DE2450607B2

DE2450607B2 - Verwendung einer legierung zur herstellung von teilen mit hohem daempfungsvermoegen und hoher absorption von vibrationen und laerm

Info

Publication number: DE2450607B2
Application number: DE19742450607
Authority: DE
Inventors: Mituo Yokohama; Fujita Takashi Ebina Kanagawa; Shirai Hideo; Nakagawa Masatoshi; Yokohama; Abe Hiroshi Kawasaki; Kawai (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-24
Publication date: 1976-09-09
Also published as: CH612216A5; ATA870174A; GB1484718A; FR2249174A1; BE821607A; NL173071C; DE2450607C3; JPS521683B2; NL7414036A; FR2249174B1; JPS5071512A; SE421136B; DE2450607A1; SE7413508L; CA1043670A; AT339354B

Description

45

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Legierung zur Herstellung von Teilen (wie von Kompressoren und anderen Vorrichtungen oder Geräten), die ein hohes Dämpfungsvermögen und eine hohe Absorption von Vibrationen und Lärm aufweisen sollen.

Lärm wird in zunehmendem Maße als öffentliche Belästigung empfunden. Es hat folglich nicht an Versuchen gefehlt, die von den verschiedensten Vorrichtungen und Geräten erzeugten Geräusche zu vermindern. Eine Maßnahme zum Absorbieren von Vibrationen und Lärm besteht in der Verwendung eines hochdämpfenden Materials für diese Vorrichtungen und Geräte. \ls hochdämpfende Materialien wurden bereits Kunststoffe verwendet. Da jedoch Kunststoffe eine unzureichende mechanische Festigkeit und Hitzebeständigkeit aufweisen, ist ihre Verwendbarkeit aufgrund dieser Nachteile begrenzt Um nun diesen Nachteilen zu begegnen, wurde bereits versucht, metallische Materialien hoher Dämpfungsfähigkeit zu entwickeln. So wurde beispielsweise bereits mit einer 40 bis 60% Mangan enthaltenden Kupferlegierung gearbeitet Solche Mangan/Kupfer-Legierungen besitzen eine hohe Dämpfungsfähigkeit bei Temperaturen nahe Raumtemperatur Die Obergangstemperatur der Dämpfungsfähigkeit ist jedoch niedrig, d- h, sie beträgt 50° bis 8O⁰C, wobei die Dämpfungsfähigkeit bei Temperaturen über dieser Obergangstemperatur rasch sinkt Aus diesem Grund eitaen sich solche Legierungen nicht als Dämpfungsmaterialien, z. R zur Herstellung von Ventiliedersitzen für Kompressoren, die Temperaturen von etwa 100⁰C ausgesetzt sind. .

In der US-PS 18 50953 ist eine Eisenlegierung beschrieben, die 1 bis 20% Chrom, (M-bis 4,5% Aluminium und gegebenenfalls bis zu 2% Silizium enthält, wobei der Siliziumgehalt nicht hoher als der Aluminiumgehalt sein soll und die Summe aus dem Silizium- und Aluminiumgehalt 0,5 bis 5,5% betragen solL Eine Verwendbarkeit dieser Legierungen als Dämpfungsmaterialkn geht aus der US-PS nicht

hervor. .

Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, eine als Dämpftmgsmaterial für Vibrationen und Lärm geeignete Legierung anzugeben, die auch bei hohen Temperaturen eine hohe Dämpfungsfähigkeit besitzt und daneben noch eine große mechanische Festigkeit ausgezeichnete Be- und Verarbeitbarkeit und ein hervorragendes Antikorrosionsverhalten besitzt

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer Legierung, die aus 1 bis 8% Aluminium, 2 bis 30% Chrom, Rest Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen (als Spuren) besteht und die bei einer Temperatur von 700° bis 1200⁰C wärmebehandelt wurde, zur Herstellung von Teilen, die ein hohes Dämpfungsvermögen und eine hohe Absorption von Vibrationen und Lärm aufweisen müssen.

Bei der Herstellung von vibrierenden und lärmerzeugenden Werkstücken und Verwendung einer hochdämpfenden Legierung des beschriebenen Typs wird aus den genannten Legierungsbestandteilen eine Schmelze hergestellt und die erhaltene Legierung nach dem Schmieden, Gießen, Walzen und dergleichen bei einer Temperatur von 700° bis 1200⁰C wärmebehandelt

Die Zeichnung zeigt einen graphischen Vergleich der Temperaturabhängigkeit der Dämpfungsfähigkeit einer erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierung einerseits und einer bekannten Legierung andererseits.

Eine erfindungsgemäß zu verwendende hochdämpfende Legierung enthält 1 bis 8. vorzugsweise 2 bis 4% Aluminium, 2 bis 30, vorzugsweise 5 bis 20% Chrom und zum Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Zur Desoxidation und Entschwefelung kann einer erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierung beispielsweise weniger als 0,5% Silizium und weniger als 1,0% Mangan zugesetzt werden. Zur verbesserten Bearbeitung können weniger als 1% Schwefel, Blei und/oder Calcium zulegiert werden. Weiterhin können zur Verbesserung des Korrosionsverhaltens Nickel, Kupfer und dergleichen in Mengen von wenigerals 1% zulegiert werden.

Im folgenden seien nun die Gründe für die Begrenzung der Mengenanteile der Legierungsbestandteile näher erläutert

Aluminium bildet ein wesentliches Element für die Verbesserung der Dämpfungsfähigkeit Wenn es in geringeren Mengen als 1% vorhanden ist, erreicht man keine für die Praxis ausreichende Dämpfungsfähigkeit. Wenn der Aluminiumanteil größer als 8% ist, sinkt einerseits die Dämpfungsfähigkeit andererseits wird die bildsame Formgebung beeinträchtigt

Wenn der Chromanteil unter 2% sinkt, wird die ngjnpfiingsfähigkeit ⁿ>^cnt verbessert. Wenn andereres der Chromaiitei! 30% übersteigt, wird zwar das Korrosionsverhalten weiter verbessert, die Dämpfungs-Hhigkeit sinkt jedoch.

Wenn der hochdämpfenden Legierung als Desoxidaäons- und Entsöhwefelungsmittel Silizium und Mangan zugesetzt werden und deren Menge 0,5 bzw. 1% übersteigt, werden die mechanischen Eigenschaften, »B di^e Bildsamkeit der betreffenden Legierung, unzweckmäßig stark beeinträchtigt

Außer den genannten wesentlichen Bestandteilen können die erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierungen als Verunreinigung Kohlenstoff Phosphor und dergleichen enthalten. Der Gehalt

Tabelle

an Kohlenstoff, Phosphor und dergleichen liegt vorzugsweise unter 0,5%.

Die Legierung kann nach dem Gießen, Schmieden, Walzen und dergleichen bei einer Temperatur von 700° bis 1200°, vorzugsweise 900° bis 1050° C, wärmebehandelt und dann langsam abgekühlt werden. Wenn die genannte Wärmebehandiungstemperatur 700⁰C unterschreitet, erreicht man keine ausreichende Dämpfungsfähigkeit. Wenn andererseits die Wärmebehandlungs- temperatur 1200⁰C übersteigt, wird das Verfahren aus Kostengründen unwirtschaftlich. Weiter kommt es zu

einer Vergröberung der Korngröße und zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften.

Die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Legierung	Zusammensetzung in %	Cr	0,23	Si	Mn	Mn	C	weitere Legie	Mo	= 0,81	Fe	Wärme behandiungs	Dämp fungs-	Fe	fähig- keit bei
	Al		0,20					rungsbestand		= 0,93		temperatur und	fähigkeit		Raum-
			0,23					teile				-dauer	bei Raum		tem-
			0,21										tempera		pera-
		2,98		0,22		0,19	0,012	_			Rest		tur		tur
Beispiel 1	1,03	8,10		0,19		0,21	0,009	—			Rest	700°C χ 1 h	371
Beispiel 2	1,00	3,13	_	0,21	0,18	0,21	0,0(3	—			Rest	desgl.	420	Rest 700^c	162
Beispiel 3	3,01	7,91	0,18	0,21	0,21	0,011	—	—		Rest	desgl.	553		185
Beispiel 4	3.02	15,11	0,22	0,19	0,18	0,009	—	—	Cu	Rest	desgl.	568		158
Beispiel 5	234	7,92	0,20	0,20	0,20	0,008	—	—		Rest	desgl.	394		153
Beispiel 6	5,03	15,20	0,21		0,21	0,012	—			Rest	desgl.	571
Beispiel 7	4,98	28.3	0,21		0,20	0,012	—			Rest	desgl.	568
Beispiel 8	1,08	9,85	—	0.5	—	0,014	—			Rest	desgl.	483		261
Beispiel 9	3,46	9,90	0,18		—	0,014	—		Rest	desgl.	572	¹C χ 1 Std.
Beispiel 10	3,39	9,88	—	0,19	0,017	—		Rest	desgl.	555	Rest desgl.
Beispiel 11	3,51	10,80	0,20	0,14	0,016		—	Rest	desgl.	566	Rest desgl.
Beispiel 12	2,96	11,00	0,18	0,18	0,015		—	Rest	desgl.	491	Rest desgl.
Beispiel 13	3,03						—		desgl.	488	1200°C χ 1 Std.-
		11,55	0,22	0,20	0,019			Rest			250'
Beispiel 14	3,00	10,96	0,14	0,19	0,015			Rest	desgl.	456	'C/Std.
Beispiel 15	2,99	6,56	0,26	0,21	0,020			Rest	desgl.	449	Rest -300° C
Beispiel 16	2.11	11,84	0,19	0,23	0,017			Rest	1000⁰C χ 1 h	1180
Beispiel 17	3,19	20,36		0,19	0,019		Rest	desgl.	1830
Beispiel 18	1.07	11,84	0,19	0,23	0,017		Rest	desgl.	970
Beispiel 19	3,19							1200⁰C χ 1 h	1600
Tabelle		Zusammensetzung in '	%
Legierung	Al Cr Si	C	Ni		Wärmebehandlungs- Dämp- temperatur und -dauer fungs-

				S = 0,07
				Pb = 0,56
				Ca = 0,06
				Cu =
Vergleichs-	1,01	0,013		Ni =
beispiel 1	3,03 -	0,008	—	—
2	3,04	0,011	—	—
3		0,012	—	—
4				—

		0.001	46.6
<;

Fortsetzung	5	Mn	24	<	50	607	I e	6	I ).i inp Illlli.'S keil bei ICIll- pei'ii- tur
Legierung	/iiNiinimeiisei/iiiijj im " ΛΙ Cr Si	0,42	0,001	\l		Rest	R'UljH'l ,Hill llllll ll.llk'l	86
Verglcichs- bc'spiel 6	_ _ _	78,8	4,82 -	-600° C- 100°C/Std. -300° C — Ofenkühlung

3,02 — - 40,8 - -

- - 0,23 0,70 0,41 -

690° C χ 1 Std. -♦ Wasserkühlung

Rest - -200⁰C χ 12 Std. 865
-440° C χ 1 Std.

Rest -

10

Aus den für die einzelnen Legierungen genannten Bestandteilen wurden Schmelzen bereitet, aus denen dann durch Gießen, Schmieden und Walzen etwa 1 mm starke Bleche hergestellt wurden. Aus jedem Blech wurde ein etwa 10 mm breiter und etwa 100 mm langer Prüfling ausgeschnitten. Nachdem der jeweilige Prüfling angelassen worden war, wurde er in Biegungsschwingung versetzt, wobei bei Raumtemperatur ein Schwingungsdekrement ό bestimmt wurde. Da das Schwingungsdekrement in hohem Maße ampütudenabhängig ist, wurde der gesamte Prüfling in eine Schwingung gegebener Amplitude versetzt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sind in der Tabelle enthalten. In der Tabelle ist die Dämpfungsfähigkeit als Relativwert, bezogen auf den Wert 10 des Schwingungsdekrements eines kaltgewalzten Stahles der jap. Normbezeichnung JIS S40C des Vergleichsbeispiels 8, angegeben.

Aus der Tabelle geht hervor, daß die erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierungen im Vergleich mit den Legierungen der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 und 8 eine ausgezeichnete Dämpfungsfähigkeit besitzen. Aus der Tabelle geht ferner hervor, daß die bei einer Temperatur von 1000° C wärmebehandelte Legierung der Beispiele 16 bis 18 eine etwa dreimal höhere Dämpfungsfähigkeit aufweisen als die Legierungen der Beispiele, bei denen die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 700°C erfolgte.

Mit den Legierungen des Beispiels 3 und Vergleichsbeispiels 7 wurden in der geschilderten Weise die Temperatureigenschaften der Dämpfungsfähigkeit von Raumtemperatur bis 300⁰C bestimmt Die graphische Darstellung zeigt die Beziehung zwischen der Dämpfungsfähigkeit und der Temperatur. Wie aus der graphischen Darstellung hervorgeht, ist bei der Mangan/Aluminium/Kupfer-Legierung des Vergleichsbeispiels 7 die Dämpfungsfähigkeit bei Raumtemperatur größer als die Dämpfungsfähigkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierung: bsi einer Temperatur von etwa 70⁰C sinkt jedoch die Dämpfungsfähigkeit der bekannten Legierung plötzlich ab. Im Gegensatz dazu behält die hochdämpfende Legierung gemäß Beispiel 3 ihre hohe Dämpfungsfähigkeit im Temperaturbereich von Raumtemperatur bis etwa 300⁰C nahezu unverändert bei, d. h. die Temperatureigenschaften der Dämpfungsfähigkeit einer erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierung sind ausgezeichnet Dasselbe gilt für die Legierung der anderen Beispiele.

Das Dämpfungsvermögen der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen verändet sich im Verlauf der Zeit nur wenig. Dagegen erleidet die Legierung des Vergleichsbeispiels 7 innerhalb eines Jahres eine Einbuße des Dämpfungsvermögens von etwa 20% und innerhalb von 2 Jahren eine solche von etwa 40%.

Die Zugfestigkeit einer erfindungsgemäß zu verwendenden hochdämpfenden Legierung (Beispiel 3) beträgt 56,4 kg/mm^?; die Zugfestigkeit der Legierung des Vergleichsbeispiels 6 beträgt 45,3 kg/mm².
Aus diesen Werten geht hervor, daß die erfindungsgemaß zu verwendenden hochdämpfenden Legierungen darüber hinaus auch noch eine größere mechanische Festigkeit besitzen.

Die bekannten Legierungen, wie jene des Vergleichsbeispiels 7, erfordern ferner im Gegensatz zu den erfindungsgemäß zu verwendenden Legierungen aufwendige Wärmebehandlungen.

Auf die Legierungen der Beispiele 4 und 5 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde zur Ermittlung des Korrosionsverhaltens Salzwasser aufgesprüht Das eine

so 5%ige Konzentration aufweisende Salzwasser wurde auf jeden Prüfling in einem Winkel von etwa 45° bei einer Temperatur von 35° ±2° C und einem Druck von 0,7 bis 0,8 kg/cm² aufgesprüht Hierauf wurden die einzelnen Prüflinge 16 h lang liegengelassen. Hierbei bildete sich auf der gesamten Oberfläche der Legierungen der Vergleichsbeispsiele 1 und 2 eine tiefe rote Rostschicht. Im Gegensatz dazu waren die Legierungen der Beispiele 4 und 5 lediglich teilweise angelaufen. Dies zeigt, daß die erfindungsgemäß zu verwendender

f>o hochdämpfenden Legierungen im Vergleich zu den bekannten Legierungen ein ausgezeichnetes Korrosionsverhalten zeigen.

Wie bereits erwähnt, besitzen die erfindungsgemäO zu verwendenden Legierungen selbst bei hoher

fts Temperaturen eine erhöhte Dämifungsfähigkeit Daneben weisen sie auch eine ausgezeichnete bildsame Bearbeitbarkeit bzw. Formbarkeit ein hervorragendes Korrosionsverhalten und eine verbesserte mechanische

7 8

Festigkeit auf. Sie stellen somit wertvolle Materialien mensetzung, nach ihrer Wärmebehandlung 1

für die Industrie dar. Temperatur von 700° bis 1200°C ganz b

Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäß magnetische Eigenschaften, nämlich eine Koer

zu verwendenden hochdämpfenden Legierungen, d.h. von höchstens l,2Oersted, aufweisen.

die Cr/Al/Fe-Legierungen der angegebenen Zusam- <

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer Legierung, die aus 1 bis 8% Aluminium, 2 bis 30% Chrom, Rest Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen (als Spuren) besteht und die bei einer Temperatur von 700 bis 1200° C wärmebehandelt wurde, zur Herstellung von Teilen, die ein hohes Dämpfungsvermögen und eine hohe Absorption von Vibrationen und Lärm aufweisen sollen.

2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1, die weiter weniger als 03% Silizium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 oder 2, die weiter weniger als 1% Mangan enthält, für dta Zweck nach Anspruch 1.

4. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die weiter weniger als 1% Schwefel und/oder Blei und/oder Calcium enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiter weniger als 1% Nickel und/oder Kupfer enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die aus 2 bis 4% Aluminium, 5 bis 20% Chrom, Rest Eisen und erschmelzungsbedingten Verunreinigungen besteht, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Gesamtgehalt an Verunreinigungen unter 0,5% liegt, für den Zweck nach Anspruch 1.

8. Verwendung einer Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit der Maßgabe, daß die Legierung nach der gewünschten Formgebung bei einer Temperatur von 900° bis 1050⁰C wärmebhandelt wurde, für den Zweck nach Anspruch 1.

40