DE2115910B2

DE2115910B2 - Verbundgiessverfahren

Info

Publication number: DE2115910B2
Application number: DE19712115910
Authority: DE
Inventors: Itaru Nagoya; Hashimoto Kametaro; Kaneko Yasuhisa; Komiyama Yoshiro; Toyota; Niimi (Japan)
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1970-04-02
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2115910A1; DE2115910C3; GB1338511A; JPS4946215B1

Description

angegossen wird. zug-unde, auf der Grundlage des eingangs genannten

Bei einem vergleichbaren Verfahren zur Herstellung Verfahrens ein Verfahren zum Verbinden von Beryl-

eines Verbundmetalls, bestehend aus Eisen und Alu- lium mit Leichtmetallgußstücken zu schaffen, das in

minium, wird auf den Eisen-Grundwerkstoff eine 35 jedem Fall eine ausreichende Verbindungsfestigkeit

Zwischenschicht mit einem Gehalt von 50% Kobalt gewährleistet.

und danach eine weitere Zwischenschicht von Silber Diese Aufgabe wird ernndungsgemäß dadurch oder Silberlegierungen gebildet, bevor uie Deckschicht gelöst, daß auf die Oberfläche eines Berylliumaus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auf- Grundwerkstückes im Tauchverfahren als Haftvergebracht wird (deutsche Patentschrift 1 033 479). 40 mittler die Schicht einer Beryllium-Kupfer-Legierung

Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines und auf diese ebenfalls im Tauchverfahren die Verbundmetalls aus Stahl und Kupfer eier Kupfer- Schicht einer Beryllium-Kupfer-Aluminium-Legierung legierung durch Angießen von Kupfer oder Kupfer- gebildet wird, an welche das Leichtmetallstück zur legierungen an das mit einer Aluminiumschicht ver- Herstellung eines Verbundmetalls angegossen v. ird, sehene Stahlwerkstück an sich bekannt (deutsche 45 bevor die genannte Schicht einer Beryllium-Kupfer-Patentschrift 901 336). Aluminium-Legierung verfestigt .at.

Auch ist ein Verfahren zum Verbundgießen von Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken,

Magnesium oder einer Magnesiumlegierung und einem daß Beryllium mit Kupfer verbunden werden kann,

Grundwerkstoff an sich bekannt, welcher aus einem das sich sehr gut als Haftvermittler zu Aluminium bzw.

Metall oder einer Metallegierung, insbesondere aus 50 Magnesium eignet.

Eisen, besteht und zui Bildung einer Haftschicht in In der Zeichnung zeigt

ein Alur iiniumschmelzbad getaucht wird. Bei diesem F i g. 1 die graphisch dargestellten Ergebnisse von

Verfahren wird nach Bildung der Haftschicht Magne- Zugfestigkeitsversuchen an Verbindungen, in denen

sium oder eine Magnesiumlegierung an die Haft- Beryllium mit Leichtmetallgußstücken nach dem

schicht angegossen (deutsche Auslegeschrift 1 061 041). 55 erfindungsgemäßen Verfahren verbunden ist im Ver-

Bei einem an sich bekannten Verfahren zum Ver- gleich zu einem herkömmlichen Beryliium-Aluminium-

bundgießen von Leichtmetall und Eisen oder Stahl Verbundmetall und

wird das Eisenformstück in eine Schmelze von Alu- F i g. 2 Querschnitte durch die Verbundzone in

minium oder Zinn oder Zink oder Kadmium getaucht starker Vergrößerung bei drei Beispielen der F i g. 1

und danach an die gebildete Metallschicht das Leicht- 60 im Vergleich zu einem Bezugsbeispiel,

metall angegossen (deutsche Auslegeschrift 1 091 712). Als vorbereitende Maßnahmen werden Fremdstoffe

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum fugen- auf der Berylliumoberfläche durch geeignete Behandlosen Eingießen von Einsatzteilen aus Schwermetall lung entfernt. Alsdann wird das Beryllium in ein in Gußstücks aus Aluminium werden die Einsatzteile Kupferschmelzbad getaucht. Bei einem weiteren Ausdurch Eintauchen in schmelzflüssiges Aluminium mit 65 führungsbeispiel wird auch eine Kupferlegierung wie einer Aluminidschicht versehen (deutsche Auslege- Cu mit 16% Si od. dgl. verwendet. Getaucht wird schrift 1 100 235). eine geeignete Zeit lang, z. B. für 3 Minuten, bis das

Schließlich ist ein Verfahren zum Überziehen von Kupfer metallografisch mit der Oberfläche des Beryl-

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liums verbunden ist, um eine Beryllium-Kupfer-Legierungsschicht zu bilden. Die Eintauchzeit hängt von der geometrischen Form des zu behandelnden Gegenstandes ab. Danach wird die besagte Beryllium-Kupfer-Legierung rasch in ein Aluminiumschmelzbad eingetaucht. Als Aluminiumschmelzbad ist auch irgendeine in JIS AC 2 B (japanische Industrienorm) aufgeführte, geeignete Al-3°/₀Cu-6°/₀Si-Legierung dienlich. Dieses zweite Eintauchen geschieht während einer geeigneten Zeitspanne, z. B. etwa 2 Minuten lang, bis das Aluminium metaHografisch mit der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung verbunden ist, um die gewünschte Beryllium-Kupfer-Aluminium-Schicht zu bilden. Dann wird diese Beryllium-Kupfer-Aluminium-Legierung in eine vorherbestimmte Art von Form eingebracht, die eine Metall- oder Sandform sein kann. Ehe das besagte Aluminium sich verfestigt hat, wird geschmolzenes Aluminium oder Aluminium-Legierungs-Leichtmetall dazu gegossen, wodurch das Beryllium mit dem Aluminium oder Aluminiumlegierungsguß verbunden wird.

Bei einer anderen Variante wird die Beryllium-Kupfer-Aluminium-Legierung in eine Form gegossen und danach, wie zuvor beschrieben, geschmolzenes Leichtmetall auf Magnesiumbasis hinzugegossen und auf diese Weise Beryllium mit Magnesiumgußstücken verbunden.

Bei diesem Verfahren wird die Verbindung von Beryllium mit Leichtmetallgußstücken in derselben Weise durchgeführt wie oben beschrieben, indem man sie nochmals in das Schmelzbad aus Aluminium oder Aluminiumlegierung taucht, sobald die Kühlung unter Bedingungen erfolgt ist, bei welchen die Beryllium-Kupfer-Legierung gebildet wird, oder unter Bedingungen, bei welchen die Beryilium-Kupfer-Aluminium-Legierungsschicht gebildet wird.

In der folgenden Tabelle werden Beispiele 1 bis 4 gezeigt, bei denen Beryllium mit Aluminium-Legierungsgußstücken erfindungsgemäß verbunden wird, ferner Beispiel 5, bei welchem Beryllium mit Magnesium-Legierungsguß erfindungsgemäß verbunden wird, und das Bezugsbeispiel, bei welchem Beryllium direkt mit Aluminium-Legierungsguß verbunden wird. (Die Tabelle ist am Schluß der Beschreibung angefügt.)

Durch die Beispiele werden die Vorteile der Erfindung veranschaulicht. So ist z. B. die Festigkeit der erfindungsgemäß durchgeführten Verbindungen aus den in F i g. 1 gezeigten Befunden des Zugfestigkeksversuchs ersichtlich. Aus F i g. 1 wird auch deutlich, daß die Zugfestigkeit beim Bezugsbeispiel, also bei Anwendung einer anderen als der erfindungsgemäßen Methode, 8,1 kg/mm² ist, während die Zugfestigkeiten der Beispiele 1 bis 4 bei Anwendung der erfindungsgemäßen Methode mehr als doppelt so hoch sind als beim Bezugsbeispiel. Weiter ist daraus ersichtlich, daß die Zugfestigkeit beim Beispiel 5 andenhalbmal so groß ist wie beim Bezugsbeispiel.

Die F i g. 2 zeigt in der Reihenfolge von oben nach unten folgende Beispiele der Tabelle: 1, 2, 3 und 4. In jedem der gezeigten mikroskopischen Bilder befindet sich die Aluminiur legierung oben, Beryllium unk;;. In den drei erfindungs^emäßen Beispielen 1, 2 und 3 findet sich im Verbindungsbereich eine ausgesprochene Be-Al-Legierung.

Aus F i g. 2 ist also erkennbar, daß das mikroskopische Gefüge beim Bezugsbeispiel im Verbindungsbereich eine grobe, gemischte Schicht iiisweist, während die Gefüge der Beispiele 1 bis 3 bei Anwjdung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Verb .,-dungsbereich aus einer dünnen und vollständigen Legierungsschicht bestehen. In anderen Worten. d:e Verbindungsfestigkeit, die auf Grund dieser Erfindung erzielt wird, ist nicht nur um so viel höher, daß dies als ein wesentlicher Fortschritt angesehen werden muß, sondern die herkömmlichen Verbindungen erweisen sich als so schlecht, daß sie praktisch unbrauchbar sind. Wenn Beryllium in ein Schmelzbad von Cu-Si getaucht wird, wird die Verbi.idungsfestigkeit besonders hoch. Wie im Beispiel 4 gezeigt, wird ebenfalls eine hohe Festigkeit erzielt, wenn die Verbindung durch Abkühlen nach der Bildung der Schicht aus Beryllium-Kupfer-Aluminium-Legierung und danach durch erneutes Eintauchen in das Aluminium-Legierungsschmelzbad durchgeführt wird.

Tabelle	Beispiel 1	Kupferlegierung	Temperatur	Zeit	Aluminiumlegierung	Temperatur	Zeit	Gußlegierung
		Tauchbedingung	⁰C	Minuten	Tauchbedingung		Minuten
	Beispiel 2		950	3		750	2
		Legierung			Legierung			Al-3°/oCu-6°/_oSi
	Beispiel 3	Cu-16°/₀Si	740	3	Al-3%Cu-6"/„Si	750	2	(/Λ.Α.319)
				(A.A.319)			Al-3°/₀Cu-6°/₀Si
Beispiel 4	Cu-50°/₀Al	870	3	Al-3°/₀Cu-6°/₀Si	750	2	(A.A.319)
				(A.A.319)			Al-3%Cu-6⁰/₀Si
Beispiel 5	Cu-IO¹Y₀Mg	950	3	Al-3%Cu-6°/₀Si	750	2	(A.A.319)
				(A.A.319)			Al-3%Cu-6°/₀Si
	Cu46%Si	950	3	Al-3%Cu-6%Si	750	2	(A.A.319)
Bezugsbeispiel				(A.A.319)			Mg-6ⁿ/cA!-3°/₀Zn-
	Cu-16%Si			Al-3%Cu-6%Si			0,4°/₀Mn
			(A.A.319)	750	2	(A.S.T.M-AZ63A)
						AI-3%Cu-6°/₀Si
		Al-3%Cu-6%Si			(A.A.319)
		(A.A.319)

Bemerkungen zu Beispiel 4:

Gekühlt nach Eintauchen in das Aluminiumbad und einen Tag lang belassen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Gegenständen aus Eisenwerkstoffen mit Aluminium Patentansprüche: oder Aluminiumlegierungen bereits bekannt, wobei ein Eisen-Aluminium-Legierungsfilm zwischen dem

1. Verbundgießverfahren, bei dem ein Leicht- Grundmetall und der Aluminiumschicht erzeugt und metallwerkstück über wenigstens eine als Haft- 5 an die noch flüssige Aluminiumschicht ein weiterer Vermittler wirkende kupferhaltige Schicht an ein Aluminiumanguß vorgenommen wird (österreichische Grundwerkstück aus einem anderen Metall ange- Patentschrift 254 413).

gössen wird, d a d u rc h ge k e η η ze i c h η et, Ausgehend von dem vorgenannten Stand der daß auf die Oberfläche eines Beryllium-Grund- Technik geht die Erfindung von folgenden Überlegunwerkstückes im Tauchverfahren als Haftvermittler io gen aus: Leichtmetallstücke aus Aluminium und die Schicht einer Beryllium-Kupfer-Legierung und Magnesium bieten verschiedenerlei Anwendungsmögauf dieser, ebenfalls im Tauchverfahren, die Schicht lichkeiten. Sie sind im Metallbau zur Gewichtseiner Beryllium-Kupfer-Aluminium-Legierung ge- einsparung von Vorteil. Die Festigkeit solcher Gußbildet wird, an welche das Leichtmetallstück zur stücke ist indessen bei hohen Temperaturen in vielen Herstellung eines Verbundmetalls angegossen wird, 15 Fällen nicht ausreichend. Aus diesem Grunde ist bevor die genannte Schicht einer Beryllium-Kupfer- empfohlen worden, zu solchen Gußstücken Beryllium Aluminium-Legierung verfestigt ist. zuzusetzen, das zahlreiche ausgezeichnete Eigenschaf-

2. Vertanreii nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ten aufweist und insbesondere bei hohen Temperaturen zeichnet, daß das Leichtmetallwerkstück aus Alu- als Mittel zur Verbesserung der Festigkeit oder sonstiminium oder einer Aluminium-Legierung besteht. 20 ger Eigenschaften solcher Gußstücke gilt. Beryllium

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ist indessen schwer zu formen oder maschinell zu zeichnet, daß das L eichtmef>llwerkstück aus Ma- bearbeiten. Besonders schwierig ist es, das Beryllium gnesium oder einer Magnesium-Legierung besteht. bei komplizierten Güssen mit einzugießen. Hierzu

kommt, daß Beryllium sehr teuer ist. Darüber hinaus

25 verbindet sich Beryllium beim Festwerden sehr schwer

mit Leichtmetall, wie Aluminium oder Magnesium, weil im Verbindungsbereich kein festes Gefüge ent-

Die Erfindu ig betrifft ein Verbundgießverfahren, steht. Die erzielte Verbindung im Grenzbereich ist

bei dem ein Leichtmetallwer¹·stück über wenigstens nichts weiter als lediglich eine Mischung, wechalb die

eine als Haftvermittler w^:rkende kupferhaltige Schicht 30 Verbindungsfestigkeit nicht sehr hoch ist.

an ein GrundwerKstück aus c'aem anderen Metall Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe