ITRM960401A1

ITRM960401A1 - Camicia in lega ipereutettica alluminio-silicio per l'incorporazione durante la colata nel basamento di un motore a pistoni e procedimento

Info

Publication number: ITRM960401A1
Application number: IT96RM000401A
Authority: IT
Inventors: Peter Stocker; Franz Ruckert; Roland Ruger
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-07
Also published as: CN1149630A; DE19523484C2; GB2302695A; CN1055135C; IT1284146B1; JP2860537B2; JPH0919757A; US5891273A; FR2736067B1; KR970000394A; ITRM960401A0; DE19523484A1; KR100210696B1; FR2736067A1; GB9613220D0; GB2302695B

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di Brevetto per Invenzione dal titolo:

"Camicia in lega ipereutettica alluminb-silicio per l’incorporazione durante la colata nel basamento di un motore a pistoni e procedimento per la sua produzione"

L'invenzione parte da una camicia fatta di una lega alluminio-silicio ipereutettica per la colata in un motore a pistoni (preambolo della rivendicazione 1) e da un procedimento per la produzione di una camicia del genere secondo il preambolo della rivendicazione 4.

Dal brevetto EP 367 229 Al appare conosciuta una camicia la quale viene prodotta a partire da polvere metallica e da particelle di grafite mescolate in essa (0,5-3%; diametro dei grani massima 10 μm o meno, misurato in un piano trasversale all'asse del cilindro) e particelle di materiale duro senza spigoli aguzzi (3-5%; diametro massimo dei grani 30 μm, in media 10 μια o meno), in particolare da ossido di alluminio. La polvere metallica viene inizialmente prodotta da sola, ossia senza particelle non metalliche aggiunte, mediante polverizzazione all'aria di una lega alluminio-silicio pereutettica con successiva unione con il resto di alluminio (dati in percentuale in peso, in base al contenuto totale di metallo della lega, ossia senza le particelle di materiale duro estranee alla massa fusa e senza le proporzioni di grafite):

Silicio 16-18%

Ferro 4-6%

Rame 2-4%

Magnesio 0,5-2% e

Manganese 0,1-0,8%.

La polvere metallica viene mescolata con particelle non metalliche e questa miscela di polveri viene pressata a circa 2000 bar per dare un corpo preferibilmente tubolare. Questo greggio ottenuto mediante metallurgia delle polveri viene infilato in un pezzo tubolare in alluminio tenero di forma corrispondente e il tubo a due strati così ottenuto viene sinterizzato e modellato congiuntamente in un procedimento di estrusione, preferibilmente a temperature aumentate, per dare un greggio di forma tubolare, da cui si possono produrre le singole camicie. Le particelle di materiale duro inserite servono a conferire alla camicia una buona resistenza all'usura, mentre al contrario le particelle di grafite servono da lubrificante a secco. Per evitare una ossidazione delle particelle di gravite, l'estrusione a caldo deve aver luogo una esclusione di ossigeno. Esiste inoltre il pericolo che a temperature elevate di lavorazione la grafite reagisca con il silicio e si crei superficialmente Sic duro, per cui la proprietà di lubrificazione a secco delle particelle di grafite inserite viene danneggiata. Dopo che la miscelazione della polvere è stata in maggior o minor misura completata, non si può mai escludere interamente che localmente si presentino oscillazioni più o meno grandi di concentrazione delle particelle di materiale duro e/o delle particelle di grafite alla superficie del pezzo da lavorare. A causa delle particelle di materiale duro inserite, l'attrezzo di pressatura a caldo si logora con relativa rapidità, perchè le particelle di materiale duro nonostante i loro spigoli arrotondati esercitano ancora sempre una azione fortemente abrasiva; con un impegno appena tollerabile si può realizzare solo un smussamente parziale degli spigoli nelle particelle risultanti nella frantumazione con rottura. Anche la successiva lavorazione meccanica della superficie di scorrimento della camicia è legata ad una forte usura dell'attrezzo e di conseguenza ad elevati costi degli attrezzi. Le particelle di materiale duro liberamente situate nella superficie di scorrimento sono limitate a quelle con spigoli aguzzi dopo la lavorazione superficiale, ed esercitano una usura relativamente elevata sul mantello dello stantuffo e sulle fasce elastiche, così che queste devono essere prodotte a partire da un materiale resistente all'usura o devono essere munite di un rivestimento adeguatamente resistente all'usura. La camicia conosciuta è relativamente costosa nel suo insieme non soltanto a causa dei materiali di partenza con più componenti separati, ma anche i costi elevati degli attrezzi in relazione con la lavorazione plastica e quella con asportazione di truciolo spingono i costi dei pezzi in alto. Prescindendo da ciò, il tipo di produzione delle camicie conosciute a partire da una miscela di polvere eterogenea comporta il pericolo di eterogeneità che rendono in certe circostanze inevitabile un effetto negativo sul funzionamento, ossia una esclusione, ma in ogni caso una costosa sorveglianza qualitativa. Oltre a ciò presuppongono nel funzionamento del motore costose strutture di stantuffi, che rendono complessivamente costoso il motore a pistoni.

Viene citato anche il brevetto US-PS 4938 810, da cui risulta parimenti conosciuta una camicia ottenuta mediante metallurgia delle polveri. Sono riportati qui in grande numero esempi di leghe, e sono menzionati anche dati di misura e di esercizio delle camicie così ottenute. I contenuti di silicio degli esempi indicati si trovano nell'ambito da 17,2 a 23, 6%, benché nella rivendicazione di questa pubblicazione venga raccomandato a questo riguardo un ambito ampio del 10-30%, che arriva fino all'ambito ipoeutettico. Almeno uno dei metalli, e cioè nichel, ferro o manganese, devono essere contenuti anche essi nella lega, e cioè almeno in misura del 5% oppure (nel caso del ferro) di almeno 3%. Viene menzionato come esempio rappresentativo soltanto una composizione di lega in percentuale in peso, il resto essendo alluminio; i contenuti di zinco e manganese non sono menzionati, il che porta a concludere che questi metalli, prescindendo da tracce, non devono essere contenuti:

Silicio 22,8%

Rame 3,1%

Magnesio 1,3%

Ferro 0,5% e

Nichel 8,0%

Il contenuto di nichel nell'esempio di lega menzionato è molto alto. Dalla miscela di polveri viene estruso a caldo un greggio per una camicia.

Infine va menzionato anche il brevetto US-PS 4 155 756, che si occupa dello stesso tema; qui viene menzionata tra l'altro la seguente composizione di una camicia prodotta mediante metallurgia delle polveri come esempio - il resto alluminio:

Silicio 25 %

Rame 4,3%

Magnesio 0,65% e

Ferro 0,8%

Oggetto dell'invenzione è di migliorare la camicia fondata su questo principio, tenendo conto della resistenza all'usura e del consumo di olio lubrificante, riducendo nello stesso tempo il pericolo di usura per lo stantuffo e per le fasce elastiche; per quanto riguarda la riduzione del consumo di olio lubrificante, non occupa un posto di interesse di primo piano l'olio lubrificante stesso, ma piuttosto i suoi residui di combustione essenzialmente idrocarburi, che gravano sfavorevolmente sui gas di scarico emessi dal motore a combustione interna.

Questo problema viene risolto prendendo come base il motore a pistoni del tipo citato sopra, secondo l'invenzione mediante gli aspetti caratterizzanti della rivendicazione 1 e per quanto riguarda il procedimento mediante gli aspetti caratterizzanti della rivendicazione 4. In base alla composizione speciale della lega del materiale per la camicia, si formano direttamente dalla massa fusa cristalli primari di silicio e fasi intermetalliche; si può dunque trascurare una aggiunta di particelle dure separate. Inoltre la compattazione a spruzzo della lega, facilmente controllabile dal punto di vista tecnico procedurale e relativamente economica, viene impiegata con successiva estrusione continua del greggio. Sono possibili anche l'impasto e la cosiddetta tissoformatura. Questi procedimenti, particolarmente l'estrusione continua, danno una ossidazione particolarmente bassa delle superfici delle goccioline e una porosità particolarmente modesta della camicia. Le composizioni menzionate della lega A e rispettivamente B sono ottimizzate con riguardo ad un caso di impiego con pistoni rivestiti di ferro (lega A) o rispettivamente con pistoni di alluminio non rivestiti (lega B). Le particelle dure nate nella massa fusa possiedono una elevata durezza e conferiscono alla superficie di scorrimento una buona resistenza alla usura, e d'altra parte queste particelle dure nate nella massa fusa non danneggiano troppo la lavorazione del materiale, così che la superficie di scorrimento può essere lavorata meccanicamente in maniera sufficiente. Grazie alla formazione dei cristalli primari e delle fasi intermetalliche in ciascuna gocciolina di massa fusa spruzzata e successivamente fatta solidificare sul greggio crescente, si ottiene grazie al processo una ripartizione molto omogenea delle particelle dure nel pezzo. Le particelle nate nella massa fusa sono inoltre munite dì spigoli poco aguzzi e dal punto di vista tribologico non sono così aggressive come particelle da frantumazione. Per il resto le particelle dure metalliche nate nella massa fusa sono incorporate intimamente nella struttura base della lega in confronto con particelle di frattura non metalliche introdotte, così che è meno forte il pericolo di una formazione di cricche ai limiti del materiale duro. Inoltre le particelle dure nate nella massa fusa manifestano un comportamento di introduzione migliore e una minor aggressività abrasiva nei confronti del pistone e delle sue fasce elastiche, così che ne risultano tempi utili maggiori oppure - se si tiene conto di tempi utili convenzio-nali - sono consentite forme di esecuzione meno costose sul lato dei pistoni e/o delle fasce elastiche .

Forme di esecuzione vantaggiose dell'invenzione possono essere desunte dalle sotto rivendicazioni; per il resto, l'invenzione è illustrata ancora in ciò che segue alla luce di un esempio di esecuzione rappresentato nel disegno. Nel disegno:

La Figura 1 mostra una vista in sezione parziale di un motore a pistoni con camicia colata in esso,

la Figura 2 mostra un ritaglio fortemente ingrandito di una sezione parziale presa parallelamente ad una generatrice di cilindro, attraverso un ambito della camicia vicino alla superficie,

la Figura 2a rappresenta un ulteriore ingrandimento di dettaglio di un particolare della Figura 2,

la Figura 3 rappresenta un diagramma a barre che mostra la granulometria delle differenti particelle dure nate nella massa fusa e

la Figura 4 è un dispositivo per liberare il liquido dalla superficie della camicia.

Un motore a pistoni rappresentato parzialmente nella Figura 1 contiene un basamento 2 in

sono disposti mantelli di cilindro 4 per accogliere una camicia 6, nei quali un pistone è guidato con movimento ascendente e discendente. Sopra il basamento 2 è applicata una testata 1 con dispositivi per un cambio della carica e per l'accensione della carica. All'interno del basamento è prevista intorno al mantello del cilindro 4 una cavità per formare una camicia di acqua 5 per il raffreddamento del cilindro .

La camicia 6 viene prodotta come pezzo unico, secondo un procedimento meglio descritto sotto, in una composizione ipereutettica, alla quale verrà anche fatto riferimento qui sotto, poi viene colata come greggio nel basamento 2 e lavorata congiuntamente al basamento. A tale scopo la superficie di scorrimento della camicia viene tra l'altro sottoposta all'inizio ad una lavorazione grossolana e successivamente ad una lavorazione fine con asportazione di truciolo, nel senso di una trapanazione o una tornitura. Dopo di ciò la superficie di scorrimento 7 viene levigata almeno in uno stadio unico. Dopo la levigatura le particelle fuoriuscenti dalla lega che giacciono nella superficie di scorrimento e che sono più dure che la struttura base, come ad esempio cristalli di silicio e fasi intermetalliche, vengono liberate dalla superficie di scorrimento in maniera tale che superfici a Plateau delle particelle sporgano rispetto alla restante superficie della struttura base della lega.

Per migliorare le camicie per quanto riguarda la resistenza all'usura nonché il consumo di olio lubrificante e di conseguenza l'emissione di idrocarburi da parte del motore a combustione interna, è previsto secondo la presente invenzione un complesso di misure che cooperano congiuntamente in questo senso.

Va menzionata qui innanzitutto una ottimizzazione della composizione della lega, risultando qui ottimali in alternativa due tipi di lega, dove un tipo di lega A viene raccomandato per funzionare insieme ad un pistone rivestito di ferro. Grazie alla topografia superficiale fine delle camicie della presente invenzione, si possono impiegare nel tipo di lega A in alternativa a pistoni con rivestimenti di ferro anche rivestimenti del pistone più economici. Sono utilizzabili per esempio anche rivestimenti di grafite economici. Un altro tipo di lega B è stato ottimizzato in correlazione con pistoni di alluminio non rivestiti. Per quanto riguarda le percentuali che seguono, si tratta di percentuali in peso. Più precisamente, la lega A è costituita da quanto segue: Silicio 23,0-28,0, preferibilmente circa 25%, magnesio 0,80-2,0%, preferibilmente circa 1,2%, rame 3, 0-4,5%, preferibilmente circa 3,9% ferro max. 0,25%

manganese, nichel e zinco max. 0,01%, il resto alluminio .

La lega B destinata a cooperare con pistoni di alluminio non rivestiti ha la stessa composizione della lega A per quanto riguarda le proporzioni di silicio, rame, manganese e zinco; soltanto i contenuti di ferro e nichel sono alquanto superiori, e cioè:

ferro 1,0-1, 4%, e

nichel 1,0-5,0%.

Dalla lega alluminio-silicio si produce dapprima, mediante spruzzatura minuta della massa fusa in una atmosfera priva di ossigeno e precipitazione della nebbia di massa fusa per dare un corpo crescente, un massello con configurazione finemente granulata di cristalli primari di silicio 8 e delle fasi intermetalliche 9 e 10 in esse, e cioè si formano fasi intermetalliche tra magnesio e silicio (Mg2Si) e tra alluminio e rame (Al^Cu). La parte preponderante, ossia circa 80%, della massa fusa evaporata venne raffreddata molto rapidamente in un getto di azoto, realizzando velocità di raffreddamento nell'ambito di circa IO<3 >K/sec. Il resto delle goccioline di massa fusa rimane liquido fino all'incontro con il supporto del massello o solidifica almeno solo in parte. Mediante questa cosiddetta compattazione a spruzzo si può produrre una struttura a banda molto stretta, partendo dalla grandezza granulometrica, con circa ± 5....10 μm intorno ad un valore medio, dove valori tipici si trovano nell'ambito tra 30 e 50 pm. Quanto precede viene lavorato con una impostazione molto fine della granulazione, così che risulta una struttura corrispondentemente fine con ripartizione più fine e più uniforme del silicio. Ciascuna particella di polvere possiede tutti i componenti della lega. Le particelle di polvere o rispettivamente le goccioline vengono spruzzate su un piatto ruotante, sul quale il massello menzionato cresce con un diametro per esempio di 250 o 400 mm. Ciò dipende dalla progettazione dell'impianto. Successivamente i masselli devono essere pressati in tubi su una pressa per estrudere. E' anche concepibile di non lasciar crescere il massello assialmente su un piatto ruotante, ma lasciar crescere radialmente la massa fusa evaporata su un cilindro ruotante, così che viene a formarsi un prodotto preliminare essenzialmente di forma tubolare.

La massa fusa viene polverizzata così finemente durante la spruzzatura che i cristalli primari di silicio 8 e le fasi intermetalliche 9 e rispettivamente 10 che si formano sul massello crescente, si formano con grandezze molto basse dei grani, con le misure seguenti:

Cristalli primari di Si: 2-15, preferibilmente 4-10 μm, fase Al2Cu: 0,l-5,0, preferibilmente 0,8-1,8 μm, fase Mg2si: 2,0-10,0, preferibilmente 2,5-4,5 pm Grazie a questa granulosità fine si realizza sia una ripartizione finemente dispersa delle particelle dure all'interno della struttura base della lega, sia un materiale omogeneo. Poiché si evapora da una massa fusa, non possono formarsi eterogeneità nella miscela. Grazie alla compattazione delle goccioline di massa fusa evaporate, si arriva inoltre ad una unione molto intima delle goccioline l'una con l'altra e ad un ampio evitamento di porosità. Le porosità residuali vengono eliminate mediante il processo di conversione del massello in un tubo.

Il procedimento di compattazione a spruzzo di lega di alluminio è conosciuto di per sè stesso e verrà utilizzato qui soltanto in maniera più vantaggiosa. Anche l'estrusione in avanti dei masselli prodotti in questa maniera per dare tubi, da cui si possono segare in lungo singole camicie, è di per sè stessa conosciuta. Per questo motivo non verranno più approfonditi. Una particolarità in relazione all'applicazione presente di questo procedimento consiste tuttavia nel fatto che si fa precedere da uno stadio di sosta ad un livello superiore di temperatura, per stabilizzare la ripartizione granulometrica dei cristalli primari di Si.

Le parti gregge della camicia ottenute in questa maniera e portate eventualmente mediante una lavorazione con asportazione di truciolo ad una determinata misura per la lavorazione ulteriore, vengono colate in un basamento fatto di una lega di alluminio bene colabile, essendo qui consigliato preferibilmente un procedimento di pressofusione. A tale scopo le camicie da colare e non ancora sottoposta a finitura vengono spinte su una colonna con l'attrezzo di pressofusione aperto, la forma viene chiusa e l'apparecchio di pressofusione viene inserito. Grazie al rapido tempo di raffreddamento e grazie alla possibilità di raffreddare la camicia da colare sulla colonna, non esiste alcun pericolo che il materiale della camicia venga influenzato termicamente in maniera incontrollata dalla massa fusa del pezzo pressofuso. Una giunzione metallica parziale viene realizzata nell'ambito della concentrazione termica, senza che la struttura della camicia venga influenzata. La lega impiegata per la pressofusione è ipoeutettica e di conseguenza facilmente lavorabile con la tecnica di colata. Il materiale del pezzo pressofuso presenta un coefficiente di dilatazione nettamente superiore a quello della camicia, per cui viene garantito un accoppiamento stabile tra i due.

Dopo la colata della camicia nel basamento, questo viene lavorato con asportazione di truciolo nelle zone necessarie, in particolare sulle superfici di scorrimento 7 della camicia 6. Anche questi processi di lavorazione - basta menzionare qui la trapanazione e la levigatura - sono di per sè stessi conosciuti, per cui non si insisterà più su di essi qui. Dopo la levigatura i cristalli primari di silicio 8 e le particelle di fase intermetalliche 9 e rispettivamente 10, inseriti superficialmente, devono essere liberati.

La liberazione viene effettuata per via chimica mediante attacco chimico con liquidi stecologicamente accettabili e facili da neutralizzare, e cioè per esempio liscivia sodica acquosa. La tecnica di impianto e i parametri di processo descritti qui di seguito sono destinati specialmente alla lega qui adoperata nonché alla tecnica della compattazione a spruzzo e alla conformazione della struttura della camicia .

Si raccomandano i seguenti parametri di processo :

Liquido: liscivia sodica acquosa al 4,5-5,5% (NaOH), Temperatura di trattamento: 50 ± 3°C,

tempo di azione: 15-50s, preferibilmente circa 30s, portata: 3-4 litri per cilindro durante il tempo di trattamento .

In correlazione con la liberazione chimica si rimanda più precisamente all'impianto rappresentato schematicamente nella Figura 4, che deve essere qui impiegato. Il dispositivo ivi rappresentato presenta un tavolo con una guarnizione 18, su cui è bloccato a tenuta il basamento 2 da lavorare con il suo lato piano rivolto verso la testata. Nell'interno di ciascuna camicia 6 penetra dal basso concentricamente un tubo di deflusso 13, il tubo di deflusso essendo fatto passare a tenuta attraverso la guarnizione 18. Corrispondentemente al numero e alla posizione del cilindro di un basamento da trattare, sono previsti corrispondentemente anche tubo di deflusso nel tavolo di trattamento. Tra la superficie di scorrimento 7 da trattare della camicia e il tubo di deflusso rimane un intervallo anulare equidistante 26, che è riempito di liquido durante l'esercizio. Con il suo bordo superiore libero funzionante da sfioratore, il tubo di deflusso termina alquanto sotto l'estremità della camicia dal lato dell'albero a gomiti, rivolte verso l'alto nella posizione di lavorazione. Più estremità 23 di una conduttura di afflusso 24 sono fatte passare anche esse a tenuta attraverso la guarnizione 18 e sboccano nell'intervallo anulare menzionato. In un primo recipiente di raccolta 14 è immagazzinato un liquido servente da liquido di attacco chimico, per esempio liscivia sodica acquosa, ad esempio al 5%, che può essere fatto avanzare mediante una prima pompa 21 attraverso una prima conduttura di avanzamento 25 e una prima valvola a tre vie 15 nella conduttura di afflusso e di conseguenza nell'intervallo anulare 26. Il liquido traboccante in alto nel tubo di deflusso 14 ritorna attraverso una seconda valvola a tre vie 17 e una prima conduttura di riflusso 17 nel recipiente di raccolta 14. La conduttura di riflusso 27 è posta in modo tale che, con la seconda valvola a tre vie 17 correttamente commutata, il contenuto del tubo di deflusso può svuotarsi interamente, per influenza della forza di gravità, nel recipiente di raccolta 14. Affinchè dopo arresto della pompa per liquido anche all'intervallo anulare 26 possa svuotarsi per libera caduta nel recipiente di raccolta 14, alla conduttura di adduzione 24 è collegata una conduttura di svuotamento 30 attraverso una valvola a due vie 16, la quale conduttura 30 sbocca nel recipiente di raccolta 14 per il liquido. Con un riscaldamento non meglio rappresentato, il liquido viene temperato per esempio a circa 50°C. Il contenuto del recipiente di raccolta viene mescolato costantemente mediante un agitatore 19 e mantenuto ad una concentrazione uniforme; inoltre vengono compensate in questo modo differenze di temperatura locali. Oltre al circuito illustrato per il liquido costituito da liscivia, è previsto un circuito per liquido di lavaggio, per esempio acqua con i componenti seguenti, strutturato in maniera interamente analoga all'altro circuito e parallelo ad esso dal punto di vista del funzionamento del liquido: Recipiente di raccolta 20, seconda pompa 22, seconda conduttura di avanzamento 28, prima valvola a tre vie 15, conduttura di adduzione 24, estremità 23, intervallo anulare 26, tubo di deflusso 13, seconda valvola a tre vie 17, seconda conduttura di riflusso 29 e di nuovo il recipiente di raccolta 20. Mediante azionamento congiunto delle due valvole a tre vie, si può rendere efficace a scelta il circuito per il liquido a base di liscivia oppure quello per il liquido di lavaggio, e collegarli con il tratto di trattamento, in particolare con l'intervallo anulare 26. Prima della commutazione dal liquido a base di liscivia al liquido di lavaggio, si deve prima svuotare dal liquido a base di liscivia il tratto di trattamento, ossia la parte dei circuiti sul lato del pezzo, al di là delle due valvole a tre vie 15 e 17, affinchè il liquido di lavaggio non si arricchisca di liquido a base di liscivia.

Per scoprire i cristalli primari di Si e le particelle di fase intermetallica situate nella superficie di scorrimento 7, dopo che un basamento 2 è stato bloccato nella posizione giusta sulla guarnizione 18 si collega prima mediante le due valvole a tre vie 15 e 17 il circuito di liquido con il tratto di trattamento, in particolare l'intervallo anulare 26, e poi mediante la pompa per liquido a base di liscivia 26 si allaga l'intervallo anulare 26 con liquido a base di liscivia proveniente dal recipiente di raccolta 14. I basamenti sono opportunamente sottoposti ad una pretempera alla temperatura di trattamento, ossia per esempio a circa 50°C, affinchè non venga sottratto calore al liquido tipo liscivia temperato e perchè la temperatura di trattamento desiderata sia immediatamente a disposizione della superficie di scorrimento 7 da trattare. Durante un determinato tempo di trattamento preferibilmente di circa 30 secondi, il procedimento di avanzamento viene mantenuto ad una moderata velocità di circolazione, ossia circa 0,1 l/s per cilindro. Il tempo di trattamento è scelto empiricamente a seconda del tipo di liquido tipo liscivia, della concentrazione della temperatura, in maniera tale che in questo tempo venga raggiunta la profondità di scoprimento t desiderata.

Dopo il tempo di trattamento la pompa 21 del liquido di liscivia viene arrestata e tramite la valvola a due vie 16 ora aperta l'intervallo anulare viene svuotato del liquido tipo liscivia nel recipiente di raccolta 14; nello stesso tempo anche il tubo di deflusso 13 si vuota nel recipiente di raccolta 14 tramite la valvola a tre vie 15 ancora aperta verso il recipiente 14. Dopo che la valvola a due vie 16 è stata di nuovo chiusa, è possibile mediante commutazione delle due valvole a tre vie 15 e 17 collegare la circolazione del mezzo di lavaggio con l'intervallo anulare 26 e inserire la pompa 22 del liquido di lavaggio. L'intervallo anulare 26 in particolare le superfici di scorrimento 7 del basamento vengono ora lavati fino ad assenza del liquido tipo liscivia, per cui il circuito del liquido di lavaggio rimane inserito per un certo tempo empiricamente ottimizzato. Successivamente il circuito di lavaggio viene di nuovo arrestato e il contenuto del tubo di deflusso viene vuotato nel recipiente 20 del liquido di lavaggio mediante libera caduta. Deve essere vuotato anche l'intervallo naturale 26, il quale può vuotare soltanto nel recipiente di raccolta nell'esempio di esecuzione rappresentato, mediante apertura della valvola a due vie 16 tramite la conduttura di svuotamento 30. Dopo di ciò il basamento definitivamente trattato viene sbloccato e può essere tolto dall'impianto. L'impianto è ora pronto per accogliere un nuovo pezzo .

Grazie a questo tipo di lavorazione, il materiale di matrice che si trova tra le singole particelle più dure situate superficialmente può essere asportato in modesta misura, così che le particelle più dure sporgono con una superficie a plateau 11 di fronte al materiale di base 12 nella misura della profondità di scoprimento t. Nell'ambito limite delle particelle si forma una piccola fossa 31, la cui profondità è comunque così piccola che ciò non di meno esiste un inserimento meccanico buono delle particelle nel materiale di base. La profondità di scoprimento t viene influenzata dai parametri di processo indicati e di conseguenza controllata.

La configurazione strutturale è impostata in maniera tale che già con modestissime profondità di scoprimento t di 0,5 μm o meno, esistono superfici di scorrimento sicure nel funzionamento, per cui si cerca di realizzare una profondità di scoprimento di 0,3-1, 2 μm, preferibilmente di circa 0,7 μm. La superficie di scorrimento 7 della camicia 6 presenta, dopo scoprimento dei cristalli primari o rispettivamente delle particelle, una rugosità con i seguenti valori :

Profondità della rugosità rilevata Rz = 2,0-5,0 μm Profondità massima della rugosità singola Rmax = 5 μm, Profondità della rugosità di nucleo Rk = 0,5-2,5 μm Altezza ridotta delle punte Rpk = 0,1-0,5 μm e Profondità delle scanalature ridotta Rvk = 0,3-0,8 μm Le definizioni e i valori R: e Rmax devono essere intesi e determinati secondo DIN 4768, foglio l e i concetti di valore Rk, Rpk ed Rvk devono essere intesi e determinati secondo DIN 4776.

Le modeste profondità di scoprimento, la granulometria fine delle particelle portanti situate nella superficie di scorrimento, date dal materiale della camicia, nonché la loro natura materiale data dal materiale della camicia, portano complessivamente a consumi di olio molto modesti, ad una elevata resistenza all'usura ed a buone proprietà di scorrimento. Inoltre i pistoni, grazie alla camicia costituita e trattata secondo la presente invenzione, possono essere muniti di un rivestimento economico ed essere muniti di fasce elastiche economiche.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Camicia colata in un motore a pistoni, costituita da una lega alluminio-silicio ipereutettica, caratterizzata dall'insieme degli aspetti seguenti: > la lega alluminio-silicio della camicia (6), priva di particelle di materiale duro indipendenti dalla massa fusa ha la seguente composizione nei due tipi di lega A e rispettivamente B utilizzabili in alternativa, dove i dati numerici indicano il contenuto in percentuale in peso: Lega A: Silicio 23,0-28,0%, preferibilmente circa 25%, Magnesio 0,80-2,0%, preferibilmente circa 1,2%, Rame 3,0-4, 5%, preferibilmente circa 3,9%, Ferro massimo 0,25% Manganese, nichel e zinco ciascuno per un massimo di 0,01%, il resto alluminio, oppure Lega B: Silicio 23,0-28,0%, preferibilmente circa 25%, Magnesio 0,80-2,0%, preferibilmente circa 1,2%, Rame 3.0-4, 5%, preferibilmente circa 3,9%, Ferro 1.0-1,4%, Nichel 1,0-5, 0% Manganese e zinco ciascuno per un massimo di 0,01%, il resto alluminio, > nella camicia (6) sono contenuti cristalli primari di silicio (8) e fasi intermetalliche (9,10) con le seguenti grandezze dei grani, dove i dati numerici rappresentano il diametro medio dei grani in μm: cristalli primari di Si: 2-15 e preferibilmente 4,0-10,0 μm, fase Al2CU: 0,1-5,0, preferibilmente 0,8-1,8 μm, fasi Mg2Si: 2,0-10,0, preferibilmente 2,5-4,5 μm, > a partire dalla superficie di scorrimento (7) finemente lavorata della camicia (6) vengono scoperti cristalli primari di silicio (8) e particelle di fasi intermetalliche (9,10) inseriti superficialmente .
2. Camicia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la profondità di scoprimento (t) delle superfici di Plateau (11) dei cristalli primari (8) e rispettivamente delle particelle (9,10) va da circa 0,3 a 1,2 μm, ed è preferibilmente di circa 0,7 μm, rispetto al materiale di base circostante della lega (12).
3. Camicia secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie di scorrimento (7) della camicia (6) presenta, dopo scoprimento dei cristalli primari (8) o delle particelle (9,10) una rugosità con i valori seguenti: Profondità della rugosità determinata Rz = 2,0-5,0 μm, profondità massima singola della rugosità Rmax = 5 μm profondità della rugosità di nucleo Rk = 0,5-2,5 μm altezza ridotta delle punte Rpk = 0,1-0,5 μm e profondità ridotta delle scanalature Rvk = 0,3-0,8 μm dove i concetti e i valori Rz ed R sono da intendersi e da determinare secondo DIN 4768, Foglio 1, e i concetti e i valori Rk, Rpk ed Rvk sono da intendersi e determinare secondo DIN 4776.
4. Procedimento per la produzione di una camicia fatta di una lega alluminio-silicio ipereutettica, in cui questa viene prima formata per sè stessa come parte grezza di forma tubolare, e poi viene colata in un basamento di supporto di un motore a pistoni, in cui inoltre nella condizione colata della camicia la sua superficie di scorrimento viene sottoposta ad un pretrattamento grossolano con asportazione di trucioli, dopo di che viene sottoposta a lavorazione fine nel senso di una trapanazione o di una tornitura e dopo di ciò viene levigata almeno in uno stadio unico, e in cui particelle come cristalli di silicio situate nella superficie di scorrimento e che si presentano più dure che la struttura base della lega, e fasi intermetalliche vengono scoperti in maniera tale che sporgono superficie Plateau delle particelle rispetto alla superficie restante della struttura base della lega, in particolare per la produzione di una camicia secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dall'insieme delle caratteristiche seguenti: > come materiale per la camicia (6) viene impiegata una delle due seguenti leghe alluminio-silicio A e rispettivamente B esenti da particelle di materiali duri indipendenti dalla massa fusa, dove i dati numerici rappresentano il contenuto in percentuali in peso : Lega A: silicio 23,0-28,0%, preferibilmente circa 25%, magnesio 0,80-2,0%, preferibilmente circa 1,2%, rame 3,0-4,5%, preferibilmente circa 3,9%, ferro massimo 0,25%, manganese, nichel e zinco ciascuno per un massimo di 0,01%, il resto alluminio, oppure lega B: silicio 23,0-28,0%, preferibilmente circa 25%, magnesio 0,80-2,0%, preferibilmente circa 1,2%, rame 3,0-4,5%, preferibilmente circa 3,9%, ferro 1,0-1, 4%, nichel 1,0-5,0%, manganese e zinco per un massimo di 0,01% ciascuno, il resto alluminio, > dalla lega alluminio-silicio viene prodotto prima, mediante spruzzatura minuta della massa fusa e precipitazione della nebbia di massa fusa per dare un corpo crescente, un massello con struttura finemente granulata dei cristalli primari di silicio (8) e di fasi intermetalliche (9,10) in esso, ed esso viene trasformato mediante estrusione in avanti in un semilavorato di forma tubolare, da cui viene prodotta la camicia, > la massa fusa viene polverizzata mediante spruzzatura così finemente che i cristalli primari di silicio (8) e le fasi intermetalliche (9,10) che si formano nel massello crescente si presentano con granulometrie delle seguenti misure, dove i dati numerici rappresentano il diametro medio dei grani : cristalli primari di Si: 2-15, preferibilmente 4,0-10,0 μm, fase Al2CU: 0,1-5,0, e preferibilmente 0,8-1,8 μm, fase Mg2Si: 2,0-10,0, preferibilmente 2,5-4,5 μm, > lo scoprimento dei cristalli primari (8) e rispettivamente delle particelle (9,10), inseriti superficialmente, dalla superficie di scorrimento (7) della camicia (6) colata nel basamento, che è già lavorata finemente nella sua superficie di scorrimento (7), avviene per via chimica mediante attacco chimico a mezzo di una liscivia acquosa.