Kolben von Kraftmaschinen Eine Silicium-Aluminiumlegierung mit einem
Gehalt von etwa 12 °/o Silicium (Eutektische Legierung) wurde vielfach als Leichtmetall
für Kolben versucht, doch ist man von der Verwendung dieser Legierung abgekommen,
da sie bei höheren Temperaturen zu sehr erweicht und dadurch Anlaß zum Fressen gibt.
Legierungen mit mehr als 2o % Silicium waren wohl bekannt, aber sie galten
bisher als technisch unverwendbar, da ihnen eine gewisse Sprödigkeit bei Zimmertemperaturen
anhaftet.Pistons of power machines A silicon-aluminum alloy with a silicon content of about 12% (eutectic alloy) has been tried many times as a light metal for pistons, but the use of this alloy has been abandoned because it softens too much at higher temperatures and thus gives rise to it to eat there. Alloys with more than 20 % silicon were well known, but they were previously considered to be technically inapplicable because of their inherent brittleness at room temperatures.
Es hat sich aber herausgestellt, daß bei höheren Temperaturen die
Sprödigkeit rasch nachläßt, so daß bei der Gebrauchstemperatur sowohl eine höhere
Dehnung als auch eine genügende Festigkeit vorhanden ist.But it has been found that at higher temperatures the
Brittleness quickly subsides, so that at the use temperature both a higher
Elongation and sufficient strength is present.
Vorliegende Erfindung betrifft nun einen Kolben für Kraftmaschinen,
welcher aus Aluminium mit einem Siliciumgehalt von 2o bis 35% besteht. Durch diese
Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen, einen Kolben von ,# Kraftmaschinen herzustellen,
welcher nur ein ganz geringes Spiel im Zylinder nötig hat, so daß von vornherein
ein richtiges und geräuschloses Arbeiten erfolgen kann, weil der Ausdehnungskoeffizient
des Aluminiums durch die Verwendung eines hohen Siliciumgehaltes ganz wesentlich
ermäßigt wird.The present invention now relates to a piston for prime movers,
which consists of aluminum with a silicon content of 2o to 35%. Through this
Invention, the possibility is created to manufacture a piston of, # engines,
which only needs a very small amount of play in the cylinder, so that right from the start
correct and noiseless work can take place because of the expansion coefficient
of aluminum by using a high silicon content
is reduced.
Kolben für Kraftmaschinen aus Aluminium mit 2o bis 35 °/o Silicium
haben bei sehr geringem Ausdehnungskoeffizient vorzügliche Wärmeleitfähigkeit, hohe
Festigkeit in der Hitze und vorzügliche Gleiteigenschaften bei sehr niedrigem spezifischen
Gewicht. Beispielsweise hat eine Legierung mit 25 % Silicium, Rest Aluminium (in
Kokille vergossen) einen Ausdehnungskoeffizient von nur o,oooo2o gegen o,oooo25
fürdiegebräuchliche Kupferaluminiumlegierung und o,ooooz2 für Grauguß. Die hochsilicierten
Legierungen des Aluminiums kommen dem Gußeisen in jeder Hinsicht außerordentlich
nahe. Das Gefüge besteht aus metallischem Silicium in einer eutektischen Grundmasse
von Silicium-Aluminium. Infolge dieser heterogenen Beschaffenheit, die an diejenige
des graphitreichen Graugusses sowie an diejenige der Lagermetalle erinnert, eignet
die Legierung sich hervorragend gut bei reibender Beanspruchung auf gußeiserner
Unterlage.Pistons for prime movers made of aluminum with 2o to 35% silicon
have excellent thermal conductivity with a very low coefficient of expansion, high
Stability in the heat and excellent sliding properties with very low specificity
Weight. For example, an alloy with 25% silicon and the remainder aluminum (in
Mold potted) an expansion coefficient of only o, oooo2o against o, oooo25
for the common copper-aluminum alloy and o, ooooz2 for gray cast iron. The highly silicified
Alloys of aluminum are extremely beneficial to cast iron in every respect
vicinity. The structure consists of metallic silicon in a eutectic matrix
of silicon-aluminum. As a result of this heterogeneous nature, the one
of the graphite-rich gray cast iron as well as that of the bearing metals, is suitable
the alloy works extremely well with rubbing loads on cast iron
Document.
Die Härte dieser Legierungen, die bei Zimmertemperatur 52 kg (50o
kg Last r Minute Einwirkungsdauer) beträgt, sinkt nur unwesentlich, und zwar auf
40 kg herunter bei Zoo °. Das spezifische Gewicht einer 23prozentigen Aluminium-Siliciumlegierung
beträgt nur 2,62.The hardness of these alloys, which at room temperature is 52 kg (50o
kg last r minute exposure time) drops only insignificantly, namely to
40 kg down at Zoo °. The specific weight of a 23 percent aluminum-silicon alloy
is only 2.62.
Die hervorragenden Eigenschaften der hochsilicierten Aluminiumlegierungen
lassen sich durch geringe Zusätze anderer Metalle noch bedeutend verbessern. Kleine
Zusätze von Eisen, Kobalt, Chrom, Mangan, Vanadin, Beryllium, Kupfer erhöhen die
Festigkeit und Härte bei Zimmertemperatur und teilweise auch etwas diejenige bei
höheren Temperaturen. Bedeutend größere Wirkungen werden jedoch erzielt durch Zusatz
von Silber zu den Aluminium-Siliciumlegierungen. Diese Legierungen werden durch
den Silberzusatz noch dünnflüssiger und füllen die Form besser aus als die silberfreien
Legierungen.
Die Härte bei Zimmertemperatur beträgt bei einer Aluminiumlegierung mit 23 % Silicium
und 2,5 % Silber 72 kg. Sie sinkt bei 2oo° auf nur 62 kg herab., Der Silberzusatz
zu Aluminiumlegierungen, auch zu solchen, die bereits Silicium enthalten, ist bekannt.
Daß die Verwendung solcher Legierungen als Baustoff für Autokolben bedeutende Vorteile
bietet, war bisher außer acht gelassen worden.The excellent properties of the highly siliconized aluminum alloys can be significantly improved by adding small amounts of other metals. Small additions of iron, cobalt, chromium, manganese, vanadium, beryllium and copper increase the strength and hardness at room temperature and sometimes also slightly at higher temperatures. However, significantly greater effects are achieved by adding silver to the aluminum-silicon alloys. With the addition of silver, these alloys become even thinner and fill the shape better than the silver-free alloys. The hardness at room temperature for an aluminum alloy with 23% silicon and 2.5 % silver is 72 kg. At 200 ° it drops to only 62 kg., The addition of silver to aluminum alloys, including those which already contain silicon, is known. The fact that the use of such alloys as a building material for automobile pistons offers significant advantages has hitherto been neglected.
Es wurde weiter gefunden, daß ein geringer Zusatz von Titan oder Bor
oder Zirkon die Härte bei Zimmertemperatur und bei höheren Temperaturen steigert,
ohne die Dünnflüssigkeit wesentlich herabzusetzen. Auch können diese Zusätze gemeinsam
verwendet werden. Der maximale Zusatz an Bor und/oder Titan und/ oder Zirkon darf
im einzelnen oder insgesamt 50/, nicht übersteigen, da die Legierung ihre
Gießfähigkeit einbüßt. Besonders günstig hat sich eine Legierung gezeigt, die sowohl
Silicium wie Bor und Titan neben Silber enthält, beispielsweise 23 % Si, 2
% B, 2 % Ti, 2,5 °/o Münzsilber. Die Härte dieser Legierung beträgt
bei Zimmertemperatur 76. Sie sinkt bei Zoo ° nur auf 68 herunter.It has also been found that a small addition of titanium or boron or zirconium increases the hardness at room temperature and at higher temperatures without significantly reducing the fluidity. These additives can also be used together. The maximum addition of boron and / or titanium and / or zirconium may not exceed 50 %, either individually or in total, since the alloy loses its castability. An alloy has been shown to be particularly favorable which contains silicon as well as boron and titanium in addition to silver, for example 23% Si, 2 % B, 2 % Ti, 2.5% coin silver. The hardness of this alloy is 76 at room temperature. It only drops to 68 at Zoo °.