DE4110145A1

DE4110145A1 - Verfahren zum formen einer aluminiumsilicium-legierung

Info

Publication number: DE4110145A1
Application number: DE4110145A
Authority: DE
Inventors: Nasati Sasaki; Yoshihiro Yamada
Original assignee: Atsugi Unisia Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1991-11-07
Also published as: GB2243620A; GB2243620B; US5211778A; GB9106311D0; US5303764A; DE4110145C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumsilicium-Legierung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumsilicium-Legierung, in welcher feinkörniges Silicium gebildet wird.

Im allgemeinen wird die Herstellung von Aluminiumlegierungen für Fahrzeugteile, wie Kolben zur Verbrennung oder Verteiler für Ein- und Auslässe über Druckguß ausgeführt, da der Druckguß für die Massenproduktion geeignet ist und während der Herstellung Raum erspart.

Herkömmlich wurden solche Aluminiumlegierungen durch Warmverformen von Al-8Si-Legierung unter hohem Druck ausgeführt, um die Legierung zu erstarren. Bei diesem Verfahren wird das Wärmeleitungsvermögen zwischen einem Gußwerkzeug und der geschmolzenen Legierung gesteigert, d. h., die Abkühlzeit der Legierung wird kürzer und die Korngröße des in der Legierung enthaltenen Siliciums kann so, verglichen mit dem herkömmlichen Standguß, 20 bis 30% feiner werden.

Andererseits sind Modifizierungsbehandlungen der geschmolzenen Legierung bekannt, durch Zugabe eines Na, Sr, Sb und/oder Ca enthaltenden Flußmittels die Korngröße des Siliciums zu reduzieren.

Im allgemeinen hat die Feinkörnigkeit des Siliciums einen großen Einfluß auf die Ermüdungsbeständigkeit der Legierung. Z. B. wird die Zugfestigkeit einer Aluminiumsilicium-Legierung größer, wenn der eutektische Durchmesser des enthaltenen Siliciums kleiner wird.

Aber beide der obenerwähnten Methoden haben Grenzen. Während des Erstarrens kann eine Abkühlzeit einer unter Druck warmgeformten Legierung in dicken Wandbereichen eines aus der Legierung geformten Erzeugnisses nicht einfach verringert werden, im Vergleich zu derjenigen in relativ dünnen Bereichen. Andererseits kann bei Anwendung der Modifizierungsbehandlung die Korngröße des eutektischen Siliciumdurchmessers (eutectic silicon diameter) erst kontrolliert werden, wenn die Abkühlgeschwindigkeit der Legierung relativ hoch ist. Daher ist die Modifizierungsbehandlung für dicke Bereiche eines aus der Legierung geformten Erzeugnisses nicht ausreichend. Ein mit Druckguß geformtes Legierungserzeugnis kann eine sehr komplizierte Gestalt besitzen, und daher ist es schwierig, ausreichend feine Siliciumpartikel überall im Legierungserzeugnis zu gewährleisten.

Folglich wird die Korngröße der Siliciumkristalle grob, und Größe und Verteilung der Siliciumkristalle variieren, abhängig von der Dicke der Legierung. D. h., daß die Elemente der Legierung nicht überall in der Legierung homogen verteilt werden können. Folglich können die mechanischen Eigenschaften der Legierung, während der Stabilisierung der Legierungsstruktur durch das bekannte Lösungsglühen nicht erhöht werden, es sei denn, die Dauer des Lösungsglühens wird verlängert.

Wenn zusätzlich eine Aluminitbeschichtung auf bestimmten Teilen der Legierungsoberfläche durchgeführt wird, kann keine gleichmäßige Dicke der Aluminitbeschichtung erzielt werden, da verschieden große Siliciumkristalle in der Legierung verteilt sind. Des weiteren wird die Oberfläche der Aluminitbeschichtung rauh, da die Legierungsoberfläche porös ist, folglich kann die mechanische Festigkeit der Legierung nicht erhöht werden.

Daher ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen einer Aluminiumsilicium-Legierung bereitzustellen, wobei feine Siliciumkristalle gleichmäßig über die gesamte Dicke der Legierung verteilt sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.

Des weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen einer Aluminiumsilicium-Legierung mit signifikanter Verringerung der Oberflächenporosität bereitzustellen.

Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Formen einer Aluminiumsilicium-Legierung bereitzustellen, welche das Auftragen einer glatten Aluminitbeschichtung ermöglicht.

Um die zuvor erwähnten und andere Aufgaben zu lösen, umfaßt ein Verfahren zum Formen eines Erzeugnisses aus einer Aluminiumsilicium- Legierung die folgenden Schritte:

- Zufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifizierung des Materials;
- Warmformen des geschmolzenen Materials unter Druck, um die Abkühlgeschwindigkeit des Materials zu beschleunigen;

wobei der Modifizierungsschritt mit dem Schritt des Warmformens zusammenwirkt, um zu ermöglichen, daß im wesentlichen feinkörniges Silicium in das Material eingebaut wird.

Das Flußmittel enthält wenigstens ein Element der aus Na, Sr, Sb und Ca bestehenden Gruppe.

Der Druck kann auf wenigstens 200 kg/cm² festgelegt werden.

Alternativ umfaßt ein Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium- Legierungserzeugnisses die folgenden Schritte:

- Hinzufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifizierung des Materials;
- Gießen des Materials in ein vorgekühltes Werkzeug;
- im wesentlichen gleichmäßiges Abkühlen des Materials in dem Werkzeug, um die Aluminiumsilicium-Legierung zu formen;

wobei der Modifizierungsschritt des geschmolzenen Materials mit dem Abkühlungsschritt des Materials zusammenwirkt, um zu ermöglichen, daß im wesentlichen feinkörniges Silicium in das Material eingebaut wird.

Das Werkzeug kann eine Form, gebildet aus einer Cu-W-Legierung umfassen, welche im wesentlichen die Wärme des Materials abführt, die Form entspricht einem im wesentlichen dicken Bereich des Erzeugnisses.

Die Legierung kann durch Lösungsglühen stabilisiert werden. Alternativ kann nach dem Erwärmen und der Bearbeitung der Legierung eine Beschichtung aufgetragen werden. Das Beschichten kann durch ein anoidisches Oxidationsverfahren ausgeführt werden und die Beschichtung kann aus Aluminat bestehen.

Ein Werkzeug zum Formen eines Erzeugnisses aus einer Aluminiumsilicium-Legierung umfaßt eine Form, gebildet aus einem Cu-W-Legierungsmaterial, welche im wesentlichen die Wärme der hineingegossenen geschmolzenen Legierung abführt, und umfaßt eine Abkühleinrichtung zum Abkühlen des Werkzeuges und der geschmolzenen Legierung, wobei die Form einem im wesentlichen dicken Bereich eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses entspricht und wobei die Abkühleinrichtung die geschmolzene Legierung im wesentlichen gleichmäßig abkühlt.

Die Abkühleinrichtung kann als eine Wasserleitung ausgebildet sein, welche zum gleichmäßigen Abkühlen der Form und der geschmolzenen Legierung an die Form angeschlossen ist.

Die vorliegende Erfindung wird verständlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und durch begleitende Zeichnungen bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Durch die Zeichnungen ist jedoch nicht beabsichtigt, die Erfindung auf bestimmte Ausführungsformen zu begrenzen, sie dienen nur der Erklärung und dem Verständnis.

Fig. 1 Schnittansicht eines Werkzeuges zum Formen von Erzeugnissen aus einer Aluminiumlegierung für charakteristische Versuche zwischen Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung und Legierungen, geformt durch herkömmliche Verfahren;

Fig. 2 graphische Darstellung, welche eine Beziehung zeigt zwischen der Abkühlzeit und dem Dendriten Armabstand (DAA) [dendrite arm spacing: DAS], welcher den Feinheitsgrad einer aus AC8A-Legierung hergestellten Struktur angibt;

Fig. 3(a) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem Druck und dem DAA zeigt, beim Warmformen ohne Modifizierung;

Fig. 3(b) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem Druck und dem DAA zeigt, beim Warmformen mit Modifizierung;

Fig. 4(a) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem Druck beim Warmformen und der Siliciumkorngröße ohne Modifizierung zeigt; durchgeführt wurde;

Fig. 4(b) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem Druck beim Warmformen und der Siliciumkorngröße mit Modifizierung zeigt;

Fig. 5 graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem DAA und der Siliciumkorngröße zeigt;

Fig. 6 Schnittansicht eines Werkzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 6.

Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, insbesondere auf Fig. 1, welche ein Werkzeug zum Formen von Aluminiumsilicium- Legierungserzeugnissen zeigt, bereitgestellt für charakteristische Versuche zwischen Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung und solchen des herkömmlichen Verfahrens. Eine geschmolzene Legierung 20 wird zum Warmformen in eine Form 10 gegossen und mittels eines Preßstempels 30 verdichtet, um die Legierung zu verfestigen. Die Verfestigungstemperatur wird nahe dem mittleren Bereich der Form 10 (1), nahe der Seitenwand der Form 10 (2) und an einem dazwischengelegenen Punkt (3) gemessen, jeder Meßpunkt ist 35 mm über dem Boden der Form 10 angebracht. Die geschmolzene Legierung 20 AC8A besitzt eine in der folgenden Tabelle 1 angegebene Zusammensetzung.

Tabelle 1

Beispiel 1

Material der geschmolzenen Legierung, welche eine obengenannte chemische Zusammensetzung besitzt, wurde in einem Graphittiegel geschmolzen. Dann wurde die geschmolzene Legierung für eine vorherbestimmte Zeit stehengelassen. Ein Na-Flußmittel (50 ppm Na) wurde unmittelbar nach dem Stehen zu der geschmolzenen Legierung hinzugefügt, und die Mischung für 30 min so belassen. Auf diese Weise wurde die Modifizierungsbehandlung der Legierung durchgeführt. Die modifizierte Mischung wurde mit einer Temperatur von 720±15°C in ein Werkzeug gegossen. Die Temperatur des Werkzeuges betrug 150±5°C. Die Legierung wurde unter den in der folgenden Tabelle 2 angegebenen Bedingungen warmgeformt.

Tabelle 2

Bedingungen beim Warmformen

Der Feinheitsgrad der Kristalle in der warmgeformten Legierung wurde mittels Bildanalyse des Dendriten Armabstandes (DAA) an den vorhergehend genannten drei Punkten in der Legierung gemessen. Der DAA hat bekannte Eigenschaften, welche der Abkühlzeit der Legierung entsprechen. Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem DAA und der Abkühlzeit für AC8A.

Die Fig. 3(a) und 3(b) weisen auf eine Beziehung zwischen den DAA und dem Druck beim Warmformen hin. 3(a) zeigt die Ergebnisse, wenn keine Na-Behandlung durchgeführt wurde (Proben Nr. 1 bis 4), und 3(b) zeigt die Ergebnisse von Proben, an welchen eine Na-Behandlung durchgeführt wurde (Proben Nr. 5 bis 8). Im folgenden wird auf diese Figuren Bezug genommen, der DAA wird bei einem Druck von 500 kg/cm² konstant (10 bis 22 µm), unabhängig ob eine Natriumbehandlung durchgeführt wurde oder nicht. Des weiteren wird der Unterschied zwischen einem DAA-Wert, der an den Punkten 1 und 3 gemessen wurde, mit höheren Drücken kleiner. D. h., die Ergebnisse weisen darauf hin, daß ein zeitlicher Unterschied beim Abkühlen der Legierung, abhängig von der Meßposition, ausgeschlossen werden kann. Folglich kann die Struktur eines Legierungserzeugnisses durch einen hohen Druck homogenisiert werden. Tabelle 3 zeigt eine Abkühlzeit, welche aus dem DAA berechnet wurde, welcher durch Warmformen durch Schwerkraft (gravity forging) nach der Druckmethode der vorliegenden Erfindung gewonnen wurde.

Tabelle 3

Abkühlzeit der Legierung

Aus der obengenannten Tabelle 3 zeigt sich, daß in einem mittleren Bereich der Legierung die Abkühlgeschwindigkeit bei der Legierung gemäß dem Warmformen unter Druck ungefähr 50mal höher als diejenige einer Legierung gemäß des Warmverformens, und ist nahe des Umfanges der Legierung drei- bis viermal so hoch. Die Abkühlgeschwindigkeit wurde nicht wesentlich von der Na-Behandlung beeinflußt.

Die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen eine Beziehung zwischen dem Druck beim Warmformen und einer Siliciumkorngröße, Fig. 4(a) zeigt die Ergebnisse, wenn keine Natriumbehandlung durchgeführt wurde (Probe Nr. 1 bis 4) und Fig. 4(b) zeigt die Ergebnisse, wenn eine Natriumbehandlung durchgeführt wurde (Probe Nr. 5 bis 6). Bei Durchführung der Modifizierungsbehandlung mit Natrium wird die Korngröße des Siliciums bei höherem Druck etwa 10 µm kleiner. Wurde die Modifizierungsbehandlung mit Natrium nicht durchgeführt, ist die Korngröße des Siliciums nahe dem mittleren Bereich der Legierung (ungefähr 20 µm) bei im wesentlichen hohem Druck (d. h. 2000 kg/cm²) relativ groß, obwohl die Korngröße dazu neigt, mit ansteigendem Druck feiner zu werden. Das heißt, die Modifizierungsbehandlung der Legierung mit einem Natriumflußmittel ist eine im wesentlichen wirkungsvolle Behandlung zur Erzielung eines feinkörnigen Siliciums in der Legierung bei relativ geringem Druck (d. h. bei relativ langsamem Abkühlen), verglichen mit unbehandelten Warmformen. Wurde nur die Na-Behandlung durchgeführt (d. h. der Druck ist Null), wird eine Feinkörnigkeit nur an Stellen erzielt, an denen das Abkühlen schnell durchgeführt wird (d. h. am Meßpunkt 3). Folglich ist eine Modifizierungsbehandlung mit Natrium zusammen mit dem Warmformen unter Druck sehr wirkungsvoll zur Erzielung einer Feinkörnigkeit des Siliciums, unabhängig von der Position in der Legierung.

Bezug nehmend auf Fig. 5, welche eine Beziehung zwischen dem DAA und der Siliciumkorngröße zeigt, ist die Natriumbehandlung am wirkungsvollsten, wenn der DAA weniger als 25 µm beträgt. Jedoch wird der Unterschied des Einflusses auf die Feinheit behandelter und unbehandelter Fälle gering, wenn der DAA mehr als 25 und weniger als 10 µm beträgt. Dieser Bereich des DAA kann durch Warmformen unter Druck erzielt werden. Daher ist das gleichzeitige Anwenden von hohem Druck beim Warmformen mit der Modifizierungsbehandlung durch das Na-Flußmittel für die Feinheit des Siliciums verglichen mit den konventionellen Methoden am wirkungsvollsten, z. B. Warmformen unter Schwerkraft ohne Modifizierung, Warmformen unter Schwerkraft mit Modifizierung oder Warmformen unter Druck ohne Modifizierung.

Wie oben erwähnt, ist es bekannt, daß die Feinheit des Siliciums einen Grad der Ermüdungsbeständigkeit der Legierung signifikant beeinflußt. Daher wurden Ermüdungsversuche an der Legierung mit der obengenannten Zusammensetzung durchgeführt, welche nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung und nach konventionellen Verfahren warmgeformt wurde. In den Versuchen wurde die Legierung bei 510°C 1,5 h lösungsgeglüht, dann wurde die Legierung bei 200°C 6 h stehengelassen. Die Proben für die Versuche wurden an dem Punkt 1 nahe dem mittleren Bereich des Legierungserzeugnisses entnommen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 dargestellt.

Tabelle 4

Festigkeit der Probe versus Ermüdung

Aus den obigen Ergebnissen zeigt sich, daß die Zugfestigkeit eines Legierungserzeugnisses durch das Warmformen unter Druck zusammen mit der Natriummodifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung wesentlich gesteigert werden kann.

Während die zuvor erwähnten Beispiele verschiedene Vergleiche zwischen der vorliegenden Erfindung und dem konventionellen Warmformen zeigt, ist das Verfahren der Erfindung nicht auf den Gebrauch von Na als Flußmittel begrenzt, es können auch andere Elemente zur Modifizierung benutzt werden, wie z. B. Sr, Sb oder Ca.

Im folgenden wird auf die Fig. 6 Bezug genommen, welche ein Werkzeug 60 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein erster Abschreckblock 61, angebracht an einen Flächenbereich (land portion) des Werkzeuges, welcher einem im wesentlichen dicken Bereich des Legierungsartikels entspricht, und ein zweiter Abschreckblock 62 , angebracht an einem Zapfenlochbereich (pin hole portion) des Werkzeuges, sind aus einem Cu-W-Legierungsmaterial gebildet, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit besitzt. Eine Rückplatte 63 einer Form M ist aus Cu gebildet. Ein Eingußwerkzeug 64 wird aus Keramiken gebildet, welche gute Isolationseigenschaften besitzen, und andere Bauteile werden aus Fe-Legierungsmaterialien gebildet. Die Oberfläche der Form M wird an Stellen, an denen sie die flüssige Aluminiumlegierung berührt, zum Schutz der Formoberfläche mit einem Formdeckmaterial überzogen, welches schwer zu benetzen und wärmeleitfähig ist, wie z. B. ein W₂C-Material. Ein Kern N ist in der Form M angebracht.

Eine Kühlmittelleitung 65 zum Zuführen einer vorherbestimmten Menge Kühlwassers ist mit der Rückplatte 63 verbunden. Das Zuführen wird begonnen, bevor die geschmolzene Legierung in die Form gegossen wird und beendet, bevor das Werkzeug geöffnet wird. Da der Flächenbereich und der Zapfenlochbereich (im wesentlichen dicker Bereich) des Legierungserzeugnisses wegen der, aus einem Cu-W-Material gebildeten Abschreckblöcke 61 und 62, einen erhöhten thermischen Austauschwirkungsgrad besitzen, können diese Bereiche und ein Randbereich (skirt portion) des Legierungserzeugnisses (schmaler Bereich), gebildet aus einem Fe-Material, gleichmäßig abgekühlt werden. Ein Bereich der geschmolzenen Legierung an dem Zuführungsbereich erstarrt langsamer als der Flächenbereich, da das Eingußwerkzeug 64, aus einer Keramik, wie z. B. Aluminiumtitanat, in der Form M an einem Bereich eingebaut ist, welcher dem Zuführungsbereich entspricht.

Wird die, durch eine Na, Sb, Ca oder Sr enthaltendes Flußmittel, modifizierte geschmolzene Aluminiumsilicium-Legierung (AC8A) in das Werkzeug gegossen, zirkuliert die geschmolzene Legierung in der Form M in Richtung der Linien A und B, wie in Fig. 7 dargestellt, welche einen schematischen Ansichtsschnitt der Fig. 6 entlang der Linie A-A zeigt. Folglich kann eine gerichtete Erstarrung der geschmolzenen Legierung durchgeführt werden, während ein maximaler Abkühleffekt (d. h. ungefähr 15°C/s) erzielt wird. Daher kann eine Feinkörnigkeit des Siliciums in dem gesamten Legierungserzeugnis durch den synergetischen Abkühleffekt zur Homogenisierung der Werkzeugtemperatur und durch die Modifizierung mit dem Flußmittel erzielt werden. Aluminium-Legierungserzeugnisse, welche wie oben beschrieben, geformt wurden, wurden aus dem Werkzeug entnommen und für die folgenden Beispiele verwendet.

Beispiel 2

Ein Aluminium-Legierungserzeugnis, entnommen aus dem obengenannten Werkzeug, wurde zum Lösungsglühen in einen Ofen mit einer Atmosphäre von 500°C gesetzt. Nachdem sie für eine vorherbestimmte Dauer belassen wurde, wurde die feste Lösung der Legierung in ein Wasserbad gesetzt und bei 200°C 8 h getempert. Während die Dauer des Lösungsglühens variiert wurde, wurden die mechanischen Eigenschaften der erhaltenen Proben gemäß der vorliegenden Erfindung und der konventionellen Weise verglichen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5

Mechanische Eigenschaften und Dauer des Lösungsglühens

Die obengenannte Tabelle 5 zeigt, daß das gleichmäßige Abkühlen und die Modifizierungsbehandlung die mechanischen Eigenschaften der Legierung auch aufrechterhalten kann, wenn die Dauer des Lösungsglühens auf nur 10 bis 15 min verkürzt wird.

Ermüdungsversuche wurden an den Legierungserzeugnissen aus AC8A-Material, hergestellt nach beiden Verfahren, durchgeführt. Das Material wurde zu einem Kolben geformt, und die maximale Spannung wurde bei einem Stoß der Zahl 10⁷ gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6

Ermüdungsbeständigkeit von AC8A-Erzeugnissen (N=10)

Die Steifheit der Proben Nr. 1 und 2 verringert sich, wenn die Dauer des Lösungsglühens verkürzt wird. Die Festigkeit der Proben Nr. 3 bis 5 bleibt jedoch konstant. Daher kann die mechanische Festigkeit eines Legierungserzeugnisses im wesentlichen durch gleichmäßiges Abkühlen erhalten werden, unabhängig von der Dauer des Lösungsglühens. Zudem kann die Steifheit einer gleichmäßig abgekühlten Probe bis zu 40% gegenüber einer konventionell abgekühlten Probe erhöht werden. Des weiteren kann die mechanische Festigkeit eines Legierungserzeugnisses durch die Zugabe eines Flußmittels, wie z. B. bei Probe Nr. 5, auf einen hohen Wert gehalten werden. Daher kann das gleichmäßige Abkühlen und die Modifizierungsbehandlung einer geschmolzenen Legierung synergetische Effekte auf die Festigung der Legierungserzeugnisse ableiten.

Beispiel 3

An dem zuvor erhaltenen Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnis wurde eine Oberflächenbehandlung durchgeführt. Die Oberfläche der Legierungserzeugnisse wurden mit Aluminit durch das anodische Oxidationsverfahren wie folgt beschichtet. Ein Kolbenmodell aus einer Aluminiumsilicium-Legierung wurde in eine 28±2%ige H₂SO₄-Lösung eingetaucht. Die Lösung besaß eine Temperatur von 4±1°C und wurde einer Elektrolyse für 25 min bei einer Stromdichte von 1,6 A/dm₂ unterworfen.

Die Rauheit der Aluminit-Beschichtung auf der Oberfläche des Erzeugnisses wurde an verschiednen Punkten gemessen. Die Ergebnisse werden in der folgenden Tabelle 7 dargestellt.

Tabelle 7

Verteilung der Rauhheit auf der Oberfläche

Die Ergebnisse zeigen, daß die Rauhheit der Aluminitbeschichtung der Proben Nr. 4 bis 6 ungefähr ein Drittel geringer ist als bei den anderen Proben.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Feinkörnigkeit des Siliciums über die Gesamtheit eines Erzeugnisses auf einer Aluminiumsilicium-Legierung, mit verschiedenen Dicken, welche verschiedene Abkühlzeiten erfordern, durch Warmformen unter Druck mit Flußmittelmodifizierung erzielt werden. Folglich kann die mechanische Festigkeit gegen die Ermüdung der Erzeugnisse einheitlich im ganzen Erzeugnis gesteigert werden. Des weiteren kann die Porosität eines Erzeugnisses durch Warmformen unter Druck reduziert werden und so die mechanischen Eigenschaften des Erzeugnisses noch weiter gesteigert werden.

Alternativ kann die Feinkörnigkeit des Siliciums auch durch Homogenisieren des Unterschiedes der für das Abkühlen erforderlichen Zeit erreicht werden. Wird die geschmolzene Legierung in ein zuvor gleichmäßig gekühltes Werkzeug gegossen, wird die geschmolzene Legierung schnell abgekühlt und die Modifizierungswirkung durch hinzugefügtes Flußmittel mit dieser Abkühlung gekoppelt. Daher kann die geschmolzene Legierung gleichmäßig durch das gesamte Erzeugnis abgekühlt werden, und die Korngröße des Siliciums kann einheitlich fein werden. Folglich werden die mechanischen Eigenschaften signifikant gesteigert, und die Zeit für das Lösungsglühen des Erzeugnisses kann beträchtlich verkürzt werden. Demgemäß kann der Herstellungsschritt des Lösungsglühens verkürzt, und die Ofenkosten für die Behandlung können reduziert werden. Des weiteren kann das Erzeugnis wegen der Feinkörnigkeit des in dem Erzeugnis enthaltenen Siliciums mit einem Beschichtungsmaterial, wie z. B. Aluminit, mit im wesentlichen weniger Oberflächenrauhheit beschichtet werden, als es bei dem früheren Verfahren möglich war. Folglich können die Herstellungsschritte für die Oberflächenbehandlung vereinfacht werden, die Zeit für die Aluminitbehandlung verkürzt und die Herstellungskosten weiter reduziert werden.

Da die vorliegende Erfindung in der Form von bevorzugten Ausführungsformen offenbart wurde, um das Verständnis für die Erfindung zu erleichtern, sollte anerkannt werden, daß die Erfindung auf verschiedene Weise verkörpert werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so aufgefaßt werden, daß sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifizierungen zusätzlich zu den dargestellten Ausführungsformen, welche verkörpert werden können, umfaßt, ohne von dem Prinzip der Erfindung gemäß der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Hinzufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifizierung dieses Materials;
- Warmformen dieses geschmolzenen Materials unter Druck, um die Abkühlgeschwindigkeit dieses Materials zu beschleunigen;

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei dieses Flußmittel wenigstens ein Element enthält, ausgewählt von der aus Na, Sr, Sb und Ca bestehenden Gruppe.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei dieser Druck wenigstens 200 kg/cm² beträgt.

4. Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

- Hinzufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifikation dieses Materials;
- Gießen dieses Materials in ein vorgekühltes Werkzeug;
- im wesentlichen gleichmäßiges Abkühlen dieses Materials in diesem Werkzeug, um diese Aluminiumsilicium-Legierung zu formen,

wobei dieser Modifizierungsschritt des geschmolzenen Materials mit dem Schritt des Abkühlens dieses Materials zusammenwirkt, um zu ermöglichen, daß im wesentlichen feinkörniges Silicium in das Material eingebaut wird.

5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei dieses Werkzeug eine Form, gebildet aus einem Cu-W-Legierungsmaterial umfaßt, welche im wesentlichen die Wärme dieses Materials abführt, wobei diese Form einem im wesentlichen dicken Bereich dieses Erzeugnisses entspricht.

6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei diese Legierung durch Lösungsglühen stabilisiert wird.

7. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei diese Legierung, nach deren Erwärmung und Verarbeitung beschichtet wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei dieses Flußmittel wenigstens ein Element enthält, ausgewählt von der aus Na, Sr, Sb und Ca bestehenden Gruppe.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei diese Legierung mit Aluminit durch ein anodisches Oxidationsverfahren beschichtet wird.

10. Werkzeug zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses, gekennzeichnet durch

- eine Form, gebildet aus dem Cu-W-Legierungsmaterial, welche im wesentlichen die Wärme einer darin hineingegossenen geschmolzenen Legierung abführt;
- Abkühleinrichtung zum Abkühlen des Werkzeuges und der geschmolzenen Legierung;

wobei die Form einem im wesentlichen dicken Bereich eines Aluminiumsiliciumerzeugnisses entspricht und die Abkühleinrichtung die geschmolzene Legierung im wesentlichen gleichmäßig abkühlt.

11. Werkzeug gemäß Anspruch 10, wobei diese Kühleinrichtung eine Wasserleitung ist, anschließbar an diese Form zum gleichmäßigen Abkühlen dieser Form und dieser geschmolzenen Legierung.