DE2854958A1

DE2854958A1 - Verfahren zum herstellen von zylinderbloecken fuer verbrennungskraftmaschinen durch verbundgiessen unterschiedlicher aluminium-legierungen

Info

Publication number: DE2854958A1
Application number: DE19782854958
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl Ing Fussgaenger; C Prof Dipl Ing Dr Razim
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1978-12-20
Filing date: 1978-12-20
Publication date: 1980-07-10

Description

"Verfahren zum Herstellen von Zylinderblöcken
für Verbrennungskraftmaschinen durch Verbundgießen unterschiedlicher Aluminium-Legierungen" Aufgrund ihres niedrigen Gewichts und ihrer guten Bearbeitbarkeit mit hohen Schnittgeschwindigkeiten, sowie wegen der guten Wärmeleitfähigkeit gewinnen Zylinderblöcke aus Aluminium zunehmend Interesse in der Notorenherstellung.
Aufgrund des schlechten Verschleißverhaltens von Aluminium war man bisher jedoch gezwungen, für die Zylinderlaufflächen auf andere Materialien zurückzugreifen, so daß im allgemeinen entweder in den fertig gegossenen Zylinderblock Graugußbuchsen eingepait oder Graugußbuchsen mit der Aluminium-Legierung umgossen wurden. So ergab sich zwar ein gutes Verschleißverhalten der Zylinderlaufflächen, doch traten durch die unterschiedliche Materialpaarung Nachteile wie schlechte Wärmeabfuhr zum Kühlwasser und unterschiedliche Wärmedehnung von Buchse und Gehäuse auf.
In jüngerer Zeit wurden eine Reihe von Aluminiumlegierungen entwickelt, die ein erheblich verbessertes Verschleißverhalten zeigen. Es handelt sich einmal um Legierungen, in denen Hartstoffe wie Siliciumcarbid- oder Borcarbidteilchen dispergiert sind und um sogenannte übereutektische Al-Si-Legierungen, in denen sich beim Erstarren Silicium-Kristalle bilden.
'Nachteilig bei diesen Legierungen ist ihre verhältnismäßig schlechte Gießbarkeit, so daß kompliziert geformte Zylinderblöcke nicht oder nur mit verhältnismäßig hoher Ausschußrate gegossen werden können. Weiterhin führen die in der Legierung vorhandenen verschleißmindernden Hartstoffpartikel und die Silicium- Kristalle bei der weiteren Vernrbeitung des Zylinderblockes zu einem hohen Werkzeugverschleiß und erfordern niedrigere Schnittgeschwindigkoite6.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darie, ein Verfahren zum Herstellen von Zylinderblöcken zu finden, bei denen der gesamte Zylinderblock aus Aluminium besteht und bei denen gute Verschleißeigenschaften der Zylinderlaufflächen mit guter Gießbarkeit und leichter Bearbeitbarkeit des Zylinderblockes kombiniert sind.
Diere Aufgabe wird durch das in den P a t e n t a n s p r ü c h e n beschriebene Verfahren gelöst.
Es ist zwar bereits aus DE-PS 756 576 bekannt, Alumitliumktihlrippen in die Wandungen von Aluminiumzylinderköpfen einzugießen, dabei ist jedoch erforderlich, auf dem zu Utlgießenden Teil vor dem Guß einen Überzug z.U aus Zink oder Kadmium anzubringen, der einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als die Aluminiumgußlegierung und dadurch eine Legierungsbildung ermöglicht. Das Umgießen von verschleißfesten Aluminiumbuchsen mit einer Aluminiumlegierung ist bisher nicht bekannt und wird durch das geschilderte Verfahren auch nicht nahegelegt1 weil die Kühlrippen aus Knetlegierungen bestehen, bei denen eine große Schmelzpunktdifferenz zu der Gußlegierung besteht, während die Zylinderbuchsen aus einer Gußlegierung bestehen, deren Schmelzpunkt so nahe an dem Schmelzpunkt der Legierung, mit der die Buchsen umgossen werden, liegt, daß mit dem Aufschmelzen der Buchsen während des Gusses gerechnet werden mußte.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu umgiesenden Buchsen zwecks genauer Positionierung in an sich bekannter Reise auf Pinolen (Dorne) gesteckt und dann mit der gut gießbaren Aluminiumlegierung umgossen.
Zur Erzielung einer guten Verbindung zwischen Buchse und Gußlegierung soll sich die Gießtemperatur der Gußlegierung um nicht mehr als 100°C von dem Schmelzpunkt des Buchsenmaterials unterscheiden, wobei die Gießtemperatur sowohl höher aLs auch niedriger als der Schmelzpunkt des Buchsenmaterials sein kann. Wird die Differenz nach unten unterschritten, d.h. liegt die Gießtemperatur zu niedrig, so ist die Abschreckwirkung der eingelegten Buchse zu groß und es besteht die Gefahr, daß man ein unvollständiges Gußteil erhält, wird die Differenz nach oben überschritten, d.h., liegt die Gießtemperatur zu hoch, so besteht die Gefahr, daß die eingesetzte Buchse aufschmilzt. Am günstigsten ist eine Gießtemperatur für das Gußmaterial, die bis zu 1000C oberhalb des Schmelzpunktes für das Buchsenmaterial liegt.
Zur Erzielung eines gleichmäßigen Gusses muß eine ausreichende W rmeabfuhr an der Buchse während-des Umgießens gewährleistet sein. Diese Wärmeabfuhr erfolgt durch Kontakt der Buchse mit der in ihr steckenden Pi-nole, die zweckmäßig aus Metall besteht. Bei nicht zu häufig aufeinanderfolgenden-Gießvorgängen kann die Wärmekapazität der Pinole zur Abfuhr der Wärme ausreichen. Bei schneLler Taktfolge der Gießvorgänge wird die wärme in an sich bekatlnter Weise durch Wasser- oder Preßluftkühlung der Pinole abgeführt, wobei die Kühlung entsprechend der enge der abzuführenden Wärme gesteuert wird.
Als Gußmaterial eignen sich die bekannten gut gieß- und zerspanbaren Aluminiumlegierungen, z.B. Aluminiumlegierungen, die 8-11% Silicium und 2 bis 4% Kupfer enthalten. Die Gießtemperaturen liegen im allgemeinen 80 bis 14000 über der Schmelztemperatur, bewegen sich also im üblichen Bereich.
Als Material für die Buchsen eignen sich besonders gut die schon erwähnten bekannten übereutektischen Aluminium-Silicium-Legierungen, die als Hauptlegierungsbestandteile 12 bis 25 Gew.-% Silicium, 1 bis 5 Gew.-% Kupfer und 0,5 bis 5 Gew.-% Magnesium enthalten. Sehr gut eignen sich aber auch Aluminiumlegierungen, die Itartstoffe, wie Borenrbid oder Siliciumkarbid in feinverteilter Form enthalten.
Die-Korngröße für die llartstoffe soll zwischen 5 und 50 um liegen. Die Buchsen selbst werden aus den genannten Naterialien im allgemeinen durch Stand- oder Schleuderguß hergestellt, wobei sich keinerlei gießtechnische Probleme ergeben.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen vor allem darin, daß alle Bearbeitungsvorgänge mit Ausnahme des Drehens und llonens der Zylinderlaufflächen an einer gut bearbeitbaren Legierung durchgeführt werden können, daß für den gießtechnisch schwierigen Zylinderblock eine gut gießbare Legierung verwendet werden kann, und daß die Legierung fiir den Zylinderblock billiger ist als eine iibereutektische Legierung.

Claims

Patentanspriiche 1. Verfahren zur Herstellung von Zylinderblöcken für Verbrennungskraftmaschinen durch Verbundgießen unterschiedlicher Aluminiumlegi4erungen, d a d u r c h g e k e n n z ei c h n e t daß aus einer verschleißfesten Aluminium-Legierung hergestellt, auf gegebenenfalls gekiihlten Pinolen steckende Buchsen mit einer gut gieß- und zerspanbaren Aluminium-Gußlegierwig umgossen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Gießtemperatur bis zu 1000C oberhalb des Schmelzpunktes der Buchsenlegierung liegt.
3. Verfahren nach /Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet 1 daß die Kühlung der Pinolen entsprechend d-er Cröße der beim Umgießen abzuführenden Wärmemenge eingestellt wird.

erfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Buchsen aus einer Aluminiumlegierung mit 12 bis 25 Gew.-% Silicium, l bis 5 Gew.-% Kupfer und 0, 5 bis 5 Gew.-% lagnesium als Hauptlegierungsbestandteile bestehen.