° pressure / quenched as from 50 to 100, that no Ausmehr often be achieved. This is when the most significant divorce takes place. Artificial aging can. Change in properties compared to non-treated then follow. To be viewed after treatment under isostatic delten casting compounds. Although the tensile pressure can also be made a separate heat treatment to a certain extent improved development. The molding compound may be considered at random in comparison with the machining of any stage before or after the application of the imprinted improvement in fatigue strength as isostatic pressure. For example, a raw sand cast can be machined

Die verbesserten Gußmassen behalten die grund- bearbeitet, wie hier vorgeschlagen verbessert, wärmelegenden Vorzüge einer inneren Gußstruktur bei. behandelt und dann gegebenenfalls veredelt werden. Mikroaufnahmen vor und nach der Druckanwendung 45 Im folgenden werden veranschaulichende Beispiele zeigen, daß keine sichtbare Deformation der Körner der Erfindung gegeben, eintritt und die Gußmassen ihre charakteristische gegebene Korngröße, Form und Orientierung nach An- Beispiell wendung des isostatischen Druckes beibehalten. DieThe improved casting compounds retain the basic machined, as suggested here improved, heat-generating Advantages of an internal cast structure. treated and then refined if necessary. Photomicrographs Before and After Printing 45 The following are illustrative examples show that there was no visible deformation of the grains of the invention, occurs and the casting compounds their characteristic given grain size, shape and orientation according to example use of isostatic pressure. the

isotropischen Eigenschaftskennzeichen einer inneren 50 Die Gußmasse eines völlig gußumkleideten Diesel-Gußstruktur, d. h. allgemeine gleichmäßige Bean- motorkolbens aus einer Aluminiumlegierung, welche spruchungs- und Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit den Angaben nach 4,5 °/0 Kupfer, 1,5 °/o Magnesium und andere Eigenschaften, bleiben in allen Richtungen und 2°/0 Nickel enthielt, wurde in einer Dauerform in ähnlicher Weise erhalten. . hergestellt. Die Kolbengußmasse maß etwa 13,97 cm - Ein bei metallographischer Untersuchung zu beob- 55 im Durchmesser und 16,51 cm in der Höhe. Eine achtender Unterschied der verbesserten Gußmassen Verschalung wurde konstruiert, die die Kolbengußbesteht jedoch darin, daß die Mikroporosität in ihrer masse so aufnehmen konnte, daß außer der oberen Gesamtheit im wesentlichen beseitigt ist. Es ist all- Außenfläche des Kolbenkopfes der Kolben eng im gemein festzustellen, daß Gußprodukte, aus Alumi- Innenraum anlag. Die Gußmasse wurde auf 454,5° C nium oder Aluminiumlegierung einen gewissen Grad 60 erhitzt und in der vorgeheizten Verschalung angeordan Mikroporosität zeigen, ungeachtet der Vorsorge, net. Eine glattflächige Ramme wurde in das obere welche zur Vermeidung derselben getroffen worden ist. Ende der Verschalung eingesetzt, so daß sie gegen Die verbesserten Gußmassen sind im wesentlichen voll- die ebene obere Außenfläche des Kolbenkopfes bekommen frei von Mikroporen einer Größe über 2,54 μ, wegt werden konnte. Die Ramme, welche den ganzen einer Größe, welche schnell bei 500facher Vergröße- 65 Kolbenkopf bedeckte, war sehr stark an den Verrung in Gußmassen, welche nicht gemäß der Erfindung schalungsraum angepaßt, so daß irgendein Metallbehandelt worden sind, erkennbar ist. Durch die austritt zwischen Ramme und der Verschalung auf Größe 2,54 μ soll zum Ausdruck gebracht werden, ein Mindestmaß beschränkt war. Die Ramme wurdeisotropic property characteristics of an inner 50. The casting composition of a completely gußumkleideten diesel-cast structure, that is, a general uniform bean engine piston of an aluminum alloy which spruchungs- and corrosion resistance, strength, the information pursuant to 4.5 ° / 0 copper, 1.5 ° / o magnesium, and other properties remain in all directions, and contained 2 ° / 0 nickel, was obtained in a permanent form in a similar manner. . manufactured. The piston casting compound measured about 13.97 cm - one observed on metallographic examination - 55 in diameter and 16.51 cm in height. A noteworthy difference in the improved cast casing was constructed, but the piston cast is that the microporosity was able to accommodate in its bulk so that other than the upper assembly is substantially eliminated. It is common to all- outer surface of the piston head of the piston that there was cast products made of aluminum. The casting compound was heated to 454.5 ° C nium or aluminum alloy to a certain degree and arranged in the preheated casing to show microporosity, regardless of the precaution. A smooth-faced ram was struck into the upper one to avoid the same. End of the casing inserted so that it could be moved away from the improved casting compounds are essentially full - the flat upper outer surface of the piston head got free of micropores of a size over 2.54 μ. The ram, which was the whole of a size which quickly covered at 500 times the piston head, was very much recognizable by the distortion in molding compounds which were not formwork space according to the invention, so that some metal had been treated. The exit between the ram and the casing to size 2.54 μ is intended to express that a minimum was limited. The ram was

mittels einer hydraulischen Presse von 500 Tonnen in die Verschalung 1I2 Minute lang gedrückt und übte auf den Kolben einen Druck von über 32,9 kp/mm2 aus. Dieser Druck war im wesentlichen isostatisch, da praktisch keine Metallbewegung eintrat. Da der Verschalungsraum und der Kolben eng aufeinander abgepaßt waren, war die Menge von am Kolbenkopf zu beobachtender austretender Masse praktisch Null. . Mikroaufnahmen bestätigten das Ausbleiben einer bedeutsamen Metallbewegung, wie auch keine erkennbare Kornzerstörung vorlag. Die Mikroaufnahmen ließen auch vollkommene Freiheit von Mikroporen einer Größe über 2,54 μ erkennen. Mehrere derartige Kolben wurden in Teile geschnitten, aus welchen rotierende Träger vom Typ R. R. Moore als Ermüdungsprobestücke maschinell gefertigt wurden. Der Ermüdungstest und die darauf abgestellten Probestücke sind in der Technik allgemein bekannt und in American Society for Testing Materials Special Technical Publication Nr. 91 »Manual en Fatigue Testing«, 1949, bexchrieben. Maschinell gefertigte Zugprobestücke wurden ebenfalls aus den Kolben hergestellt, ίο Die Ergebnisse der Zug- und Ermüdungstests sind mitPressed into the casing by means of a hydraulic press of 500 tons for 1 1/2 minutes and exerted a pressure of over 32.9 kp / mm 2 on the piston. This pressure was essentially isostatic as there was virtually no metal movement. Since the casing and the piston were fitted closely to one another, the amount of mass that could be observed at the piston head was practically zero. . Photomicrographs confirmed the absence of any significant metal movement, as well as no recognizable grain destruction. The micrographs also showed complete freedom from micropores larger than 2.54μ. Several such pistons were cut into pieces from which RR Moore rotating carriers were machined as fatigue test pieces. The fatigue test and the specimens based on it are well known in the art and are described in American Society for Testing Materials Special Technical Publication No. 91, "Manual en Fatigue Testing," 1949. Machine-made tensile specimens were also made from the pistons, ίο The results of the tensile and fatigue tests are included

. gleichartigen Testen, welche mit Kolben im »Gußzustand« vorgenommen wurden, in Tabelle 1 verglichen worden. .. Similar tests carried out with pistons in the "as-cast state" are compared in Table 1 been. .

■ ■ .■ ■. Ermüdungsfestigkeit
(kp/mma)
5 · 10" Umdrehungen
Fatigue strength
(kp / mm a )
5 x 10 "turns
Tabelle 1Table 1 Streckfestigkeit
(kg/cm1)
Yield strength
(kg / cm 1 )
% Dehnung*
Probenlänge 5,08 cm
% Strain*
Sample length 5.08 cm
ZustandStatus 63,0
11,9
63.0
11.9
Zugfestigkeit
(kp/mm2)
tensile strenght
(kp / mm 2 )
18,2
18,2
18.2
18.2
0,7
1,6
0.7
1.6
Im Gußzustand
Verbessert
In the as-cast state
Improved
18,9
23,1
18.9
23.1

*) Definiert durch ASTM.*) Defined by ASTM.

Es ist zu sehen, daß die Ermüdungsfestigkeit der verbesserten Gußmassen fast das doppelte derjenigen von nichtverbesserten Gußmassen betrug. Eine zufällige Zunahme der Zugeigenschaften ist ebenfalls offensichtlich.It can be seen that the fatigue strength of the improved molding compositions is almost twice that of unimproved putties. There is also an accidental increase in tensile properties obviously.

Beispiel2Example2

Die Gußmasse eines teilweise umkleideten Kolbens, welche einen gegossenen Ringeinsatz in der Nähe ihres oberen Umfanges besaß, wurde nach dem dargelegten Verfahren verbessert. Der bandartige Ringeinsatz war aus der allgemein bekannten Gußeisen-Nickel-Legierung Ni-Resist zusammengesetzt, die oft für diese Zwecke verwendet wird. Mit Ausnahme des Ringeinsatzes war die allgemeine Größe und Legierungszusammensetzung des Kolbens jener des vollkommen umkleideten Kolbens aus Beispiel 1 identisch. Eine Verschalung mit einem eng anliegenden Rammteil wie im Beispiel 1 wurde hergestellt. Jede Gußmasse wurde auf 454,5° C erhitzt, in die vorgeheizte Verschalung gesetzt und die Ramme in die Verschalung gegen den Kolbenkopf V2 Minute lang mittels einer hydraulischen Presse von 700 Tonnen gepreßt, wodurch ein im wesentlichen isostatischer Druck von annähernd 37,8 kp/mm2 ausgeübt wurde. Ermüdungsprobestücke wurden aus dem Kolbenbolzenbeschlag mehrerer so behandelter Kolben angefertigt. Die Ermüdungstests zeigten, daß der Teil aus Gußaluminiumlegierung der zusammengesetzten Kolbenkonstruktion in gleichem Ausmaß verbessert worden war, wie jener der vollkommen aus Aluminiumlegierung gemachten Kolben aus Beispiel 1. Dies ist eine besonders wichtige Ausführungsform der Erfindung, da eiserne Ringeinsätze häufig in technischen Aluminiumkolbcn enthalten sind, insbesondere bei schwerer Belastung. Vor dieser Erfindung wurde ein solcher Einsatz, metallurgisch fest gebunden, dadurch bewirkt, daß der Aluminiumkolben rund um den Einsatz gegossen wurde, aber solche Kolben waren durch eine verhältnismäßig niedrige Ermüdungsfestigkeit gekennzeichnet, insbesondere im entscheidenden Hereich des Kolbcnbol/cnbcschlags. Mehrere Schemata wurden zum Schmieden des Kolbens rund tun den lüiisal/. entwickelt, jedoch führt dies zu einer beträchtlich schlechteren Bindung gegenüber der metallurgischen Bindung, welche erreicht wird, wenn der Einsatz fest eingegossen wird. Ein weiteres Problem ergibt sich dadurch, daß der Schmiedevorgang häufig zu übermäßigen Beanspruchungen auf dem Ringteil führt, was bei späterer Inbetriebnahme zu Zerstörung, Bruch oder Verschlechterung und Ausfall führt. Die verbesserten Kolben behalten die Vorteile der fest eingegossenen Einsatzstruktur, während sie eine merklich verbesserte Ermüdungsfestigkeit zeigen, welche vordem nur mit geschmiedeten Kolben hervorgebracht wurde. .The potting compound of a partially lined piston, which had a cast ring insert near its top periphery, was improved by the method set forth. The band-like ring insert was composed of the well-known cast iron-nickel alloy Ni-Resist, which is often used for this purpose. With the exception of the ring insert, the general size and alloy composition of the piston was identical to that of the fully jacketed piston from Example 1. A formwork with a tightly fitting ram part as in Example 1 was produced. Each casting compound was heated to 454.5 ° C., placed in the preheated casing and the ram pressed into the casing against the piston head V for 2 minutes by means of a hydraulic press of 700 tons, creating an essentially isostatic pressure of approximately 37.8 kp / mm 2 was exercised. Fatigue specimens were made from the piston pin fittings of several pistons treated in this way. The fatigue tests showed that the cast aluminum alloy portion of the composite piston design had been improved to the same extent as that of the all-aluminum alloy pistons of Example 1. This is a particularly important embodiment of the invention since iron ring inserts are often included in technical aluminum pistons, especially with heavy loads. Prior to this invention, such an insert, metallurgically bonded, was effected by casting the aluminum piston around the insert, but such pistons were characterized by relatively low fatigue strength, particularly in the critical area of piston stroke. Several schemes have been made for forging the piston around doing the lüiisal /. developed, but this results in a considerably poorer bond than the metallurgical bond which is achieved when the insert is firmly cast in place. Another problem arises from the fact that the forging process often leads to excessive stresses on the ring part, which leads to destruction, breakage or deterioration and failure when commissioned later. The improved pistons retain the advantages of the molded-in insert structure while exhibiting markedly improved fatigue resistance previously only achieved with forged pistons. .

Bei s ρ i e 1 3At s ρ i e 1 3

Eine zylindrische Gußeisenform wurde verwendet, um 15,24 cm im Durchmesser große und 20,32 cm lange Gußmassen einer Aluminiumlegierung herzustellen, welche nach den Angaben 9% Silicium, 0,5% Magnesium und 1,8% Kupfer enthielt. Von diesen wurden tellerähnliche Stücke mit einem Durchmesser von 13,97 cm und 6,35 cm Länge herausgeschnitten und maschinell verarbeitet. Die Stücke wurden auf 426,5 bis 455° C erhitzt und in eine eng angepaßte vorgeheizte Verschalung gebracht. Ein Gewicht von 500 Tonnen wurde V2 Minute mittels einer hydraulischen Presse auf den oberen Teil eines jeden Stückes gedruckt. Die Stücke wurden wieder auf 527° C erhitzt und 8 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten und dann in Wasser bei 65,5°C abgeschreckt, dann folgte eine künstliche Alterung während 10 Stunden bei 155°C. Ermüdungsprobestücke des im Beispiel 1 beschriebenen Typs wurden aus diesen hergestellt, desgleichen aus Stücken, welche nicht der Druckanwendung unterworfen, jedoch anderweitig identisch waren. Die Ermüdungstests wurden in diesem Fall bei einer Beanspruchung von 14,0 kp/mm2 durchgeführt und die Lebensdauer der Vcrgleichsprobestücke auf die Ermüdungsfestigkeit bei 5 · 108 Umdrehungen extrapoliert. Die Zugeigenschaftcn wurden auch wieder verglichen. Die Ergebnisse dieser Tests sind in.Tabelle2 aufgeführt. Man sieht, daß die Probestücke eine Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von 33 % gegenüber dem »Gul.i-Malerial« zeigen.A cylindrical cast iron mold was used to make 15.24 cm in diameter and 20.32 cm long castings of aluminum alloy which were reported to contain 9% silicon, 0.5% magnesium and 1.8% copper. From these, plate-like pieces with a diameter of 13.97 cm and 6.35 cm in length were cut out and machine processed. The pieces were heated to 426.5 to 455 ° C and placed in a tightly fitted preheated casing. A weight of 500 tons was printed on the top of each piece for 2 minutes by means of a hydraulic press. The pieces were reheated to 527 ° C and held for 8 hours and then quenched in water at 65.5 ° C, followed by artificial aging for 10 hours at 155 ° C. Fatigue coupons of the type described in Example 1 were made from these, as were pieces that were not subjected to pressure but otherwise identical. In this case, the fatigue tests were carried out at a load of 14.0 kgf / mm 2 and the service life of the comparative test pieces was extrapolated to the fatigue strength at 5 · 10 8 revolutions. The tensile properties were also compared again. The results of these tests are shown in Table 2. It can be seen that the test pieces show an improvement in fatigue strength of 33% compared to the "Gul.i-Malerial".

Tabelletable

ZustandStatus Logarithmusmittelwert
Ermüdungsdauer bei
14,0 kp/mm2
(Umdrehungen)
Logarithmic mean
Fatigue life at
14.0 kg / mm 2
(Revolutions)
Extrapolierte Ermüdungs
festigkeit in kp/mm2
5 · 108 Umdrehungen
Extrapolated fatigue
strength in kp / mm 2
5 · 10 8 revolutions
Zugfestigkeit
kp/mm2
tensile strenght
kp / mm 2
Dehngrenze
kp/mm2
Yield point
kp / mm 2
% Dehnung% Strain
VIs Guß VIs cast 460 000
2 354 700
460,000
2,354,700
12,0
16,0
12.0
16.0
32,48
33,25
32.48
33.25
27,30
27,86
27.30
27.86
2,1
2,5
2.1
2.5
Aerbessert Improved

Beispiel 4Example 4

Gußkolben derselben Größe und Zusammensetzung wie im Beispiel 1 wurden in einen Autoklav gesetzt und einem Heliumdruck von 10,50 kp/τητηa bei einer Temperatur von etwa 483° C etwa 2 Stunden lang ausgesetzt. Die Ergebnisse des R. R. Moore-Ermüdungstests mit Probestücken, welche von den Kolbenbolzenbeschlägen dieser Kolben entfernt wurden, zeigten eine log mittlere Ermüdungslebensdauer von 1,5 · 108 Umdrehungen bei einer Beanspruchung von 14,0 kp/mm2, was extrapoliert eine Ermüdungsfestigkeit von 10,5 kp/mm2 bei 5 · 108 Umdrehungen anzeigt. Das heißt, nahezu die gleiche Verbesserung wurde erreicht wie bei mechanischer Druckanwendung nach Beispiel 1.Cast flasks of the same size and composition as in Example 1 were placed in an autoclave and exposed to a helium pressure of 10.50 kp / τητη a at a temperature of about 483 ° C. for about 2 hours. The results of the RR Moore fatigue test with specimens removed from the piston pin fittings of these pistons showed a log mean fatigue life of 1.5 x 10 8 revolutions at a load of 14.0 kp / mm 2 , which extrapolates a fatigue strength of 10 , 5 kp / mm 2 at 5 · 10 8 revolutions. That is, almost the same improvement was achieved as with the application of mechanical pressure according to Example 1.

209532/108209532/108

Claims (4)

1 2 temperatur, einem isostatischen Druck von mindeste! Patentansprüche: 2,1 kp/mm2 ausgesetzt wird. Unter dem isostatischen Druck wird ein im wesen1 2 temperature, an isostatic pressure of at least! Claims: 2.1 kp / mm2 is exposed. Under isostatic pressure, an in essence becomes 1. Verfahren zur Herstellung von Gußkörpern liehen gleichmäßiger Druck von allen Seiten, anale aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen mit S dem hydrostatischen Druck auf einen in ruhende verbesserter Ermüdungsfestigkeit und einer Mikro- Flüssigkeit eingetauchten Körper verstanden. Wäh porengröße von nicht mehr als 2,54 Mikron, da- rend der Druck mindestens bei .2,1 kp/mm2 liege durch gekennzeichnet, daß der Guß- sollte, wird vorzugsweise ein ' Druekbereich vo körper bei einer Temperatur von mindestens 315°C, 3,5 kp/mm3 und höher, z.B. 7,0 bis 70 kp/mm jedoch unterhalb der Schmelztemperatur, einem io benutzt. Geringfügig höhere Temperaturen als obe isostatischen Druck- von mindestens 2,1 kp/mm2 genannt sind zulässig, obwohl die Temperatur nich ausgesetzt wird. so hoch liegen sollte, daß Schmelzen eintritt. De1. Process for the production of cast bodies borrowed uniform pressure from all sides, anal made of aluminum or aluminum alloys with S understood the hydrostatic pressure on a body immersed in resting improved fatigue strength and a micro-liquid. While the pore size is not more than 2.54 microns, while the pressure is at least 2.1 kp / mm 2 , characterized in that the casting should be, a pressure range of at least 315 ° is preferred C, 3.5 kp / mm 3 and higher, for example 7.0 to 70 kp / mm but below the melting temperature, an io used. Slightly higher temperatures than above isostatic pressure of at least 2.1 kp / mm 2 are permitted, although the temperature is not exposed. should be so high that melting occurs. De 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bevorzugte Temperaturbereich liegt bei 371 bis 638°( zeichnet, daß der Gußkörper einem Druck von 7 Niedrigere Temperaturen werden vorzugsweise ver bis 70 kp/mm2 bei einer Temperatur von 371 bis 15 -mieden, da eine beständige Verbesserung nicht ohn 638°C ausgesetzt wird. wesentliche Schwierigkeiten erreicht werden kann2. The method according to claim 1, characterized marked preferred temperature range is 371-638 ° (is characterized in that the cast body at a pressure of 7 Lower temperatures are preferably ver to 70 kgf / mm 2 at a temperature of 371 -mieden to 15, as constant improvement is not exposed to 638 ° C. substantial difficulties can be achieved 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Aus dem Vorhergehenden ist zu ersehen, daß erfin zeichnet, daß ein Druck von 3,5 bis 14 kp/mm2 dungsgemäß die Gußmasse Temperatur- und Druck hydrostatisch ausgeübt und mindestens eine Stunde bereichen ausgesetzt wird, welche normalerweise an aufrechterhalten wird. 20 gewendet werden, um wesentliche Metallbewegun'3. The method according to claim 1, characterized in that, according to the foregoing, invention records that a pressure of 3.5 to 14 kp / mm 2, the casting compound temperature and pressure is exerted hydrostatically and exposed to areas for at least one hour which is normally maintained on. 20 are turned to avoid essential metal movements 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da- hervorzurufen. Jedoch wird bei der praktischen Durch durch gekennzeichnet, daß ein isostatischer Druck führung der Erfindung eine solche Metallbewegun: von 14 bis 70 kp/mm2 durch an die Form des im wesentlichen vermieden.4. The method according to claim 1 or 2, to cause. However, in practice it is characterized in that an isostatic pressure guide of the invention essentially avoids such a metal movement: from 14 to 70 kp / mm 2 due to the shape of the. Gußkörpers angepaßte Verschalungen ausgeübt Ein wichtiges Merkmal bei der praktischen DurchCast body-adapted formwork exerted an important feature in the practical through und mindestens 15 Sekunden aufrechterhalten wird. 25 führung der Erfindung besteht darin, daß der isoand is maintained for at least 15 seconds. 25 management of the invention is that the iso statische Druck auf die ganze Gußmasse währenc einer bestimmten Zeitspanne, z. B. mehrerer Sekunderstatic pressure on the entire casting compound for a certain period of time, e.g. B. several seconds bis 1 Stunde oder länger, ausgeübt wird. Dies kann de:up to 1 hour or more. This can be de: bei einem Schmiedevorgang auftretenden Situatior 30 gegenübergestellt werden, wo ein gegebener Druck-in a forging process occurring Situatior 30 are compared, where a given pressure Die Erfindung betrifft.ein Verfahren zur Herstellung spiegel gewöhnlich nicht auf dem gesamten Teil lastet von Gußkörpern aus Aluminium oder Aluminium- und gewöhnlich nicht während einer bedeutenden legierungen mit verbesserter Ermüdungsfestigkeit und Dauer aufrechterhalten wird. Beim Schmieden ist die einer Mikroporengröße von nicht mehr als 2,54 Mikron. Druckanwendung entweder sehr kurz, wie beimThe invention relates to a method of manufacturing mirrors that do not usually weigh on the entire part of castings made of aluminum or aluminum and usually not during a significant one alloys with improved fatigue strength and durability is maintained. When forging is that a micropore size no greater than 2.54 microns. Pressure application either very briefly, as with Bei der Herstellung verschiedenartiger Teile oder 35 Schlagschmieden, oder wird sofort durch Metall-Formen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen, bewegung vermindert, oder beides ist gegeben. Bei insbesondere komplizierter Formen, wird, in solchen der praktischen Durchführung der Erfindung kann der Fällen, wo eine Wahl gegeben ist, fast stets das Gießen kleinste Zeitraum zur Druckausübung als etwas von in Betracht gezogen wegen der Kosteneinsparungen dem isostatischen Druckspiegel abhängig betrachtet gegenüber dem Schmieden und anderer Methoden. 40 werden, da höhere is'ostatische Drücke vorteilhaft für Aluminium-oder Aluminiumlegierung-Gußmassen be- kürzere Zeiträume aufrechterhalten werden können sitzen jedoch bestimmte Nachteile, welche ihre An- als niedrigere Drücke. Die Temperatur ist ein anderer wendung beschränken. Eine solche Beschränkung, die abhängiger Faktor, da höhere Temperaturen, die vorsolchen technisch hergestellten Gußmassen anhaftet, teilhafte Anwendung niedriger Drücke, kürzere Zeiten besteht darin, daß ihre Ermüdungsfestigkeit bedeutend 45 für die Druckanwendung oder beides erleichtern, schlechter als die von Schmiedemassen ist. Zur Ver^ , Verschiedene Maßnahmen können bei der praktianschaulichung: Eine Schmiedemasse zeigt im allge- sehen Durchführung der Erfindung zur Ausübung des meinen eine Ermüdungsfestigkeit von 25% oder mehr, isostatischen Druckes angewendet werden. Die bewelche größer als die einer entsprechenden Gußmasse quemsten Maßnahmen sind mechanische Druckist. Unter Ermüdungsfestigkeit wird in dieser Beschrei- 50 anwendung, wie durch Verschalungen (Formen), und bung die Beanspruchung verstanden, welche für eine Anwendung von Flüssigdruck, wie durch ein Gas. vorbestimmte Zahl von Umdrehungen ohne Ausfall Bei der mechanischen Ausübung des isostatischen angewendet werden kann. In der Aluminiumindustrie Druckes wird die Gußmasse innerhalb einer der Gußist es üblich, die Ermüdungsfestigkeit als den Bean- masse angepaßten Verschalung angeordnet, spruchungswiderstand bei 5 · 108 Umdrehungen ohne 55 Der Druck kann dann durch irgendwelche Maß-Ausfall festzulegen. nahmen wie durch eine hydraulische Presse ausgeübtIn the manufacture of different types of parts or impact forging, or is immediately reduced by metal molds made of aluminum or aluminum alloys, movement, or both is given. In the case of particularly complex shapes, in those practicing the invention, where a choice is made, the smallest period of pressure application may almost always be considered to be somewhat dependent on the isostatic pressure level due to the cost savings over forging and casting other methods. Since higher isostatic pressures can be maintained for shorter periods of time, which is advantageous for aluminum or aluminum alloy casting compounds, there are, however, certain disadvantages which make their application more than lower pressures. The temperature is another twist limit. One such limitation, the dependent factor, since higher temperatures adhere to such engineered castings, partial use of lower pressures, shorter times, is that their fatigue strength is significantly inferior to that of forged compounds for the application of pressure or both. For verification, various measures can be taken during the practical demonstration: A forging mass shows in general implementation of the invention for the exercise of what is believed to be a fatigue strength of 25% or more, isostatic pressure can be used. The measures that are greater than those of a corresponding casting compound are mechanical pressure. In this description, fatigue strength is understood to mean application, such as through formwork (molds) and exercise, the stress that is required for an application of liquid pressure, such as through a gas. predetermined number of revolutions can be applied without failure in the mechanical exercise of the isostatic. In the aluminum industry, pressure is applied to the casting compound within one of the casts.It is customary to place the fatigue strength as a formwork adapted to the dimensions, resistance to stress at 5 · 10 8 revolutions without 55 The pressure can then be determined by any dimensional failure. took as if exercised by a hydraulic press Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Ver- werden. Es ist wichtig, daß die Verschalungen so fahren zur Herstellung von Gußkörpern aus Alumi- konstruiert sind, daß im wesentlichen ein Metallfluß nium oder Aluminiumlegierungen zu entwickeln, in der Gußmasse verhindert wird, d. h., die Gußmasse weiche eine verbesserte Ermüdungsfestigkeit, in der 60 muß so eingeschlossen sein, daß im wesentlichen jede Größenordnung von 25 °/0 oder mehr aufweisen sollten. bedeutende Bewegung daraus verhindert wird. So sindThe invention was based on the object of becoming. It is important that the formwork for the production of castings from aluminum is constructed so that essentially a metal flux or aluminum alloys are prevented from developing in the casting compound, ie the casting compound softens an improved fatigue strength, in which 60 must so be included that should be substantially any order of magnitude of 25 ° / 0 or more. significant movement from it is prevented. So are Diese Aufgabe wurde mit einem Verfahren zur Her- herkömmliche Schmiedeverschalungen im allgemeinen stellung von Gußkörpern aus Aluminium oder Alu- im Hinblick auf glatte Außenflächen oder andere miniumlegierungen mit verbesserter Ermüdungsfestig- Stellen für einen Metallaustritt aus der Verschalung, keit und einer Mikroporengröße von nicht mehr als 65 wodurch dem isostatischen Druck durch Metall-2,54 Mikron gelöst, welches dadurch gekennzeichnet bewegung ausgewichen würde, etwas abzuwandeln, ist, daß der Gußkörper bei einer Temperatur von Da der mechanisch anwendbare isostatische Druck mindestens 315°C, jedoch unterhalb der Schmelz- lediglich durch die Preßkapazität begrenzt ist, könnenThis object was achieved with a method for conventional forging formwork in general position of cast bodies made of aluminum or aluminum with regard to smooth outer surfaces or others minium alloys with improved fatigue strength points for metal leakage from the casing, speed and a micropore size not exceeding 65 which eliminates the isostatic pressure by metal 2.54 Micron solved, which would be evaded by movement, to modify something, is that the cast body is at a temperature of Da the mechanically applicable isostatic pressure at least 315 ° C, but below the melting point is limited only by the pressing capacity
DE19671558772 1966-10-25 1967-10-24 Process for the production of cast bodies made of aluminum or aluminum alloys with improved fatigue strength Expired DE1558772C (en)

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