DE2652434A1 - Kaefiglaeufer bzw. -leiter fuer einen kurzschlussanker-induktionsmotor und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Kaefiglaeufer bzw. -leiter fuer einen kurzschlussanker-induktionsmotor und verfahren zu seiner herstellung

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DE2652434A1
DE2652434A1 DE19762652434 DE2652434A DE2652434A1 DE 2652434 A1 DE2652434 A1 DE 2652434A1 DE 19762652434 DE19762652434 DE 19762652434 DE 2652434 A DE2652434 A DE 2652434A DE 2652434 A1 DE2652434 A1 DE 2652434A1
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Kazuhiko Ogawa
Masanori Ohara
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Sumitomo Aluminum Smelting Co
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Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte
Sumitomo Aluminium Smelting KSSo SffiSien 80
Company, Limited Tel, 089/982085-87
Osaka, Japan Telex: 0529802 hnkld
Telegramme: ellipsoid
Käfigläufer bzw. -leiter für einen Kurzschlußanker-Induktionsmotor und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Kurzschluß- bzw. Käfigläufer mit geringer elektrischer Leitfähigkeit, d.h. großem Anfahrdrehmoment, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Läuferleiterkörper für einen Kurzschlußanker-Induktionsmotor zur Lieferung eines großen Anfahrdrehmoments, der bezüglich der Warmbruchfestigkeit (hot tear crack) beim Gießen verbessert ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Ein Käfigläufer eines Induktionsmotors besitzt Endringe und Leiterstege, die durch Gießen oder Kokillenguß von Aluminium oder einer Legierung auf Aluminiumbasis in die in laminierte Siliziumstahlplatten eingestochenen Schlitze gebildet sind. Wenn der Motor z.B. für häufiges Anfahren und Abstellen ein hohes Anfahrdrehmoment besitzen soll, müssen beim Sekundärläufer elektrische Leiter mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit verwendet werden.
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Aus diesem Grund wird ein Läuferleiterkörper (rotor conductor) eines Kurzschlußanker-Induktionsmotors mit hohem Anfahrdrehmoment im allgemeinen aus einer Legierung auf Aluminiumbasis mit niedriger elektrischer Leitfähigkeit hergestellt. Als solche Legierungen auf Aluminiumbasis sind Legierungen bekannt, die eine niedrige elektrische Leitfähigkeit von weniger als kO% IACS (International Annealed Copper Standard) besitzen, beispielsweise Al-Mg-, Al-Si- und Al-Si-Cu-Legierungen. Von diesen Legierungen besitzt die Al-Mg-Legierung aufgrund der mangelhaften Fließfähigkeit der Metallschmelze eine schlechte Gießbarkeit. Die Al-Si-Legierung ist bezüglich der mechanischen Eigenschaften, speziell bezüglich der Bruchdehnung, unzufriedenstellend. Die Al-Si-Cu-Legierung besitzt dagegen wegen des in ihr enthaltenen Kupfers eine mangelhafte Korrosionsbeständigkeit. Weiterhin zeigt ein aus Legierungen auf Aluminiumbasis mit Silizium oder Kupfer (z.B. Al-Si-, Äl-Si-Cu-Legierung) hergestellter Läuferleiterkörper große Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit, weil das in der Aluminiummatrix zur Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit gelöste Silizium oder Kupfer ausseigert, wenn aus diesen Legierungen bestehende Läufer erwärmt werden. Die elektrische Leitfähigkeit des Läuferkörpers wird daher thermisch instabil.
Aufgrund von Untersuchungen und Studien mit dem Ziel der Verbesserung dieser Mängel wurden verschiedene Legierungen auf Aluminiumbasis entwickelt, z.Bo Al-Mn, Al-Mn-Ti, Al-Mn-Cr, Al-Mn-Cr-Ti-Zr und dgl., bei denen die elektrische Leitfähigkeit zufriedenstellend thermisch stabil ist. Beispielsweise wird bei einem Vergleich zwischen einer Al-Si- und einer Al-Mn-Cr-Legierung, die beide dieselbe elektrische
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Leitfähigkeit von 27% IACS besitzen, folgendes Ergebnis erhalten: Wenn die beiden Legierungen 2 Stunden lang auf 25O0C erwärmt und anschließend an der Luft gekühlt werden, zeigt die elektrische Leitfähigkeit bei der erstgenannten Legierung eine Veränderung von +2% (auf 29% IACS), während bei der zweitgenannten Legierung keine Veränderung eintritt,
Weiterhin beträgt der Temperatur-Massenwiderstandskoeffizient im Bereich von 20 - 150° bei der Al-Si-Legierung 3,18 χ 10" , während er bei der Al-Mn-Cr-Legierung bei 1,77 x 10~^ liegt. Dies bedeutet, daß die letztere Legierung der ersteren bezüglich der thermischen Stabilität des elektrischen Widerstands überlegen ist. Induktionsmotore, die ein großes Anfahrdrehmoment liefern, werden häufig dort eingesetzt, wo die Ein/Ausschaltfrequenz hoch ist, z.B. bei einer Förderwalze oder einem Fahrstuhl. Diese Motoren können dabei aufgrund ihres großen Anfahrdrehmoments ziemlich viel Wärme entwickeln. Aus diesem Grund muß berücksichtigt werden, daß die Temperatur dieser Motoren manchmal auf etwa 1500C ansteigt.
Die genannten Legierungen besitzen jedoch eine große Neigung zu Warmrißbildung beim Gießen. Insbesondere Aluminiumlegierungen mit vergleichsweise niedriger elektrischer Leitfähigkeit sind mit dem Mangel behaftet, daß die Güte der Gußstücke bei Erhöhung der Mengen an Legierungsbestandteilen mangelhaft wird. Beispielsweise zeigt die Al-Mn-Cr-Legierung gemäß JA-AS Nr. 43,241/1973, deren Zusammensetzung, jeweils auf Gewichtsbasis, mit 0,3 - 4% Mangan, 0,15 - 0,9% Chrom, Rest Aluminium, angegeben ist, eine große Tendenz zur Warmrißbildung beim Gießen bzw. im Gußstück, so daß
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sich die Gußstücke mit nur schlechtem Ausbringen fertigen lassen. Wird dagegen der Mangangehalt erhöht, so kristallisieren grobe Kristalle der intermetallischen Verbindungen aus, wobei im Inneren der Gußstücke kein metallischer, sondern ein grobkristalliner Erstarrungszustand erreicht wird, welcher die Verwendung der Gußstücke aus diesen Legierungen erschwert und außerdem die mechanischen Eigenschaften außerordentlich stark beeinträchtigt.
Aus diesem Grund ist es übliche Praxis, der Al-Mn-Cr-Legierung zur Verhinderung der Warmrißbildung 0,3 - 0,6 Gew.-% Eisen zuzusetzen. Andererseits ist allerdings bekannt, daß die Zugabe von Eisen zu einer Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit und zu einer Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Bruchdehnung, führt, wodurch die Güteeigenschaften der Legierung eingeschränkt werden. Zudem bewirkt die Eisenzugabe insbesondere im Bereich hoher Mangangehalte keinerlei Verbesserung des Erstarrungszustands.
Erfindungsgemäß wurden nun ausgedehnte Untersuchungen mit dem Ziel der Verbesserung der Neigung zu einer Warmrißbildung und des Erstarrungszustands von Käfigläufern aus Al-Mn-Cr-Legierung angestellt.
Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Aluminiumlegierung, die sich vorteilhaft für den Rotorleiterkörper des Käfigrotors eines Kurzschlußanker-Induktionsmotors mit hohem Anfahrdrehmoment eignet.
Dieser Käfigläuferleiter soll dabei aus einer Aluminiumlegierung bestehen, die eine geringe Neigung zu Warmrißbil-
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dung und eine niedrige elektrische Leitfähigkeit von weniger als etwa 40% IACS besitzt.
Außerdem soll dieser Käfigläufer einen verbesserten Erstarrungszustand besitzen und damit einen hohen praktischen Nutzwert bieten.
Weiterhin soll dieser Käfigläufer den bisher verwendeten Konstruktionen bezüglich thermischer Stabilität des elektrischen Widerstands, mechanischer Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit überlegen sein.
Die genannte Aufgabe wird bei einem Käfigläufer bzw. -leiter für einen Kurzschlußanker-Induktionsmotor aus einer Legierung auf Aluminiumbasis erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Legierung im wesentlichen O33 - 4 Gew.-96 Mangan, 0,15 0,9 Gew.-% Chrom, 0,05 - 0,6 Qew.-% Titan, 0,01 - 0,12 Gew.-% Bor, nicht mehr als 0,3 Gew.-% Eisen und nicht mehr als 0s3 Gewe~% Silizium, Rest Aluminium,, enthält, oder aber dadurch, daß die Legierung im wesentlichen 0,3-4 Gew.-% Mangan, 0,15 - 0,9 Gew.-# Chrom, 0,05 - 0,6 Gew.-96 Titan, 0,01 0,12 Gew.-9^ Bor, 0,2 - 0,8 Gew.-96 Zirkon, nicht mehr als 0,3 Gew.-% Eisen und nicht mehr als 0,3 Gew.-96 Silizium, Rest Aluminium, enthält.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer aus Eisen bestehenden Gießform bzw. Kokille, wie sie beim Ring-
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gießversuch gemäß den noch zu beschreibenden Beispielen verwendet wird, und
Fig. 2 eine im Teilschnitt gehaltene Seitenansicht der Kokille nach Fig. 1.
Bei diesen Legierungselementen wurde der Mangangehalt von 0,3-4 Gew.-% aus folgenden Gründen gewählt: Bei einem Mangangehalt von weniger als 0,3 Gew.-% wird keine elektrische Leitfähigkeit von unter 40% IACS erreicht. Bei einem Mangangehalt von mehr als 4 Gew.-% können andererseits metallische Verbindungen in den Gußstücken auskristallisieren, wodurch die Zwangslösungswirkung (d.h. eine Wirkung aufgrund der zwangsweisen Auflösung des Metalls in fester Lösung) verringert wird und der wirksame Einfluß auf die elektrische Leitfähigkeit verlorengeht.
Der Chromgehalt von 0,15 - 0,9 Gew.-% wird aus den gleichen Gründen wie im Fall des Mangans festgelegt. Dies bedeutet, daß sich bei einem Gehalt von weniger als 0,15 Gew.-% der erforderliche Wert der elektrischen Leitfähigkeit nicht einstellt, während bei Chromgehalten von mehr als 0,9 Gew.-% die Zwangslösungswirkung verringert und die effektive Wirkung auf die elektrische Leitfähigkeit ausgeschaltet wird.
Die Zugabe von Titan allein ist nicht wirksam, weil die hemmende Wirkung von Titan auf die Warmrißbildung gering ist. Durch gemeinsame Verwendung von Titan und Bor kann die Warmrißbildung sehr wirkungsvoll verhindert werden, wodurch eine Verbesserung des Ausbringens der Gußstücke erreicht wird. In diesem Fall braucht weiterhin kein Eisen verwendet
-7-
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to
zu werden, das bisher herkömmlicherweise zur Verhinderung der Warmrißbildung zugesetzt wurde. Infolge der Nichtbenutzung von Eisen kann daher ein auf das Vorhandensein von Eisen zurückzuführender Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit effektiv verhindert werden.
Durch die gemeinsame Verwendung von Titan und Bor wird weiterhin der Verfestigungs- bzw. Erstarrungszustand der Legierung verbessert, wodurch die Bildung dichter Gefüge in den aus diesen Legierungen hergestellten Gußstücken begünstigt wird. Aus diesem Grund können auch Legierungen mit hohem Mangangehalt ohne weiteres angewandt werden, wobei auch die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu Legierungen, die weder Titan noch Bor enthalten, erheblich verbessert werden.
Wenn jedoch die gemeinsam angewandten Titan- und Borgehalte auf unter 0,05 bzw. 0,01 Gew.-% reduziert werden, ist eine hemmende Wirkung bezüglich der Warmrißbildung kaum noch zu beobachten. Werden dagegen der Titan- und der Borgehalt auf mehr als 0,06 bzw. 0,12 Gew.-% erhöht, so wird die Fließfähigkeit der Legierungsschmelze mangelhaft, was zu einer Verminderung der Produktionsleistung führt.
Die Zugabe von Titan und Bor kann auf die gleiche Weise wie bei anderen Aluminiumlegierungen erfolgen. Beispielsweise können diese Elemente in Form eines beide Elemente enthaltenden Flußmittels, in der Kombination der Al-Ti-Grundlegierung (master alloy) und der Al-B-Grundlegierung sowie in der Form der Al-Ti-B-Grundlegierung zugesetzt werden, wobei die Zugabe der Al-Ti-B-Grundlegierung besonders bevorzugt wird.
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Weiterhin vermag Zirkon die Fließfähigkeit der Legierungsschmelze zu verbessern und ihre elektrische Leitfähigkeit wirksam zu verringern; Zirkon stellt daher ein wirksames Legierungselement dar, dessen Zugabe erfindungsgemäß vorteilhaft ist. Eine Menge von 0,2 Gew.-% bietet dabei jedoch nur eine geringe Wirkung, während Gehalte von mehr als 0,8 Gew.-% für die Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit nicht so wirksam sind und außerdem beim Erstarren zu einer mangelhaften Oberflächengüte der Gußstücke führen.
Wenn zudem der Mangangehalt mehr als 1,5 Gew.-% beträgt, hat bekanntlich die Zugabe von sowohl Titan als auch Bor einen gewissen negativen Einfluß auf die elektrische Leitfähigkeit, doch kann dieser negative Einfluß durch Zusatz von Zirkon verringert werden.
Eisen und Silizium stellen Verunreinigungen dar, die bei der Herstellung der Legierung unvermeidlich eingeführt werden. Eisen erhöht dabei die elektrische Leitfähigkeit, während Silizium die Warmrißbildung fördert, so daß diese beiden Metalle in Mengen von weniger als 0,3 Gew.-9o vorliegen müssen. Bezüglich der anderen Verunreinigungen betragen die zulässigen Gehalte jeder Verunreinigung weniger als 0,05 GeWc-%, und der Gesamtgehalt an Verunreinigungen sollte wünschenswerterweise unter 0,1 Gew.-% liegen.
Mit den vorstehend beschriebenen Legierungen läßt sich ein Käfigläufer oder Läuferleiter eines Kurzschlußanker-Induktionsmotors mit einer elektrischen Leitfähigkeit von weniger
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als hO% IACS herstellen. Wenn der Läufer eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit "besitzen soll, z.B. eine solche von unter 20% IACS, kann dies dadurch erreicht werden, daß Mangan und Chrom in Mengen von 1,5-4 Gew.-% bzw. 0,5 0,9 Gew.-% hinzugefügt werden. Wenn die Legierung eine solche besonders niedrige elektrische Leitfähigkeit besitzen soll, kann durch die Zugabe von Zirkon im oben angegebenen Bereich die Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit aufgrund der Titan- und Borzugabe effektiver verhindert werden.
Für die Herstellung von Käfigläufern aus diesen Legierungen kann ein beliebiges Gießverfahren, z.B. ein Kokillen-Druckoder -Spritzgießverfahren, ein Kokillen-Fallgießverfahren oder dgl., angewandt werden, sofern hierdurch die Zwangslösung swirkung auf die zur Erzielung der erforderlichen elektrischen Leitfähigkeit zugesetzten Legierungselemente ausgeübt wird. Da das Druckgießverfahren die höchste Zwangslösungswirkung bietet, wird dieses Verfahren bevorzugt angewandt. Dieses Verfahren eignet sich auch besonders für die Realisierung der Erfindung.
Beim Gießen ist zu berücksichtigen, daß die genannten Legierungen eine Erstarrungstemperatur des Primärkristalls im Bereich von 650 - 6600C besitzen. Wenn die Temperatur der Legierung im geschmolzenen Zustand weniger als 7000C und allgemein etwa 650 - 6700C beträgt (d.h. der üblicherweise für Al-Si-Legierungen angewandten Temperatur entspricht), wird leicht eine Kristallisation von Mangan und Chrom, die als Hauptlegierungsbestandteile verwendet werden, eingeleitet, so daß die gewünschte elektrische Leit-
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fähigkeit nicht erzielt wird. Zweckmäßige Temperaturen der Legierungsschmelze beim Gießen liegen daher bei über 72O0C. Zu hohe Temperaturen führen zu einem Verschweißen (soldering) zwischen Gußstück und Kokille, zu einer Zunahme der absorbierten Gasmenge und zu einer Gefährdung des Betriebs. Die obere Grenze der Legierungsschmelzentemperatur ist daher selbstverständlich beschränkt, und Temperaturen von unter etwa 8000C werden auch für Legierungen bevorzugt, die einen hohen Anteil an Legierungselementen und eine niedrige elektrische Leitfähigkeit besitzen.
Für das Vorwärmen der Kokille reichen im allgemeinen Temperaturen von etwa 200 - 3000C aus. Die einzufügenden bzw. einzugießenden laminierten Siliziumstahlplatten können vorgewärmt werden, doch ist dieses Vorwärmen zur Begünstigung der Zwangslösung der Legierungselemente nicht immer notwendig. Außerdem ist die Verwendung eines Trennmittels zur Verhinderung des Zusammenschweißens vorteilhaft.
Vorzugsweise wird die Legierungsschmelze beim Kokillen-Druck- bzw. -Spritzgießverfahren mit vergleichsweise niedriger Spritzgeschwindigkeit von etwa 30 - 50 m/s eingeführt. Wenn diese Geschwindigkeit, wie beim üblichen Druck- oder Spritzgießen, bei 60 - 70 m/s liegt, treten in den Endringen und Rippen zahlreiche Luftblasen auf, wodurch sich die elektrischen und mechanischen Eigenschaften des hergestellten Käfigläufers sehr verschlechtern können.
Die auf diese Weise hergestellten Käfigläufer zeigen keine Warmrißbildung beim Gießen, sie behalten einen guten Erstarrungszustand bei, und sie besitzen eine elektrische
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Leitfähigkeit von 40 - 14% IACS. Derartige Läufer besitzen daher einen ausgezeichneten praktischen Nutzwert. Außerdem sind sie den bisher verwendeten Konstruktionen bezüglich thermischer Stabilität der elektrischen Leitfähigkeit, mechanischer Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit überlegen, wobei zudem die Fließfähigkeit der Legierungsschmelze bei der Herstellung der Läufer nicht beeinträchtigt wird.
Im folgenden ist die Erfindung anhand von Beispielen erläutert, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.
Beispiele 1 bis 9
Legierungen mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden nach dem Kokillen-Fallgießverfahren hergestellt und auf Zugfestigkeit und elektrische Leitfähigkeit untersucht. Die elektrische Leitfähigkeit wurde dabei mittels eines Potentiometers bzw. eines Wirbelstrom-Leitfähigkeitsprüfers gemessen.
Sodann wurde der sog. Ringgießversuch wie folgt durchgeführt; Die gleichen Legierungsschmelzen wurden in auf Raumtemperatur gehaltene Kokillen eingegossen, die im Zentrum einen Formkern trugen, und die dabei erhaltenen Ring-Gußstücke (36 mm Innendurchmesser, 58 mm Außendurchmesser und 20 mm Höhe) wurden bezüglich ihrer Neigung zur Warmrißbildung untersucht. Die bei diesem Versuch verwendete Kokille ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Beim Ringgießversuch wurden die Versuchsergebnisse in fünf Stufen von 1 bis 5 benotet, wobei Note 5 einen vollständigen Bruch am Ringteil und die Note 1 keinerlei Bruch bedeuten, während
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die drei Noten 2, 3 "und 4 abgestuft zwischen diesen Grenzwerten liegen. Die Neigung zu ¥armrißbildung wurde anhand des Durchschnitts- oder Mittelwerts mehrerer Versuchswerte ermittelt.
Tabelle 2 veranschaulicht die mechanischen Eigenschaften und die elektrische Leitfähigkeit der Versuchslegierungen sowie die Ergebnisse des Ringgießversuchs.
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Tabelle
Nr.
Si
Zusammensetzung (Gew.-%) Mn Cr Ti B
Zr
Beispiel 1 2 3 4
5 6 7 8
Vergleichs beispiel 1
3 4 5 6
0,26 0,10 0,38 0,14 0,11 0,02 - - - Rest
0,21 0,10 0,44 0,27 0,09 0,02 - - It
0,22 0,11 0,53 0,26 0,18 0,04 - ft
0,25 0,13 1,45 0,25 0,20 0,04 - It
0,28 0,15 1,62 0,26 0,10 0,02 - Il
0,21 0,07 1,72 0,58 0,10 0,02 - Il
0,18 0,10 2,72 0,55 0,19 0,04 0,32 If
0,25 0,19 3,57 0,57 0,39 0,07 0,35 ff
0,23 0,16 3,68 0,57 0,35 0,07 0,65 It
0,25 0,10 0,37 0,12 — - — If
0,37 0,10 0,52 0,26 - - - If
0,25 0,10 1,25 0,41 - - If
0,23 0,10 1,70 0,56 - - tf
0,50 0,08 1,82 0,58 - - It
0,19 0,10 2,72 0,58 _ If
Vergleichs«
beispiel 7 0,2A- 0,22 3,30 0,54 ' . - - . ■ - Rest
8 0,20 0,0? 1,63 0,55 .« . - 0,32 "
9 0,56 0,03 1,78 0,60 0,10 0,02 - »
0,31 0,16 1,58 0,48 0,18 — - »
0,27 0,17 1,71 0,62 0,12 - 0,31 "
Nr.
Mechanische Eigenschaften Zugfestig- Bruchdehnung keit 2 (%)
(kg/mm- )
Tabelle 2 Ringgieß
versuch
Elektrische
Leitfähig
keit (% IACS)		 1,0
35,4 1,0
30,6 1,0
29,2 1,0
19,7 1,0
20,2 1,0
18,5 1,0
16,6 1,0
15,7 1,0
14,9 2,0
37,2 2,2
31,2 2,8
20,5 4,6
17,9
Anmerkung: Prüfvorrichtung für elektrische Leitfähigkeit
Beispiel 1 9,8
-J 2 10,5
O
CD		 3 11,0
OO 4 13,8
—* 5 13,9
O β 11,5
IN» 7 10,5
8 11,0
9 7,9
VerglelchS1-
Mspiel 1 9,0
2 10,2
3 13,1
4 11,9
47,0
46,0
44,4
36,4
34,2
13,5
3,0
2,7
0,9
43,1 46,5 37,3 10,5 Wirbelstromprüfer
Il Il Il Il
Potentiometer
M Il Il
Wirfeelstromprüfer
Il
It
Potentiometer
Vergleichs-
beispiel 5		 9,1 4,6 22,1 3,8
6 4,2 1,2 15,0 2,2
7 3,2 0,5 13,7 1,4
8 11,3 12,7 16,0 2,6
9 11,7 10,4 22,1 1,0
10 11,8 14,0 18,8 1,5
709821 11 11,5 13,2 18,0 1,8
/032
Potentiometer
Tf If If It It
ίο
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich ist, kann erfindungsgemäß die Warmrißbeständigkeit bei Aluminiumlegierungen mit einer elektrischen Leitfähigkeit von etwa 40 - 14$ IACS erheblich verbessert werden. Beim Vergleichsbeispiel 9 wird zwar die Beständigkeit gegen Warmrißbildung verbessert, doch kann die Legierung als ungeeignet angesehen werden, weil die elektrische Leitfähigkeit aufgrund des erhöhten Eisengehalts zunimmt .
Die Legierung gemäß Vergleichsbeispiel 7, die mehr als 3% Mangan und weder Titan noch Bor enthält, war für die praktische Verwendung ungeeignet, weil grobe Kristalle von Zwischenmetallverbindungen auskristallisierten und sich im Inneren der Gußstücke ein grobkörniger Erstarrungszustand einstellte (diese Fehler sind in Tabelle 2 nicht speziell in Form von Daten wiedergegeben). Mit Ausnahme der Legierung nach Vergleichsbeispiel 7 zeigten die anderen Legierungen einen vergleichsweise dichten Erstarrungszustand.
Beispiele 10 bis 11
Die Legierungen mit den Zusammensetzungen nach Tabelle 3 wurden im Fallguß und im Druck- oder Spritzguß vergossen und auf Zugfestigkeit sowie elektrische Leitfähigkeit untersucht. Letztere wurde mittels eines Potentiometers gemessen. Die Ergebnisse finden sich in nachstehender Tabelle
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Tabelle 3
Nr. Zusammensetziong (Gew.-%)
Fe Si Mn Cr Ti B Zr Al
Rest 0,30 »
Beispiel 10 o, 16 o, 24 2, 90 · 0, 69 o, 24 0 ,05
11 o, 18 o, 23 2, 72 0, 61 o, 20 0 ,04
-α
CD		 Vergleichs
beispiel 12		 o, 18 o, 25 2, 73 o, 61
9821
/032
Tabelle 4
Mechanische Eigenschaften
Fallgußprobe Druck- bzw. Spritzgußprobe Zug- 0,2%- Bruch- Zug- 0,2%- Bruchfestig- Fließ- dehnung festig- Fließ- dehnung keit 2 grenze (%) keit grenze (%) (kg/mm ) (kg/mm^) (kg/mm2) (kg/mm2)
Elektrische Leitfähigkeit
(% IACS)
Fallguß Druck- bzw. Spritsj·
guß
-α
ο		 Beispiel 10 12, 0 7, 1 7 ,8 16 ,3 12, 3 11, 3 co VJI 16, 5 AO
co
or»		 11 12, 3 7, 6 7 ,5 17 ,6 13, 7 11, 3 .17, 4 15, 1
521 /032 Vergleichs
beispiel 12		 9, 1 6, 6 3 ,3 16 ,4 12, 8 9, 8 16, 9 16, 2
■<3~j
'tv
ti
Wie aus Tabelle 4 hervorgeht, liefert die Erfindung Gußstücke, die sowohl in den mechanischen Eigenschaften als auch in der elektrischen Leitfähigkeit (den bisherigen Erzeugnissen dieser Art) überlegen sind.
Aus einem Vergleich der Beispiele 1 bis 9 mit den Vergleichsbeispielen 1 bis 11 ist ersichtlich, daß beim bisherigen Verfahren, bei dem weder Titan noch Bor oder weder' beide diese Metalle noch Zirkon verwendet werden, die Neigung zur Warmrißbildung höher ist und sich die Risse beim Druck- oder Spritzgußstück eher bilden. Ersichtlicherweise sind mithin die erfindungsgemäß hergestellten Käfigläufer denen nach dem Stand der Technik in verschiedenen Eigenschaften erheblich überlegen.
709821/0321
eerse
ite

Claims (10)

  1. Patentansprüche
    ( 1.!Käfigläufer bzw. -leiter für einen Kurzschlußanker-In- ^—^ duktionsmotor aus einer Legierung auf Aluminiumbasis, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen 0,3 - 4 Gew.-% Mangan, 0,15 - 0,9 Gew.-% Chrom, 0,05 - 0,6 Gew.-% Titan, 0,01 - 0,12 Gew.-% Bor, nicht mehr als 0,3 Gew.-% Eisen und nicht mehr als 0,3 Gew.-% Silizium, Rest Aluminium, enthält.
  2. 2. Käfigläufer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mangangehalt der Legierung 1,5-4 Gew.-% und der Chromgehalt 0,5 - 0,9 Gew.-% beträgt.
  3. 3. Käfigläufer bzw. -leiter für einen Kurzschlußanker-Induktionsmotor aus einer Legierung auf Aluminiumbasis, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung im wesentlichen 0,3-4 Gew.-% Mangan, 0,15 - 0,9 Gew.-% Chrom, 0,05 - 0,6 Gew.-% Titan, 0,01 - 0,12 Gew.-^ Bor, 0,2 0,8 Gew.-% Zirkon, nicht mehr als 0,3 Gew.-% Eisen und nicht mehr als 0,3 Gew.-% Silizium, Rest Aluminium, enthält.
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  4. 4. Käfigläufer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mangangehalt der Legierung 1,5-4 Gew.-% und der Chromgehalt 0,5 - 0,9 Gew.-% beträgt.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung von Käfigläufern durch Eingießen einer Legierung auf Aluminiumbasis in die in laminierte Siliziumstahlplatten eingestochenen Schlitze, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung auf Aluminiumbasis benutzt wird, die im wesentlichen 0,3-4 Gew.-96 Mangan, 0,15 - 0,9 Gew.-96 Chrom, 0,05 - 0,6 Gew.-% Titan, 0,01 0,12 Gew.-% Bor, nicht mehr als 0,3 Gew.-% Eisen und nicht mehr als 0,3 Gew.-% Silizium, Rest Aluminium, enthält, so daß die Warmrißbildung verhindert und die elektrische Leitfähigkeit zur Gewährleistung eines großen Anfahrdrehmoments verringert wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mangangehalt von 1,5 - 4 Gew.-% und ein Chromgehalt von 0,5 - 0,9 Gew.-% angewandt werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießvorgang als Druck- oder Spritzgießvorgang durchgeführt wird.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung von Käfigläufern durch Eingießen einer Legierung auf Aluminiumbasis in die in laminierte Siliziumstahlplatten eingestochenen Schlitze, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung auf Aluminiumbasis benutzt wird, die im wesentlichen 0,3-4 Gew.-% Mangan, 0,15 - 0,9 Gew.-% Chrom, 0,05 - 0,6 Gew.-% Titan, 0,01 - 0,12 Gew.-% Bor, 0,2 - 0,8 Gew.-# Zirkon, nicht mehr als 0,3 Gew.-% Eisen und nicht mehr als 0,3 Gew.-% Silizium, Rest Aluminium, enthält, so daß die ¥armriß-
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    bildung verhindert und die elektrische Leitfähigkeit zur Gewährleistung eines großen Anfahrdrehmoments verringert wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mangangehalt von 1,5-4 Gew.-% und ein Chromgehalt von 0,5 - 0,9 Gew.-% angewandt werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießvorgang als Druck- oder SpritzgießVorgang durchgeführt wird.
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