Verwendung von Kupfer-Berylliumlegierungen als Werkstoff für Kokillen
zum Gießen von Leichtmetallgußstücken Beim Giel.ien von Leichtmetallteilen, die
ein dichtes porenfreies und dabei feinkristallines Gefüge auf@@-eisen sollen, insbesondere
beim Gießen hochbeanspruchter Teile, wie Brennkraftmaschinenkolben u. dgl., kommt
es darauf an, den Erstarrungsvorgang so zu lenken, daß er rasch und gleichmäßig
erfolgt.Use of copper-beryllium alloys as a material for molds
for casting light metal castings When casting light metal parts that
a dense pore-free and at the same time finely crystalline structure on @@ - iron should, in particular
when casting highly stressed parts such as internal combustion engine pistons and the like
It is important to direct the freezing process so that it occurs quickly and evenly
he follows.
Zur Beschleunigung des Erstarrungsvorganges ist es empfehlenswert,
die Kokillen und Kerne oder Teile derselben aus Werkstoffen mit guter Wärmeleitfähigkeit
oder mit hoher spezifischer -Wärme herzustellen. Vorgeschlagen wurde zu diesem Zweck
die Verwendung von Kupfer- und von Leichtmetalllegierungen. Diese Werkstoffe befriedigen
zwar durchaus hinsichtlich ihrer Fähigkeit, die im geschmolzenen Metall des Gußstückes
enthaltene Wärme rasch abzuleiten. Es haftet ihnen aber der Nachteil an, daß sie
bei den in Frage kommenden Temperaturen so weich sind, daß sie sich selbst bei der
Anwendung an mechanisch kaum beanspruchten Stellen der Kokille sehr rasch abnutzen.
Ihre An--,eendung zur Herstellung von stärkeren Verformungseinflüssen unterliegenden
Teilen, insbesondere zur Herstellung von Kernen, führt zu so häufigen Beschädigungen
dieser Teile, daß sie gänzlich unwirtschaftlich ist.To accelerate the solidification process, it is advisable to
the molds and cores or parts thereof made of materials with good thermal conductivity
or with a high specific heat. It was proposed for this purpose
the use of copper and light metal alloys. These materials satisfy
indeed in terms of their ability to work in the molten metal of the casting
dissipate contained heat quickly. But they have the disadvantage that they
are so soft at the temperatures in question that they are themselves at the
Use in areas of the mold that are hardly subject to mechanical stress wear out very quickly.
Your application for the production of stronger deformation influences
Parts, especially those used to make cores, lead to frequent damage
these parts that it is completely uneconomical.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, Kokillen aus Kupferlegierungen
mit einem Aluminiumgehalt bis zu i2% und weiteren Zusätzen an Zink, Nickel, Eisen,
Mangan oder Zinn herzustellen. Derartige Kokillen sind zwar widerstandsfähiger als
solche aus reinem Kupfer oder aus vorwiegend Aluminium
enthaltenden
Legierungen, die Wärmeleitfähigkeit der zu ihrer Herstellung benutzten Bronzen liegt
aber so weit unter derjenigen des Kupfers und des Aluminiums, daß hinsichtlich der
Beschleunigung des Erstarrungsvorganges nur wenig bessere Ergebnisse erzielt werden
als bei der Verwendung gewöhnlicher Kokillen aus Gußeisen oder Stahl.It has also been proposed that molds made of copper alloys
with an aluminum content of up to i2% and additional zinc, nickel, iron,
To manufacture manganese or tin. Such molds are more resistant than
those made of pure copper or predominantly aluminum
containing
Alloys, the thermal conductivity of the bronzes used for their manufacture lies
but so far below those of copper and aluminum that as to the
Acceleration of the solidification process only slightly better results can be achieved
than when using ordinary molds made of cast iron or steel.
Gemäß der Erfindung wird demgegenüber eine sowohl hinsichtlich rascher
Wärmeabführung als auch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit allen praktisch vorkommenden
Anforderungen genügende Kokille dadurch geschaffen, daß man als Werkstoffe zur Herstellung
von Kokillen oder von einzelnen Kokillenteilen zum Gießen von Leichtmetallgußstücken,
insbesondere Kolben für Brennkraftmaschinen an sich bekannte Kupfer-Beryllium-Legierungen
aus 0,15 bis i % Beryllium, Rest Kupfer, verwendet. Solche Legierungen können außer
Beryllium zur weiteren Steigerung des Vergütungseffektes gegebenenfalls noch eins
oder mehrere der Metalle Kobalt@Chrom, Mangan, Eisen, Zirkon, Silber und Silicium
in einer solchen Menge enthalten, daß die Wärmeleitfähigkeit der Legierung nicht
unter 4o% der Wärmeleitfähigkeit reinen Kupfers absinkt.According to the invention, on the other hand, is faster in terms of both
Heat dissipation as well as all practically occurring in terms of durability
Requirements sufficient mold created by the fact that one as materials for production
of molds or of individual mold parts for casting light metal castings,
in particular pistons for internal combustion engines known per se copper-beryllium alloys
from 0.15 to i% beryllium, the remainder copper. Such alloys can except
Beryllium to further increase the compensation effect, if necessary, one more
or more of the metals cobalt @ chromium, manganese, iron, zirconium, silver and silicon
contained in such an amount that the thermal conductivity of the alloy does not
drops below 4o% of the thermal conductivity of pure copper.
Zur Erprobung des Gegenstandes der Erfindung wurden an der Kokille
eines Kolbentyps, der im Bereich der Bolzennaben verhältnismäßig große Wandstärken
aufweist und daher an diesen Stellen besonders zur Lunkerbildung neigt, die sonst
aus Stahl bestehenden, zur Bildung der Nabenbohrung dienende Kerne durch Kerne aus
einer Kupfer-Kobalt-Beryllium-Legierung ersetzt, die eine etwa fünfmal höhere Wärmeleitfähigkeit
aufweist als die üblichen Kokillenbaustoffe. Es zeigt sich, daß nach Anwendung dieser
Kerne die oberhalb der Naben sonst auftretende Feinlunkerung, die nach dem bisherigen
Stand der Technik nur durch eine kostspielige partielle Wasserkühlung vermieden
werden konnte, gänzlich zum Verschwinden kam. Eine merkliche Beschädigung der Kerne
konnte auch nach längerem Gebrauch nicht festgestellt werden.To test the subject matter of the invention were on the mold
a piston type with relatively large wall thicknesses in the area of the pin bosses
and therefore particularly prone to the formation of cavities at these points, which otherwise
made of steel, used to form the hub bore cores by cores
a copper-cobalt-beryllium alloy, which has an approximately five times higher thermal conductivity
than the usual mold building materials. It turns out that after applying this
Cores the fine cavities that would otherwise occur above the hubs, following the previous one
State of the art only avoided by costly partial water cooling
disappeared entirely. Noticeable damage to the kernels
could not be determined even after prolonged use.