DE2115910C3

DE2115910C3 - Verbundgießverfahren

Info

Publication number: DE2115910C3
Application number: DE19712115910
Authority: DE
Inventors: Kametaro Hashimoto; Yasuhisa Kaneko; Yoshiro Komiyama; Itaru Nagoya Niimi
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1970-04-02
Filing date: 1971-04-01
Publication date: 1973-10-04
Also published as: JPS4946215B1; DE2115910B2; GB1338511A; DE2115910A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundgießverfahren, steht. Die erzielte Verbindung im Grenzbereich m

bei dem ein Leichtmetallwerkstück über wenigstens nichts weiter als lediglich eine Mischung, weshalb die

eine als Haftvermittler wirkende kupferhaltige Schicht 30 Verbindungsfestigkeit nicht sehr hoch ist.

an ein Grundwerkstück aus einem anderen Metall Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe

angegossen wird. zugrunde, auf der Grundlage des eingangs genannten

Bei einem vergleichbaren Verfahren zui Herstellung Verfahrens ein Verfahren zum Ve^- )inden von Beryl-

eines Verbundmetalls, bestehend aus Eisen und AIu- 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 erfindungsgcrräß dadurch

oder Silberlegierungen gebildet, bevor die Deckschicht gelöst, daß auf die Oberfläche eines Beryllium-

aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung auf- Grundwerkstückes im Tauchverfahren als Haftvei-

gebracht wird (deutsche Patentschrift I 033 479). 40 inittle: die Schicht einer Beryllium-Kupfer-Legierung

Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung eines und auf dieser ebenfalls im Tauchverfahren die Verbundmetalls aus Stahl und Kupfer oder 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 ist.

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 zur Bildung einer Haftschicht in In der Zeichnung zeigt

ein Aluminiumschmelzbad 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 Beryllium-Aluminiumbundgießen 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 Gußstücke aus Aluminium werden die Einsatzteile Kupferschmelzbad getaucht. Bei einem weiteren Ausdurch Eintauchen in schrnelzflüssiges 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-

iiums 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 JISAC2B (japanische Industrienorm) aufgeführte, geeignete AI-3°/_nCu-67oSi-Legierung dienlich. Dieses zweite Eintauchen geschieht während einer geeigneten Zeitspanne, z. B. etwa 2 Minuten lang, bis das Aluminium metallografisch mit der Oberfläche des Kupfers oder der Kupferlegierung verbunden ist, um die gewünschte Berylliurn-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 rMuminium 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 Magnesiumgußstiicken 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, hei welchen die Beryllium-Kupfer-Aluminium-Legierungsschicht gebildet wird.

In de^r 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 Zugfestigkeitsversuchs ersichtlich. Aus F i g. 1 wird auch deutlich, daß die Zugfestigkeit beim Bezugsbeispiel, also bei Anwendung einer anderen als der erfindungsgemäßen

ίο Methode, 8,1 kg/mm² ist, während die Zugfestigkeiten der Beispiele I 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 anderthalbmal 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 Biider befindet sich die Aluminiumlegierung oben, Beryllium unten.

In den drei erfindungsgemäßen 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 ausweist, während die Gefüge der Beispiele 1 bis 3 bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Verbindungsbereich aus einer dünnen und vollständigen Legierungsschicht bestehen. In anderen Worten, die 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 Verbindungsfestigkeit besorders hoch. Wie im Beispie! 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.

iabelle

	Kupferlegierung	Temperatur	Zeit	Aluminiumlegierung	Temperatur	Zeit	Gußlegierung
	Tauchbedingung	⁰C	Minuten	Tauchbedingung	^CC	Minuten
		950	3		750	2
	Lecierung			Legierung			Al-3°/₀Cu-6°/₀Si
Beispiel 1	Cu-16⁰Z₀Si	740	3	AI-3%Cu-6°/₀Si	750	2	(A.A.319)
				(A.A.319)			AI-3°/₀Cu-6°/₀3i
Beispiel 2	Cu-5O%A1	870	3	Al-3^ü/₀Cu-6°/₀Si	750	2	(A.A.319)
				(A.A.319)			AI-3%Cu-6°/₀Si
Beispiel 3	Cu-10°/₀Mg	950	3	Al-3⁰/₀Cu-6°/₀Si	750	2	(A.A.319)
				(A.A.319)			Al-3%Cu-6<>/_eSi
Beispiel 4	Cu-16%Si	950	3	AU3%Cu-6%Si	750	2	(A.A.319)
				(A.A.319)			Mg-6°/„Al-3°/₀Zn-
Beispiel 5	Cu-16%Si			Al-3°/₀Cu-6°/₀Si			0,4%Mn
				(A.A.319)	750	2	(A.S.T.M-Az63A)
							AI-3°/₀Cu-6°/₀Si
Bezugsbeispiel			Al ·3%αι-6%8ί			(A.A.319)
			(A.A.319)

Bemerkungen zu Beispiel 4:

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

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Gegenständen aus Eisenwerkstoffen mit Aluminium Patentansprüche: oder Aluminiumlegierungen bereits bekannt, wobei ein Eisen-Aluminium-Legierungsfilm zwischen dem

1. Verbundgießverfahren, bei dem ein Leicht- Grundmetali 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 Aluminiurnanguß vorgenommen wird (österreichische Grundwerkstück aus einem anderen Metall ange- Patentschrift 254 413).

gössen wird, d ad u rch ge k e η η ze i ch net, Ausgehend von dem vorgenannten Stand der daß auf die Oberfläche eines Beryllium-Grund- Technik geht die Erfindung von folgenden Uberlegunwerkstückes 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 weiche das Leichtmetallstück zur stücko ist indessen bei hohen Temperaturen in vielen Herstellungeines Verbundnietalls 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 Eigenachaf-

2. Verfahren 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 Leichtmetallwerkstück 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 Leichtmetali, wie Aluminium oder Magnesium, weil im Verbindungsbereich kein festes Gefüge ent