DE644066C

DE644066C - Verwendung von Aluminiumgusslegierungen fuer Kaefigankerwicklungen

Info

Publication number: DE644066C
Application number: DEA64924D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1931-02-04
Filing date: 1932-01-30
Publication date: 1937-04-23

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung von an sich bekannten Aluminiumlegierungen mit Silicium- und Mangangehalt,, die gegebenenfalls Kupfer, Magnesium und Natrium enthalten können, für die Herstellung von gegossenen Käfigankerwicklungen. Es war bekannt, daß Legierungen des Aluminiums, welche einen ziemlich hohen SiIiciumgehalt und außerdem noch Schwermetalle enthalten, als Gußlegierungen gute Festigkeits- und Härteeigenschaften sowie Widerstandsfähigkeit gegen chemische Einflüsse und die Einwirkung von Atmosphärilien besitzen.

Erfindungsgemäß werden Legierungen dieser Art, welche als Schwermetall Mangan enthalten und bei denen die Gehalte an Silicium und Mangan etwa gleich groß sind, zur Herstellung von Leiterstäben und Endringen bei Läufern von Induktionsmotoren verwendet. Insbesondere geeignet ist eine Legierung aus folgenden Bestandteilen: 82,40/0 Aluminium, 8,0 0/0 Silicium, 8,0 0/0 Mangan, ι,ο ο/ο Kupfer, 0,5% Magnesium, ο, ι ο/ο Natrium. Diese Legierung besitzt eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 10m/Ohm «mm², eine Zugfestigkeit in gegossenem Zustand von etwa 9 kg/mm², eine Bruchdehnung von rund io/o und einen Schmelzpunkt von etwa 780⁰. Die Leitfähigkeit dieser Legierung beträgt also nur etwa 180/0 der Leitfähigkeit des Kupfers, und der Vorteil bei der Anwendung dieser Legierung beruht auf der Vereinigung geringer elektrischer Leitfähigkeit und befriedigender medianischer Eigenschaften.

Die Legierung kann dadurch hergestellt werden, daß man die Bestandteile in einem Schmelzgefäß, beispielsweise aus Magnesit, Graphit oder innen mit Kalk ausgestrichenem Gußeisen, schmilzt. Zunächst wird das Aluminium geschmolzen, und wenn dessen Temperatur etwas über den Schmelzpunkt gestiegen ist, so werden Silicium, Mangan, Kupfer und Magnesium in den Mengen zugegeben, die der oben angegebenen Zusammensetzung der fertigen Legierung entsprechen. Die Schmelze wird ab und zu durchgerührt, bis alle Bestandteile geschmolzen sind, dann gibt man zu dem flüssigen Metall etwa 0,10/0 Natrium hinzu. Die Zugabe des Natriums kann dadurch geschehen, daß man es in eine Aluminiumfolie einhüllt Und es mittels eines umgekehrten Trichters auf den Boden der Schmelze taucht. Die Temperatur wird bei etwa 86o° ungefähr 5 Minuten lang_ konstant gehalten, um den Bestandteilen Zeit zu einer völligen Verteilung zu lassen. Alsdann wird die Schmelze in kleine Gußformen gegossen.

Wenn diese Gußblöckchen zur Herstellung von gegossenen Rotoren benutzt werden sollen,

Claims

so werden sie in einem Graphitschmelzgefäß . oder auch in einem gut gekalkten Eisentiegel zum Schmelzen gebracht. Man läßt das schmolzene Metall etwa -5 Minuten ste" bevor man es gießt, damit alle Schlack&i die Oberfläche steigt und von dort en^; werden kann, und damit alle Gase entweic welche etwa infolge des Natriumzusatzes vorhanden sind. Die notwendige Menge geschmobenen Metalls wird dann mittels einer Gießkelle in eine Schleudergießmaschine gebracht oder auch direkt aus dem Graphitschmelzgefäß gegossen.

Soll die Legierung zum Kokillenguß dienen, so kommt dem Natrium keine besondere Bedeutung zu. Wenn hingegen Läufer für Motoren gegossen werden sollen, so ist es wünschenswert, den Rotor auf etwa 600" zu erhitzen, bevor der Guß stattfindet, damit die vollständige Ausfüllung der kleinen Leiterstäbe des Rotors sichergestellt wird. Unter diesen Bedingungen würde bei Abwesenheit von Natrium die Legierung ein ziemlich grobkörniges Gefüge besitzen. Die Anwesenheit des Natriums ändert diese Struktur in der Weise, daß beim langsamen Abkühlen sich dasselbe feine Gefüge ausbildet wie beim raschen Abkühlen einer natriumfreien Legierung. Gewöhnlich hat man Aluminiumlegierungen durch den Zusatz von Natrium beeinflußt, indem man das Natrium unmittelbar vor dem Gießen zusetzte. Indessen wird das Natrium zwecks Vereinfachung des Verfahrens vorteilhaft bei der ersten Herstellung der Legierung zugesetzt. Beim Wiederaufschmelzen scheidet sich ein großer Teil des Natriums als Schlacke ab, aber die ursprünglich zugesetzte Menge von etwa ο,ΐο/₀ sichert einen hinreichenden Überschuß und eine genügende Menge Natrium zur Beeinflussung der fertigen Legierung.

Wo bisher Mangan-Aluminium-Legierungen bei der Herstellung von Läufern für Motoren benutzt wurden, traten gewisse Mängel auf, da sich eine Mangan-Aluminium-Verbindung in großen Würfeln innerhalb des Metalls auszuscheiden scheint unddas Metall in hohem Maße schwächt. Silicium hat etwa das gleiche spezifische Gewicht wie Aluminium, und es hält, wenn es in etwa den gleichen Mengen wie das Mangan in Aluminiumlegierungen vorliegt, das Mangan in feiner Verteilung. Daraus ergibt sich ein feinkörniges, gleichmäßiges Gefüge, bei dem keine Ausscheidung der Bestandteile im gegossenen Erzeugnis eintritt.

Als vorteilhaft zu verwendende Mengen von Mangan und Silicium sind oben je 80/0 der beiden Bestandteile angegeben. Indessen geschränkt sich die Erfindung nicht auf diese 'Mengenverhältnisse. Mangan und Silicium :önnen in Mengen von je 4 bis 13% vorhanden sein, und zwar werden beide Zusätze in gleicher Menge angewandt. Die niedrigsten Werte des Mangan- und Siliciumgehaltes, nämlich je 4 0/0, führen zu einer Legierung, deren Zugfestigkeit etwa 14 kg/mm² und deren elektrische Leitfähigkeit etwa 13 m/Ohm · mm² beträgt, während die Legierung mit den höheren Silicium- und Mangangehalten, nämlich je i3°/o, eine Zugfestigkeit von etwa 7,5 kg/mm² 7c und eine elektrische Leitfähigkeit von rund 7 m/Ohm · mm-' besitzt.

Zwar werden gewöhnlich etwa 10/0 Kupfer, 0,50/0 Magnesium und 0,1 o/_o Natrium in der Legierung verwendet, indessen sind diese Bestandteile nicht durchaus notwendig. Sie beeinflussen die physikalischen Eigenschaften der Legierung in geringem Maße, aber sie können fortgelassen werden, ohne daß die Eigenschaften besonders nachteilig beeinflußt werden. Der Kupfergehalt kann aber auch bis 4°/o gesteigert werden.

Ein geringer Zusatz von Silber, beispielsweise etwa 10/0, steigert die Festigkeit der Legierung und ihre Bruchdehnung; die Leitfähigkeit wird nur wenig beeinflußt.

1Ά Τ ENTANS I¹ U Ü CUE:

ι. Verwendung von Aluminiumlegierungen, bestehend aus je 4 bis 13 0/0 Silicium find Mangan, wobei die Gehalte an Silicium und Mangan etwa gleich groß sind, Rest Aluminium, als Werkstoff für gegossene Käfigankerwicklungen.
2. Verwendung von Aluminiumlegierungen, bestehend aus je 80/0 Silicium und Mangan, Rest Aluminium, für den in Anspruch ι genannten Zweck.
3. Verwendung von Aluminiumlegierungen, bestehend aus je 4 bis 130/0 Silicium »00 und Mangan, wobei die Gehalte , an Silicium und Mangan etwa gleich groß sindy bis 4 0/0 Kupfer, etwa 0,50/0 Magnesium, etwa ο, 10/0 Natrium, Rest Aluminium, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. ^l<>5
4. Verwendung von Aluminiurnlegierunr gen, bestehend aus 8o/_o Silicium, 8o/_o Mangan, ι o/_o Kupfer, 0,50/0 Magnesium, 0,10/0 Natrium, Rest Aluminium, für den in Anspruch 1 genannten Zweck. ^ue