DE60316679T2 - Bremsprodukt, Bremssystem und Verfahren zur deren Herstellung - Google Patents

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Richard Brian Saint Joseph SZYMANOWSKI
Rathindra Portage DASGUPTA
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with silicon as the next major constituent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002Castings of light metals
    • B22D21/007Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • PRIORITÄT
  • Die vorliegende Erfindung beansprucht Priorität gegenüber der US-Patentanmeldung mit dem Titel "Casting Process And Product", eingereicht am 19. März 2002, mit der Seriennummer 10/100,054, dessen Offenbarung hiermit diesem Dokument einverleibt sei.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gießverfahren und Gießlegierungen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Aluminiumlegierung zur Verwendung mit einer Hochdruck-Gießtechnik.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In der Gießindustrie werden herkömmlicherweise Produkte hergestellt, die eine hohe Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, Härte und/oder ein hohes Maß an Verformbarkeit verlangen, wofür Aluminiumlegierungen, etwa 356 Sekundär und A356.2, in Verbindung mit der Dauerformgießtechnik (GPM) zur Anwendung kommen. Die GPM-Gießtechnik umfasst das Erhitzen eines Metalls und Einfüllen des geschmolzenen Metalls in Dauermetallformen, während die Schwerkraft das Formgesenk mit dem geschmolzenen Metall füllt. Der Hauptunterschied zwischen dem Dauerformgießen und herkömmlichem Druckguss, der mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, besteht in der Tatsache, dass das geschmolzene Metall einfach in die Form geleert wird, ohne äußere mechanische Krafteinwirkung, verglichen mit dem Einspritzen in ein Formwerkzeug, wie beim herkömmlichen Druckguss. In der Regel weisen die im GPM-Verfahren hergestellten Produkte tendenziell eine höhere Festigkeit und eine geringere Porosität auf als die im herkömmlichen Druckgussverfahren hergestellten.
  • Die mechanischen Eigenschaften eines Produkts sind nicht nur von der verwendeten Gießtechnik abhängig, sondern auch von der benützten Gießlegierung. Aluminiumlegierungen werden in der Gießindustrie vor allem deshalb verwendet, weil sie gut an viele der gebräuchlichsten Gießverfahren angepasst werden können, sich einfach in Metallformen oder Formwerkzeuge gießen lassen und sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit auszeichnen.
  • Als Gießmaterial bieten Aluminiumlegierungen auch ein gutes Fließvermögen, d. h. die meisten Aluminiumlegierungen fließen ohne Probleme. Das ist deshalb besonders wichtig, weil es, wenn das sich im geschmolzenen Zustand befindliche Metall nicht in einer Geschwindigkeit fließt, die ausreicht, das Werkzeug oder die Form zu füllen, bevor sich das geschmolzene Metall verfestigt, unter Umständen zu Schwierigkeiten kommen kann, beispielsweise dünne Abschnitte in einer Form oder einem Werkzeug zu füllen.
  • Aluminiumlegierungen haben zudem relativ niedrige Schmelzpunkte. Daraus folgt, dass zum Schmelzen von Aluminiumlegierungen weniger Hitze nötig ist als für andere Metalle, was bei der Produktion von Aluminiumlegierungsgüssen zu geringeren Kosten führt. Außerdem muss weniger Hitze von der geschmolzenen Aluminiumlegierung auf die Form übertragen werden. Daraus folgt eine kürzere Zyklusdauer zum Gießen eines Aluminiumlegierungsprodukts. Überdies verlängert sich auch die Nutzlebenszeit der Form, wenn Aluminiumlegierungen verwendet werden, zumal die Formen einer geringeren Hitzebelastung ausgesetzt sind.
  • Insbesondere die Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 werden für gewöhnlich mit der GPM-Gießtechnik benützt, um Produkte herzustellen, die eine hohe Festigkeit, Verschleißbeständigkeit, Härte und/oder Formbarkeit benötigen. Die chemischen Zusammensetzungen der Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 sind wie folgt:
    A356.2 356 Sekundär
    Element Gew.% Element Gew.%
    Silicium 6,5–7,5 Silicium 6,5–7,5
    Eisen 0,12 max Eisen 0,6 max
    Mangan 0,05 max Mangan 0,35 max
    Magnesium 0,30–0,45 Magnesium 0,20–0,45
    Zink 0,50 max Zink 0,35 max
    Titan 0,20 max Titan s 0,25 max
    Strontium 0,03 max Strontium 0,03 max
    Kupfer 0,10 max Kupfer 0,25 max
    Andere 0,15 max Andere 0,15 max
    Aluminium Rest Aluminium Rest
  • Es gibt jedoch spezifische Probleme im Zusammenhang mit den Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 bei Verwendung als Gießmetalle. Beispielsweise liegt die Gießschmelztemperatur von 356 Sekundär und A356.2 bei annähernd 1320 Grad Fahrenheit (715,5 Grad Celsius). Wenn bei einer Gießmetalltemperatur der Legierungen von 1320 Grad Fahrenheit gegossen wird, kommt es zu Lötvorgängen. Dies bezieht sich auf das Anhaften des Aluminiums am Gesenk einer Form oder eines Werkzeugs, das die Form bzw. das Werkzeug unbrauchbar macht.
  • In der Automobilindustrie ist es üblich, Hauptzylinder und Komponenten von ABS-Bremsanlagen im GPM-Verfahren aus Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 herzustellen. Bremsanlagen dienen dazu, die Geschwindigkeit eine Fahrzeugs zu reduzieren, ein Fahrzeug zum Stehen zu bringen oder das Fahrzeug stationär zu halten, wenn es bereits in Ruheposition ist. Der Hauptzylinder ist eine der Kontrolleinrichtungen für Bremsanlagen in Fahrzeugen, wie beispielsweise in Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen, die dazu dienen, Druck auf die Radzylinder aufzubringen. ABS-Komponenten sind Kontrolleinrichtungen in einer Bremsanlage, die ein Radblockieren beim Bremsen verhindern, indem die Kraft auf die Radzylinder kontrolliert und damit die Stabilität des Fahrzeugs aufrechterhalten wird.
  • Aufgrund der Zwecke, welche die Hauptzylinder und ABS-Komponenten erfüllen sollen, müssen diese ausgezeichnete mechanische Eigenschaften hinsichtlich ihrer Festigkeit, Verschleißbeständigkeit und Härte aufweisen. Des Weiteren müssen ABS-Komponenten auch verformbar sein, also die Fähigkeit besitzen, sich vor einem Defekt dauerhaft zu verformen.
  • In der Regel werden die Hauptzylinder und/oder ABS-Komponenten, nachdem sie gegossen worden sind, für eine höhere Festigkeit und Härte hitzebehandelt und für eine höhere Korrosionsbeständigkeit anodisiert. Die Produkte werden hitzebehandelt, um die Mindesterfordernisse für die benötigten Komponenten wie unten dargestellt zu erfüllen:
  • Mindesterfordernisse für Hauptzylinder:
    • Streckgrenze = ~23 ksi
    • Zugfestigkeit = ~35 ksi
    • Prozent Längenzunahme = ~I%
    • Härte = ~80 BHN
  • Mindesterfordernisse für ABS-Komponenten:
    • Streckgrenze = ~25 ksi
    • Zugfestigkeit = ~35 ksi
    • Prozent Längenzunahme = ~3%
    • Härte = ~80 BHN
  • Hauptzylinder und ABS-Komponenten, die im GPM-Verfahren mit den Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 produziert wurden, werden in der Regel hitzebehandelt, um zu gewährleisten, dass die Produkte die Mindestanforderungen für das jeweilige Produkt erfüllen. Für gewöhnlich werden Hauptzylinder gemäß einem T6 Temper hitzebehandelt. Ein typischer T6 Temper besteht aus einer Lösungsbehandlung des Gusses bei 1.000 Grad Fahrenheit (537,7 Grad Celsius) plus oder minus zehn Grad Fahrenheit über zehn Stunden, Abschrecken mit Wasser und künstlicher Alterung bei 340 Grad Fahrenheit (171,1 Grad Celsius) plus oder minus zehn Grad Fahrenheit über vier bis fünf Stunden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist deshalb wünschenswert, zumindest in gewissem Ausmaß ein Gussprodukt zu schaffen, das in seinen mechanischen Eigenschaften und bei den Kosten die Gussprodukte übertrifft, welche gemäß der GPM Gießtechnik unter Verwendung von 356 Sekundär oder A356.2 Aluminiumlegierungen hergestellt wurden. Eine solche Legierung ist ADC12, das unter Squeeze-Cast-Bedingungen angewendet wird und beispielsweise aus der Publikation "The Effect of Hydrogen in molten Aluminium an the growth of Micro-Porosity and Mechanical properties of Squeeze Cast Material", YOSHIDA et al., Journal of Japan Institute of Light Metals, Bnd. 50, Nr. 7, 2000, Seiten 325–329, bekannt ist.
  • In einem Aspekt der Erfindung wird ein Bremsenprodukt geschaffen, das eine ADC12 Aluminiumlegierung umfasst, wobei die ADC12 Aluminiumlegierung unter Anwendung einer Squeeze-Casting-Technik in das Produkt gegossen wird und die ADC12 Aluminiumlegierung im Wesentlichen aus den Bestandteilen zusammengesetzt ist, die im unabhängigen Anspruch 1 aufgeführt sind, und wobei das Bremsenprodukt eine Zugfestigkeit von 55 bis 61 ksi aufweist.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bremsensystem geschaffen, das eine Bremsenkomponente umfasst, worin die Bremsenkomponente aus einer ADC12 Aluminiumlegierung gemacht ist und die ADC12 Aluminiumlegierung gemäß einer Squeeze-Casting-Technik in eine Bremsenkomponente gegossen wird und die ADC12 Aluminiumlegierung im Wesentlichen aus den Bestandteilen gemäß dem unabhängigen Anspruch 8 zusammengesetzt ist und wobei das Bremsenprodukt eine Zugfestigkeit von 55 bis 61 ksi aufweist.
  • In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierungskomponente geschaffen, welches das Einspritzen einer ADC12 Aluminiumlegierung in eine Gießform und die Anwendung einer Squeeze-Casting-Technik umfasst, wobei die Bremsenkomponente eine Zugfestigkeit von 55 bis 61 ksi aufweist.
  • Die Bremsenprodukte sind mithilfe einer Gießvorrichtung herstellbar, die ein Mittel zum Einspritzen einer ADC12 Aluminiumlegierung in ein Gießwerkzeug und ein Mittel zur Anwendung einer Squeeze-Casting-Technique aufweist.
  • Die wichtigen Merkmale der Erfindung wurden ziemlich breit ausgeführt, damit die nachstehende detaillierte Beschreibung derselben besser verständlich wird und damit der vorliegende Beitrag zum Fach besser gewürdigt werden kann. Es gibt natürlich zusätzliche Merkmale der Erfindung, die nachstehend beschrieben werden und die den Gegenstand der angehängten Ansprüche bilden.
  • In dieser Hinsicht ist vor der detaillierten Beschreibung mindestens eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zu beachten, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und Komponentenanordnungen gemäß der nachstehenden Beschreibung oder den beiliegenden Zeichnungen beschränkt ist. Die Erfindung kann auch andere Ausführungsbeispiele haben und auf unterschiedliche Weise praktiziert und ausgeführt werden. Es ist zudem zu beachten, dass die hier verwendete Phraseologie und Terminologie sowie das Abstract nur beschreibenden und also keinen einschränkenden Charakter haben.
  • Dementsprechend erkennen einschlägig bewanderte Fachpersonen, dass das Konzept, auf dem diese Offenbarung beruht, ohne Weiteres als Grundlage zur Planung anderer Strukturen, Verfahren und Systeme zur Verwirklichung der verschiedenen Ziele der vorliegenden Erfindung zu dienen vermag. Es ist deshalb wichtig, dass die Ansprüche einschließlich dieser äquivalenten Konstruktionen betrachtet werden, soweit diese nicht vom Grundsatz und Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung abweichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Illustration von Teilen eines Bremsensystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Illustration einer Gießvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Aluminiumlegierung ADC12 in einer Gießtechnik mit hohem Druck und geringer Geschwindigkeit dazu verwendet, Gießprodukte herzustellen, wie beispielsweise Hauptzylinder und ABS-Komponenten.
  • Hochdruck-Langsamgießtechniken, wie beispielsweise das Squeeze-Casting, umfassen das Einspritzen von geschmolzenem Metall in eine Form über einen hydraulisch betriebenen Kolben mit niedriger Geschwindigkeit in das Form-/Werkzeuggesenk und das Aufbringen und Aufrechterhalten eines hohen Drucks, bis sich das Metall im Form-/Werkzeuggesenk verfestigt hat. Wenn der aufgebrachte Hochdruck das geschmolzene Metall an die Wände des Form-/Werkzeuggesenks drückt, wird der Luftspalt zwischen dem geschmolzenen Metall und den Wänden des Form-/Werkzeuggesenks rasch minimiert. Es findet demnach eine rasche Wärmeübertragung zwischen dem Metall und dem Form-/Werkzeuggesenk statt.
  • Aufgrund der raschen Wärmeübertragung beim Hochdruckgießen kühlt das Metall schnell in einen Festzustand ab. Als Ergebnis der schnellen Verfestigung ist die Körnungsstruktur des Gusses klein, also feingekörnt.
  • Wenn die ADC12 Legierung mit einer Hochdruck-Langsam-Gießtechnik zu Gießen beispielsweise eines Hauptzylinders und von ABS-Komponenten verwendet wird, weisen die daraus entstehenden Güsse mechanische Eigenschaften auf, die besser sind als die mechanischen Eigenschaften von Produkten, die unter Verwendung der Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 mit GPM-Gießtechniken produziert worden sind. ADC12 ist aus den nachstehend aufgelisteten Elementen (nach Gewichtsprozent) zusammengesetzt:
    Element Gew.%
    Silicium 9,6–12,0
    Eisen 0,–1,3
    Kupfer 1,5–3,5
    Mangan 0–0,5
    Magnesium 0–0,3
    Zink 0–1,0
    Nickel 0–0,5
    Zinn 0–0,3
    Andere 0–0,15
    Aluminium Rest
  • Wie aus der unmittelbar voranstehenden Tabelle hervorgeht, benötigt die ADC12 Aluminiumlegierung kein Strontium. Strontium wird in einer Aluminiumlegierung als Modifizierungsmittel verwendet, beispielsweise um die Formbarkeit der Aluminiumlegierung zu verbessern. Strontium wird oftmals gemeinsam mit Gießverfahren verwendet, die langsamere Verfestigungsraten aufweisen, wie GPM und Sandgießen. Die ADC12 Legierung hat – wenn sie in einer Hochdruck-Langsam-Gießtechnik angewendet wird – aufgrund der hohen Wärmeübertragungsraten, die für Hochdruck-Gießtechniken typisch sind, eine höhere Verfestigungsrate. Da die Produkte also aus ihrer Herstellung in einer Hochdruck-Langsam-Gießtechnik eine hohe Formbarkeit gewinnen, besteht keine Notwendigkeit, in der ADC12-Legierung Strontium zu verwenden. Daraus ergibt sich für Produkte aus einer ADC12-Legierung ein höherer Aluminiumgehalt – und Aluminium ist billiger als Strontium! Daraus folgt, dass die Kosten von Produkten aus ADC12-Legierungen günstiger sind als für solche aus anderen Legierungen, wie beispielsweise A356.2 und 356 Sekundär, die Strontium enthalten.
  • Die ADC12-Legierung hat einen Siliciumgehalt von 9,6 bis 12,0 Prozent ihres Gewichts, der damit höher ist als der Siliciumgehalt der Aluminiumlegierungen A356.2 und 356 Sekundär, der bei 6,5 bis 7,5 Gewichtsprozent liegt. Der höhere Siliciumgehalt der ADC12-Legierung führt dazu, dass die ADC12-Legierung eine Metallgusstemperatur von 1250 Grad Fahrenheit (676,6 Grad Celsius) aufweist. Die Metallgusstemperatur der Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 liegt bei annähernd 1320 Grad Fahrenheit (715,5 Grad Celsius). Es ist deshalb weniger Energie nötig, die ADC12-Legierung zu schmelzen als zum Schmelzen der 356 Sekundär und A356.2 Legierungen nötig ist. Somit sind die Kosten im Zusammenhang mit der Produktion von ADC 12 Produkten geringer als die Kosten im Zusammenhang mit der Herstellung von Produkten aus 356 Sekundär und A356.2.
  • Überdies führt die niedrigere Metallgießtemperatur der ADC12-Legierung zu annähernd fünfunddreißig Prozent weniger Gekrätzbildung als bei den Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2. Als Gekrätze wird das Metalloxid bezeichnet, das sich bildet, wenn das geschmolzene Metall mit Luft reagiert. Gekrätzbildung findet in der Regel statt, bevor das geschmolzene Metall zum Form-/Werkzeuggesenk befördert wird. Wenn das Gekrätze in das Form-/Werkzeuggesenk eindringt und zu einem Teil des Gusses wird, können sich Defekte insofern ergeben, als der Guss nicht ausschließlich aus der intendierten Legierung besteht.
  • Zudem führen die niedrigere Metallgießtemperatur und der höhere Eisengehalt der ADC12-Legierung zu (etwa 15 Prozent) weniger Lötungsvorkommen als bei einer Produktion mit den Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2. "Lösungen" bezieht sich auf das Anhaften von Aluminium aus der Legierung am Form- bzw. Werkzeuggesenk. Im Laufe der Zeit setzen vorhandene Lösungen die Brauchbarkeit der Form herab. Demgemäß reduziert die Anwendung der ADC12-Legierung anstatt der Legierungen 356 Sekundär und A356.2 das Lötungsvorkommen und ermöglicht eine verlängerte Nutzlebensdauer des Form-/Werkzeuggesenks.
  • Als ein T6 Temper, bestehend aus einer Lösungsbehandlung des geschmolzenen Metalls bei 932 Grad Fahrenheit (500 Grad Celsius) plus oder minus zehn Grad Fahrenheit über vier Stunden, Abschrecken des geschmolzenen Metalls mit Wasser und künstlichem Altern des Metalls bei 356 Grad Fahrenheit (180 Grad Celsius) plus oder minus zehn Grad Fahrenheit über fünf Stunden auf die ADC12-Legierung angewendet wurde, übertraf die ADC12-Legierung die Legierungen A356.2 und 356 Sekundär bezüglich Streckgrenze und Zugfestigkeit, wenn auf die Sekundärlegierungen A356.2 und 356 ein vergleichbarer Temper T6 angewendet wurde. Die resultierende Streckgrenzen-, Zugfestigkeits- und Längenzunahmeneigenschaften der Legierungen A356.2, 356 Sekundär und ADC12 sind wie folgt:
    Legierung Streckgrenze Zugfestigkeit Längenzunahme
    A356.2-T6 (GPM) 30–33 ksi 40–44 ksi 3–5%
    356 Sekundär-T6 (GPM) 33–35 ksi 39–42 ksi 3–5%
    ADC12-T6 Hochdruck 43–46 ksi 55–61 ksi 3–5%
  • Aus der voranstehenden Tabelle ist ersichtlich, dass die ADC12-Legierung eine höhere Zugfestigkeit als die Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 aufweist. Die Zugfestigkeit entspricht der maximalen Belastbarkeit des Metalls, bevor es bricht. Somit weist die ADC12-Legierung einen höheren Widerstand gegen wirksame Kräfte auf. Die höhere Festigkeit der ADC12-Legierung ist zumindest teilweise der feineren Mikrostruktur zuzuschreiben, also der geringeren Körnung des Gusses, die aus der Anwendung einer Hochdruck-Langsam-Gießtechnik resultiert. Die ADC12-Legierung ist demnach stärker als die Aluminiumlegierungen 356 Sekundär und A356.2 und folglich besser geeignet für Produkte mit hohem Festigkeitsbedarf, beispielsweise Komponenten von Bremsanlagen, wie etwa ein Hauptzylinder oder ABS- Komponenten. 1 ist eine schematische Darstellung eines Bremsensystems 10 mit einem Hauptzylinder 20 und einer ABS-Komponente 30.
  • Als der T6 Temper auf die ADC12-Legierung angewendet wurde, übertraf die ADC12-Legierung die Sekundärlegierungen A356.2 und 356 hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit, die nach Materialvolumenverlust auf Basis von Normen der "American Society for Testing of Materials ASTM G-77" gemessen wird, wie folgt:
    Legierung Verschleißfestigkeit (Material-Volumenverlust)
    A356.2-T6 (GPM) 356 Sekundär-T6 (GPM) (25,5 bis 40,56) × 10–6 Kubik-Inch (19,5 bis 35) × 10–6 Kubik-Inch
    ADC12-T6 Hochdruck (7,48 bis 11,55) × 10–6 Kubik-Inch
  • Als die ADC12-Legierung dem Verfahren nach ASTM G-77 ausgesetzt wurde (Messen des Volumenverlusts der Aluminiumlegierung durch Aussetzen der Aluminiumlegierung an einer rotierenden Gusseisenscheibe während einer bestimmten Dauer), verlor die ADC12-Legierung weniger Material als die Sekundärlegierungen A356.2 und 356. Die höhere Verschleißbeständigkeit, also der geringere Materialvolumenverlust, ist zumindest teilweise der feineren Mikrostruktur, also der geringeren Körnungsgröße des Gusses zuzuschreiben, die sich bei Verwendung der Hochdruck-Langsam-Gießtechnik entwickelt. Normalerweise werden die Produkte, beispielsweise Hauptzylinder und ABS-Komponenten, zur Steigerung ihrer Verschleißbeständigkeit anodisiert. Mit der Verwendung der ADC12-Legierung in Verbindung mit einer Hochdruck-Gießtechnik wird das Ausmaß der auf die Produkte anzuwendenden Anodisierung herabgesetzt oder eliminiert.
  • Außerdem hat ADC12 einen maximalen Eisengehalt von 1,3 Prozent seines Gewichts, also höher als der Eisengehalt der Legierungen 356 Sekundär und A356.2, der maximal 0,6 bzw. 0,12 Prozent ihres Gewichts ausmacht. Wenn der Eisengehalt eines ADC12-Gusses höher ist als der maximale Eisengehalt einer Legierung 356 Sekundär oder A356.2, bedeutet das, dass das ADC12-Produkt leichter zu bearbeiten ist als ein Produkt aus A356.2 und/oder 356 Sekundär. Der hohe Eisengehalt des ADC12-Legierungsprodukts erleichtert die Spanbildung, also die Erzeugung von Spänen, bei der Bearbeitung des Produkts. Demgemäß muss auf das Bearbeitungswerkzeug weniger Kraft oder Druck aufgebracht werden, wenn das Bearbeitungs-/Schneidwerkzeug dem ADC12-Legierungs-Produkt zugeführt bzw. auf dieses aufgedrückt wird, um einen Einschnitt im ADC12-Produkt vorzunehmen bzw. das ADC12-Legierungsprodukt weiter einzuschneiden, als dies bei Durchführung der gleichen Arbeiten auf Produkten aus 356 Sekundär und A356.2 Legierungen der Fall ist. Daraus folgt, dass das Bearbeitungs-/Schneidwerkzeug bei der ADC12-Legierung weniger Belastungen ausgesetzt ist und deshalb auch eine längere Nutzlebenszeit für das Bearbeitungs-/Schneidwerkzeug zu erwarten ist.
  • Dazu kommt, dass die Kosten von Bearbeitungsgut bzw. Gussblöcken aus ADC12-Legierung um etwa zehn Prozent geringer sind als jene von Bearbeitungsgut bzw. Gussblöcken aus A356.2 Aluminiumlegierung und 356-Sekundär-Legierung.
  • Wenn die ADC12-Legierung in Verbindung mit einer Hochdruck-Gießtechnik zur Herstellung von Produkten – wie beispielsweise Hauptzylinder und ABS-Komponenten – verwendet wird, haben die Produkte gute mechanische Eigenschaften und sind billiger in der Herstellung. 2 ist eine schematische Illustration einer Gießvorrichtung 40, die eine Hochdruck-Gießtechnik anwendet, mit einer Kolbenanordnung 50 und einer Form bzw. einem Gießwerkzeug 60.
  • Die zahlreichen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Spezifikation ersichtlich; dementsprechend sollen die angehängten Ansprüche alle Merkmale und Vorteile der Erfindung abdecken, die vom Prinzip und Geltungsbereich der Erfindung erfasst sind. Wie für einschlägig bewanderte Fachpersonen ohne Weiteres ersichtlich, sind zahlreiche Modifikationen und Variationen möglich, weshalb nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die exakte Konstruktion und Durchführung zu beschränken, wie diese illustriert und beschrieben sind, und entsprechend können alle geeigneten Modifikationen und Äquivalente herangezogen werden, die in den Geltungsbereich der Erfindung fallen.

Claims (21)

  1. Bremsenprodukt, das Folgendes umfasst: eine ADC12-Aluminiumlegierung, wobei die ADC12-Aluminiumlegierung unter Anwendung einer Squeeze-Casting-Technik zu dem Bremsenprodukt gegossen wird, wobei die ADC12-Aluminiumlegierung aus den nachstehenden Bestandteilen nach Gewichtsprozentanteilen zusammengesetzt ist: 9,6 bis 12,0 Prozent Silicium; 0,0 bis 1,3 Prozent Eisen; 0,0 bis 0,5 Prozent Mangan; 0,0 bis 0,3 Prozent Magnesium; 0,0 bis 1,0 Prozent Zink; 0,0 bis 0,5 Prozent Nickel; 0,0 bis 0,3 Prozent Zinn; 1,5 bis 3,5 Prozent Kupfer; 0,0 bis 0,15 Prozent eines oder mehrerer anderer Elemente; und Aluminium als Rest mit unvermeidlichen Verunreinigungen; und wobei das Bremsenprodukt eine Zugfestigkeit von 55 bis 61 ksi aufweist.
  2. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 1, wobei auf das Bremsenprodukt eine Hitzebehandlung aufgebracht wird.
  3. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 2, wobei die Hitzebehandlung einen T6 Temper umfasst.
  4. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 3, wobei der T6 Temper Folgendes umfasst: Behandlung des Bremsenprodukts mit einer Lösung bei einer Temperatur von 494,4°C bis 505,6°C über vier Stunden; Abschrecken des Bremsenprodukts mit Wasser; und künstliche Alterung des Bremsenprodukts bei einer Temperatur von 174,4°C bis 185,6°C über fünf Stunden.
  5. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 4, wobei die Lösungsbehandlung bei einer Temperatur von 500°C ausgeführt wird.
  6. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 4, wobei die künstliche Alterung bei einer Temperatur von 180°C ausgeführt wird.
  7. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 1, wobei der Anteil des Eisens zwischen 0,12 Gewichtsprozent und 1,3 Gewichtsprozent beträgt.
  8. Bremsensystem, das Folgendes umfasst: eine Bremsenkomponente, wobei die Bremsenkomponente aus einer ADC12-Aluminiumlegierung gefertigt ist und wobei die ADC12-Aluminiumlegierung unter Anwendung einer Squeeze-Casting-Technik zu der Bremsenkomponente gegossen wird, wobei die ADC12-Aluminiumlegierung wie folgt zusammengesetzt ist: 9,6 bis 12,0 Prozent Silicium; 0,0 bis 1,3 Prozent Eisen; 0,0 bis 0,5 Prozent Mangan; 0,0 bis 0,3 Prozent Magnesium; 0,0 bis 1,0 Prozent Zink; 0,0 bis 0,5 Prozent Nickel; 0,0 bis 0,3 Prozent Zinn; 1,5 bis 3,5 Prozent Kupfer; 0,0 bis 0,15 Prozent eines oder mehrerer anderer Elemente; und Aluminium als Rest mit unvermeidlichen Verunreinigungen; und wobei das Bremsenprodukt eine Zugfestigkeit von 55 bis 61 ksi aufweist.
  9. Bremsensystem gemäß Anspruch 8, wobei die Komponente ein Hauptzylinder ist.
  10. Bremsensystem gemäß Anspruch 8, wobei die Komponente eine ABS-Komponente ist.
  11. Bremsensystem gemäß Anspruch 8, wobei auf die Bremsenkomponente eine Hitzebehandlung aufgebracht wird.
  12. Bremsensystem gemäß Anspruch 11, wobei die Hitzebehandlung ein T6 Temper ist.
  13. Bremsensystem gemäß Anspruch 12, wobei der T6 Temper Folgendes umfasst: Behandlung des Aluminiumlegierungsprodukts mit einer Lösung bei einer Temperatur von 494,4°C bis 505,6°C über vier Stunden; Abschrecken des Aluminiumlegierungsprodukts mit Wasser; und künstliche Alterung des Aluminiumlegierungsprodukts bei einer Temperatur von 174,4°C bis 185,6°C über fünf Stunden.
  14. Bremsensystem gemäß Anspruch 13, wobei die Lösungsbehandlung bei einer Temperatur von 500°C ausgeführt wird.
  15. Bremsensystem gemäß Anspruch 13, wobei die künstliche Alterung bei einer Temperatur von 180°C ausgeführt wird.
  16. Bremsensystem gemäß Anspruch 8, wobei das Eisen zwischen 0,12 Gewichtsprozent und 1,3 Gewichtsprozent ausmacht.
  17. Verfahren zur Herstellung einer Bremsenkomponente aus Aluminiumlegierung, bestehend aus: Einspritzen einer ADC12 Aluminiumlegierung in eine Gießform; und Anwenden einer Squeeze-Casting-Technik, wobei die Bremsenkomponente eine Zugfestigkeit von 55 bis 61 ksi aufweist.
  18. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die Hochdruck-Gießtechnik eine Squeeze-Casting-Technik ist.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die ADC12 Aluminiumlegierung wie folgt zusammengesetzt ist: 9,6 bis 12,0 Prozent Silicium; 0,0 bis 1,3 Prozent Eisen; 0,0 bis 0,5 Prozent Mangan; 0,0 bis 0,3 Prozent Magnesium; 0,0 bis 1,0 Prozent Zink; 0,0 bis 0,5 Prozent Nickel; 0,0 bis 0,3 Prozent Zinn; 1,5 bis 3,5 Prozent Kupfer; 0,0 bis 0,15 Prozent eines oder mehrerer anderer Elemente; und Aluminium als Rest mit unvermeidlichen Verunreinigungen.
  20. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 1, wobei das Bremsenprodukt ein Hauptzylinder ist.
  21. Bremsenprodukt gemäß Anspruch 1, wobei das Bremsenprodukt eine ABS-Komponente ist.
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