DE4415629C1

DE4415629C1 - Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung zur Herstellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen

Info

Publication number: DE4415629C1
Application number: DE19944415629
Authority: DE
Inventors: Hilmar R Dr Ing Mueller; Dieter Dr Ing Stock; Andreas Dr Rer Nat Boegel
Original assignee: Wieland Werke AG
Current assignee: Wieland Werke AG
Priority date: 1994-05-04
Filing date: 1994-05-04
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2014-05-05

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kupfer-Nickel- Silizium-Legierung zur Herstellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen.

Die Gießkolben von Druckgießmaschinen sind an den Reibflä chen zwischen Kolben und Gießkammer erhöhtem Verschleiß ausgesetzt. Zur Verminderung des Verschleißes werden derzeit kohlenstoffhaltige Schmier- und Trennmittel eingesetzt, die aber den Nachteil haben, daß sie auch teilweise im zu vergießenden Material wiedergefunden werden und damit die Qualität stören.

Verschleißfeste Kolben müssen folgende Eigenschaften erfül len:
hohe Wärmeleitfähigkeit, um durch Innenkühlung die Kolbentemperatur so niedrig zu halten, daß die ther mische Ausdehnung begrenzt wird und damit enge Tole ranzen für die Passung Kolben - Gießkammer ermöglicht sind;
hohe Härte der Manteloberfläche, um den Verschleiß zu minimieren;
Notlaufeigenschaften bei Mangelschmierung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für den obengenannten Verwendungszweck eine Kupfer-Legierung vorzu schlagen, die insbesondere kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung gelöst, die aus 1-4% Nickel; 0,1-1,5% Silizium; Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen besteht (die %-Angaben beziehen sich dabei auf das Gewicht).

Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung emp fiehlt es sich, der CuNiSi-Legierung 0,1-1% Chrom; 0,005- 0,3% Zirkonium, 0,005-0,3% Titan; 0,1-1% Eisen; 0,1- 3% Blei; 0,005-0,5% Aluminium; 0,005-0,5% Magnesium; 0,005-0,5% Mangan; 0,005-0,1% Phosphor; einzeln oder in Kombination zuzusetzen.

Aus der US-PS 2 241 815 ist zwar beispielsweise eine CuNiSi- Legierung mit 0,5-5% Nickel und 0,1-2,0% Silizium bekannt, die weitere Elemente als Wahlkomponenten enthalten kann, bei der dortigen VS-PS steht allerdings die Verwendung für Schweißelektroden und andere stromführende Teile, Achsen, Wellen usw. im Vordergrund.

Zur Verbesserung der Gleit- und Notlaufeigenschaften enthält die CuNiSi-Legierung vorzugsweise als nichtmetallische Zusätze 0,1-5 Volumen-% Kohlenstoff; 0,1-5 Volumen-% Bornitrid (BN); 0,1-5 Volumen-% Molybdänsulfid (MoS₂) einzeln oder in Kombination. Der Kohlenstoff liegt dabei insbesondere in Form von Graphit oder Ruß vor.

Die aushärtbare CuNiSi-Legierung mit nichtmetallischen und organischen Zusätzen läßt sich günstig nach dem Sprüh kompaktier-Verfahren herstellen (vgl. beispielsweise DE-PS 40 06 410). Damit lassen sich beispielsweise Gießkolben für Druckgießmaschinen ohne weitere Umformung herstellen, was besonders vorteilhaft ist, wenn Kolben großen Durchmessers gefertigt werden sollen. Kleinere Abmessungen und Rohre werden nach dem Sprühen über Warmpressen hergestellt.

Als Alternative zum Sprühkompaktier-Verfahren bietet sich die pulvermetallurgische Herstellung an.

Die erforderliche Vickershärte HV < 150 wird in der Matrix durch eine Wärmebehandlung eingestellt. Je nach Ausscheidungszustand werden Wärmeleitfähigkeiten in der Größenordnung von ca. 130 W/m·K erreicht.

Die Erfindung wird an Hand des folgenden Ausführungsbei spiels näher erläutert:

Ein Bolzen mit einem Außen-⌀ von 200 mm wurde aus der Legierung CuNi2,4SiO,5 mit Zusätzen von 0,05% Zirkonium und 1,2 Volumen-% Graphit nach dem Sprühkompaktier-Verfahren gemäß der obengenannten DE-PS 40 06 410 gesprüht, überdreht und anschließend zu Stangen von 80 mm ⌀ verpreßt. Nach einer Homogenisierungsglühung bei 900°C/30 min und Abschreckung in Wasser wurde mittels Anlassen bei 470°C/4 h eine Matrix härte von < 150 HV eingestellt.

Die aus diesem Material gefertigten Kolben erreichten gegenüber Standardmaterialien wie z. B. CuBe mehr als dop pelte Standzeit. Bei enger Wahl der Passung war es sogar möglich, den Kolben ohne zusätzliches Schmiermittel zu betreiben.

Claims

1. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung, bestehend aus 1 bis 4% Nickel; 0,1 bis 1,5% Silizium; Rest Kupfer und üblichen Verunreinigungen, zur Her stellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen.

2. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung nach Anspruch 1, die zusätzlich 0,1 bis 1% Chrom; 0,005 bis 0,3% Zirkonium, 0,005 bis 0,3% Titan; 0,1 bis 1% Eisen; 0,1 bis 3% Blei; 0,005 bis 0,5% Aluminium; 0,005 bis 0,5% Magnesium; 0,005 bis 0,5% Mangan; 0,005 bis 0,1% Phosphor; einzeln oder in Kombination enthält, für den Zweck nach Anspruch 1.

3. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung nach Anspruch 1 oder 2, die als nichtmetallische Zusätze 0,1-5 Volumen-% Kohlenstoff; 0,1 bis 5 Volumen-% Bornitrid (BN); 0,1 bis 5 Volumen-% Molybdänsulfid (MoS₂) einzeln oder in Kombination enthält, für den Zweck nach An spruch 1.

4. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, die nach dem Sprühkompaktier-Verfahren hergestellt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

5. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, die pulver metallurgisch hergestellt ist, für den Zweck nach Anspruch 1.

6. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, die eine Vickershärte HV von mehr als 150 aufweist, für den Zweck nach Anspruch 1.

7. Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, die eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 130 W/m·K aufweist, für den Zweck nach Anspruch 1.