DE655547C

DE655547C - Verwendung von Kupfer-Eisen-Legierungen fuer Bauteile von Kraftmaschinen

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Publication number: DE655547C
Application number: DEK142276D
Authority: DE
Original assignee: WILHELM KROLL DR ING
Current assignee: WILHELM KROLL DR ING
Priority date: 1936-05-21
Filing date: 1936-05-21
Publication date: 1938-01-18

Description

Verwendung von Kupfer=Bisen-Legierungen für Bauteile von Kraftmaschinen An gewisse Bauteile von Kraftmaschinen wird die Forderung., gestellt, daß sie bei guten Gleiteigenschaften des für sie verwendeten Baustoffes eine gute Wärtneleitzahl, Warmhärte, verbunden mit geringem Wärrneausdehnungskoeffizienten und niedrigem spezifischen Gewicht, aufweisen. Dies hat bei den Kolben von Kraftmaschinen zur Entwicklung von Sonderlegierungen auf dem Eisen-Aluminium- und Magnesiuntgebiet geführt, in welchem man eine Koinpromißlösung angestrebt hat. Die Leichtmetalllegierungen haben trotz ihrer Vorteile gegenüber dem Gußeisen in bezug auf das spezifische Gewicht und die Wärmeleitzahl nicht vermocht, dieses Kolbenmaterial aus dem Automobilbau zu verdrängen. Der Grund hierfür liegt in den "Nachteilen der Leichtmetallegierungen, vor allem in der geringen Warmhärte, verbunden mit starker Wärmedehnung.
In letzter Zeit sind neue Legierungen des Eisens mit Kupfer entwickelt worden, die sich beim Gießen nicht entmischen und die, im Gegensatz zu allen früheren Materialien, in hohem Maße waren verformbar sind.

Es wurde gefunden, daß solche Legierungen sich hervorragend als Baustoff für solche Maschinenteile eignen, die einen guten Wärmedurchgang aufweisen müssen und dabei günstige Gleiteigenschaften in der Wärme bei niedrigem Ausdehnungskoeffizienten und guter Härte besitzen sollen. Die nachstehende Gegenüberstellung zeigt die Vorteile, die sich aus der Verwendung der Cu-Fe-Legierungen für solche Zwecke ergeben.

Brinellhärte Wärmeleitzahl

Zimmer- Brinellhärte Wärmedehnung r_Cal roSelt.Icm2

temperatur bei 300° CM/CM/1 ° C X I--4 g cm,"i ° C '

Fe-Cu-Legierungen 5o/5o i5o bis i8o 14o bis i7o 0,16 0,29

Al-Kolbenlegierung ...... go - 125 50 - 8o o,i8 bis 0,24 0,34

Gußeisen . . . . . . . . . . . . . . . - 180 170 0,12 0,14

Aus dieser Zusammenstellung ist zu ersehen, claß das dreimal so schwere Gußeisen gegenüber dem Al-Guß den Vorteil größerer Härte, insbesondere bei hoher Temperatur, verbindet mit viel niedrigerer Wärmedehnung. Die Wärmeleitung ist aber viel schlechter. Der neue Werkstoff verbindet die Vorteile des Gußeisens mit verschiedenen günstigen Eigenschaften des Leichtmetalls, nämlich einerseits die gute Wärmedehnung von o,16 gegenüber 0,12 für Guß, und im mittel o,2 für Leichtmetall mit einer vortrefflichen Wärmeleitzahl von o,29 im Vergleich zu 0,34 für Leichtinetall und o,i4 für Gußeisen. Die Laufeigenschaften der Fe-Cu-Legierung sindvorzüglieh, im Gegensatz zu den Erfahrungen, die inaz': mit den Einzelmetallen gemacht hat, und zwar vermutlich deshalb, weil das Material struktuell aus harten Kernen besteht, die in weicher Grundmasse eingebettet sind.

Der günstigste Bereich für die Zusammens s etzung der Legierung ist bei etwa 50% ge- cl legen. Man kann jedoch unter Verzicht auf den einen oder anderen Vorteil die Mischung zwischen 30 und 70°l, Cu wählen: Die giinstigsten Eigenschaften werden allerdings nur zwischen 4o und 6o0/0 Cu erzielt. Obwohl binäre Legierungen bereits ihren Zweck erfüllen, kann man auch Mehrstofflegierungen verwenden, wobei sorgfältig darauf zu achten ist, daß nicht solche Legierungselemente zugesetzt werden, wie Kohlenstoff, die nur in dem einen Stoff löslich sind und eine Entmischung der Schmelze herbeiführen. Günstige Zuschläge sind im allgemeinen diejenigen, die von beiden Metallen gelöst werden, wie Mangan, Kobalt, Nickel u. dgl. Der höchste Gehalt an diesen Zusätzen soll 51/0 nicht übersteigen, uni den Charakter der Legierung nicht zu ändern. Die Gleiteigenschäften können durch solche Legierungszusätze noch verbessert werden.

. . @@it neue Fe-Cu-Legierung ist besonders

t t für Kolben von Kraftmaschinen,

i ° Zylinderköpfe, Führungen von

ilscli;' .fiten, Gleitbahnen u. dgl. mehr. In-

folge der guten Wärmeleitzahl kann man gegenüber Gußeisen bedeutend geringere Wandstärken verwenden:

Claims

PATENTANSPRLC-HL: i. Die Verwendung von Kupfer-Eisen-Legierungen mit 30 bis 70'1" vorzugsweise 50 °,o, Kupfer, Fest Eisen zur Herstellung von Gegenständen, die einen guten Wärmedurchgang, geringe Wärmedehnung und große Warmhärte bei guten Gleiteigenschaften aufweisen sollen; z. B. Kolben, Zylinder, Führungen, Gleitschienen von Kraftmaschinen.
2. Verwendung von Legierungen der Zusammensetzung nach Anspruch i, die noch weitere Zusätze an Mangan, Kobalt, Nickel und ähnlichen keine Entmischung der Schmelze herbeiführenden Metallen bis zti 50/0 enthalten, für den im Anspruch i genannten Zweck.