NO761957L

NO761957L -

Info

Publication number: NO761957L
Application number: NO761957A
Authority: NO
Inventors: H J Koehnert; H Smetan; F Warth
Original assignee: Mahle Gmbh
Priority date: 1975-06-11
Filing date: 1976-06-09
Publication date: 1976-12-14
Also published as: FR2314262A1; FR2314262B3; IT1065344B; DE2526024B1

Description

: Anvendelse av magnesium-aluminium-trykkgodslegeringer for ' fremstilling av trykkgodsdeler som er utsatt for varmsprekkdannelse. : Application of magnesium-aluminium pressure goods alloys for the production of pressure goods parts which are exposed to hot cracking.

Oppfinnelsen angår anvendelse av magnesium-aluminium-trykkgodslegeringer for fremstilling av trykkgodsdeler som er utsatt for varmsprekkdannelse. The invention relates to the use of magnesium-aluminium pressure goods alloys for the production of pressure goods parts which are exposed to hot cracking.

Magnesium-aluminium-trykkgodslegeringer består vanligvisMagnesium-aluminum die-cast alloys usually consist

av 3-10% aluminium, opp til ca. 4% sink og som regel opp til 0,5% av hvert av elementene mangan, kobber og silicium, idet resten ut-gjøres av magnesium. Slike legeringer har som kjent en rekke gode egenskaper, deriblant en god flytbarhet, trykkstøpbarhet og tilfredsstillende fasthet. Hva gjelder varmsprekkdannelse byr imidlertid disse legeringer på problemer. Dette er det vist til bl.a. av E. Mann i tidsskriftet Giesserei/årgang 44 (1957), hefte 11, side 301. of 3-10% aluminium, up to approx. 4% zinc and, as a rule, up to 0.5% of each of the elements manganese, copper and silicon, the rest being magnesium. As is well known, such alloys have a number of good properties, including good flowability, pressure castability and satisfactory strength. In terms of hot cracking, however, these alloys present problems. This has been shown to i.a. by E. Mann in the journal Giesserei/årgang 44 (1957), issue 11, page 301.

Med varmsprekk som her anvendt er ment å betegne sprekk-dannelse i et metallisk støpestykke som innen tofaseområdet er fast-flytende under avkjølingsforløpet. Den nevnte støpegodsleg-eringstype har et temmelig vidt størkningsområde slik at spenninger lett kan oppstå i støpestykket under størkningen. Disse kan være forårsaket av sammentrekningshindringer i støpeformen eller -kjernen, og dessuten av en delvis krympning av selve støpestykket. Spenningene som derved oppstår under størkningen kan føre til varmsprekkdannelse. Denne tilbøyelighet forsterkes når de forskjellige deler av støpestykket avkjøles ujevnt, og dette kan vanskelig unngås ved skarpe .overganger mellom tykkveggige og tynn-veggige deler. Hot cracking as used here is intended to denote crack formation in a metallic casting which, within the two-phase range, is solid-liquid during the cooling process. The above-mentioned casting alloy type has a rather wide solidification area so that stresses can easily arise in the casting during solidification. These can be caused by contraction obstacles in the mold or core, and also by a partial shrinkage of the casting itself. The stresses which thereby arise during solidification can lead to the formation of hot cracks. This tendency is reinforced when the various parts of the casting are cooled unevenly, and this can hardly be avoided with sharp transitions between thick-walled and thin-walled parts.

Dette problem behandles også i tysk utlegningsskriftThis problem is also dealt with in the German explanatory text

nr. 1934617. Det vises i dette også til at forskjellige frem-gangsmåter og midler er kjente for å undertrykke de nevne støpe-godslegeringers tilbøyelighet til varmsprekkdannelse. Det nevnes i den forbindelse at for magnesium-aluminium-legeringer av den ovennevnte type vil en variasjon i aluminium- og sinkinnholdet no. 1934617. Reference is also made in this to the fact that various methods and means are known for suppressing the tendency of the aforementioned casting alloys to form hot cracks. It is mentioned in this connection that for magnesium-aluminium alloys of the above type, a variation in the aluminum and zinc content will

innvirke på legeringens tilbøyelighet til varmsprekkdannelse. Det foreslås dessuten i det tyske utlegningsskrift nr. 1934617 å senke tilbøyeligheten til varmsprekkdannelse for de nevnte støpegods-legeringer ved å tilsette 0,1-0,4% vismut, eller tinn. affect the alloy's tendency to hot cracking. It is also proposed in the German explanatory document no. 1934617 to lower the tendency to hot cracking for the aforementioned casting alloys by adding 0.1-0.4% bismuth, or tin.

Disse legeringer.har imidlertid ikke ført til den ønskede suksess i praksis. De har nemlig på den ene side en forholdsvis sterk tilbøyelighet til klebing og på den annen side fremdeles i de fleste tilfeller en for sterk tilbøyelighet til varmsprekkdannelse. However, these alloys have not led to the desired success in practice. They have, on the one hand, a relatively strong tendency to stick and, on the other hand, still in most cases too strong a tendency to hot cracking.

Det tas derfor ved oppfinnelsen sikte på å oppnå en ytter-ligere nedsettelse av de nevnte magnesium-aluminium-trykkgods-legeringers tilbøyelighet til varmsprekkdannelse. The invention therefore aims to achieve a further reduction in the tendency of the aforementioned magnesium-aluminium pressure goods alloys to form hot cracks.

Denne oppgave løses ved anvendelsen ifølge oppfinnelsen av magnesium-aluminium-trykkgodslegeringer bestående av 3-10% aluminium, opp til 4% sink, opp til 0,5% av hvert av elementene mangan, kobber, eller silicium, 0,005-0,4% kalsium og/eller natrium, idet resten utgjøres av magnesium, for fremstilling av trykkgodsdeler som efter formnings- og bearbeidingsprosesser er utsatt for varmsprekkdannelse. This task is solved by the use according to the invention of magnesium-aluminium pressure goods alloys consisting of 3-10% aluminum, up to 4% zinc, up to 0.5% of each of the elements manganese, copper, or silicon, 0.005-0.4% calcium and/or sodium, with the rest being magnesium, for the production of pressure goods parts that are exposed to hot cracking after forming and processing processes.

Anvendelsen av kalsium og/eller natrium i en mengde av 0,005-0,5% er av avgjørende betydning for å oppnå en nedsettelse av disse legeringers tilbøyelighet til varmsprekkdannelse. En andel av kalsium og/eller natrium av 0,01-0,2% har i denne forbindelse vist seg spesielt fordelaktig. The use of calcium and/or sodium in an amount of 0.005-0.5% is of decisive importance in order to achieve a reduction in the tendency of these alloys to form hot cracks. A proportion of calcium and/or sodium of 0.01-0.2% has proven particularly advantageous in this regard.

Natriumet og/eller kalsiumet kan.tilsettes f.eks. i metallisk form eller i form av kalsium- og/eller natriumholdige legeringer eller salter. Hvis det anvendes salter,, må disse imidlertid re-duseres med magnesiumsmelten slik at kalsiumet og/eller natriumet til slutt foreligger i metallisk form. The sodium and/or calcium can be added, e.g. in metallic form or in the form of calcium- and/or sodium-containing alloys or salts. If salts are used, however, these must be reduced with the magnesium melt so that the calcium and/or sodium is finally present in metallic form.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved hjelp av det nedenstående eksempel for å vise i hvilken grad tilbøyeligheten til varmsprekkdannelse kan nedsettes ved tilsetning av kalsium hhv., natrium innen de ifølge oppfinnelsen angitte grenser. The invention will be described in more detail using the following example to show the extent to which the tendency to hot cracking can be reduced by adding calcium or sodium within the limits specified according to the invention.

Tilbøyeligheten til varmsprekkdannelse for en magnesium-aluminium-sink-legering med sammensetningen' 0 , 07 % Si, 0,005% Cii, 0,008% Fe, 0,05 % Ni, 0,2% Mn, 0,75% Zn, 10,2% Al og resten Mg ble målt. Målingen ble utført med en sprekkprøvekokille som be- The hot cracking tendency of a magnesium-aluminum-zinc alloy with the composition' 0 .07% Si, 0.005% Cii, 0.008% Fe, 0.05% Ni, 0.2% Mn, 0.75% Zn, 10.2 % Al and the rest Mg were measured. The measurement was carried out with a crack test mold which

skrevet av E. Mann i tidsskriftet Giesserei,. årgang 45 (1958),written by E. Mann in the journal Giesserei,. year 45 (1958),

hefte 26; side 76.1, for dette formål. Varmsprekkene oppsto, ved en temperatur ay ca. 300°C.. booklet 26; page 76.1, for this purpose. The thermal cracks occurred at a temperature ay approx. 300°C..

Til den;ovennevnte og undersøkte legering ble en første .To the; above-mentioned and examined alloy was a first .

gang 0,2% rent Ga og en annen gang 0,3% rent Na tilsatt. Selv ved en kokilletemperatur av.bare 50°C.oppsto i begge tilfeller fremdeles ingen varmsprekker, fastslått, ved hjelp av den ovennevnte måle-metode ifølge E. Mann. En_metallografisk undersøkelse av støpe-godsdelen av den Ca- hhv. Na-holdige legering viste at det forelå once 0.2% pure Ga and another time 0.3% pure Na added. Even at a mold temperature of only 50°C, no hot cracks still occurred in both cases, determined by means of the above-mentioned measuring method according to E. Mann. A_metallographic examination of the cast goods part of the Ca- or Na-containing alloy showed that it was present

en fullkommen tett struktur innen risikoområdet for varmsprekkdannelse. Ingen forskjeller kunne fastslås i strukturen. a perfectly tight structure within the risk area for hot cracking. No differences could be determined in the structure.

De samme egenskaper ble også oppnådd ved saltbehandlinger, hvor det støkiometriske natrium-hhv. kalsiuminnhold basert på The same properties were also achieved by salt treatments, where the stoichiometric sodium or calcium content based on

mengden av smeiten som skulle behandles, var 0,2%. Som behandlings-salter ble kalsium- og/eller natriumfluorider anvendt som for å the amount of the smelt to be treated was 0.2%. Calcium and/or sodium fluorides were used as treatment salts

senke smeltepunktet ble blandet med de tilsvarende klorider. På tegningen er vist et diagram over den kvalitative innvirkning av noen andeler ifølge oppfinnelsen av kalsium eller natrium i den ovennevnte legering, som her er betegnet med A, med 0,07% Si, 0,005% Gu, 0,008% Fe, 0,05% Ni, 0,2% Mn, 0,75% Zn, 10,2% Al og resten Mg, lower the melting point was mixed with the corresponding chlorides. The drawing shows a diagram of the qualitative effect of some proportions according to the invention of calcium or sodium in the above alloy, which is here denoted by A, with 0.07% Si, 0.005% Gu, 0.008% Fe, 0.05% Ni, 0.2% Mn, 0.75% Zn, 10.2% Al and the rest Mg,

på legeringens tilbøyelighet til varmsprekkdannelse^ Kalsiumet og natriumet ble dels tilsatt i rent metallisk form og dels i form av saltblandinger. Hvorledes tilsetningen ble utført for de enkelte legeringer B-G, er angitt nedenfor: on the alloy's tendency to hot cracking^ The calcium and sodium were partly added in pure metallic form and partly in the form of salt mixtures. How the addition was carried out for the individual alloys B-G is indicated below:

Leg.B: tilsetning av 0,01% kalsium i metallisk formLeg.B: addition of 0.01% calcium in metallic form

De angitte saltmengder er slik valgt at det av disse hver gang er ca. 0,2% reaktivt kalsium og/eller natrium til disposisjon for smeiten.. The specified amounts of salt have been chosen in such a way that each time there is approx. 0.2% reactive calcium and/or sodium at the disposal of the smelter..

Langs diagrammets abscisseakse er omslagstemperaturen iAlong the abscissa axis of the diagram, the envelope temperature is i

°C angitt som er et mål for tilbøyeligheten til varmsprekkdannelse. °C indicated which is a measure of the tendency to hot cracking.

Det fremgår tydelig av diagrammet at tilbøyeligheten til varmsprekkdannelse for de ifølge oppfinnelsen spesielt foretrukne legeringer er betydelig lavere enn for legeringen A som er angitt for sammenlignings skyld og som har en av de hittil vanlige sammen-setninger.. It is clear from the diagram that the tendency to hot cracking for the particularly preferred alloys according to the invention is significantly lower than for the alloy A which is indicated for the sake of comparison and which has one of the hitherto common compositions..

Undersøkelser av støpegbdsdeler av legeringer med kalsium-og/eller natriuminnhold over 0,4% viste entydig en økning av til-bøyeligheten til varmsprekkdannelse med økende kalsium- hhv. natriuminnhold. Investigations of cast parts made of alloys with a calcium and/or sodium content above 0.4% clearly showed an increase in the tendency to hot cracking with increasing calcium or sodium content.

Magnesium-aluminium-legeringer med kalsiuminnhold er riktig-nok kjente fra teknikkens stand, f.eks. fra tysk patentskrift Magnesium-aluminium alloys with a calcium content are known from the prior art, e.g. from German patent document

nr. 1184508. Målsettingen med disse innhold er imidlertid alltid en annen. Således tilsettes kalsium ifølge tysk patentskrift nr. 1184508 f.eks. for å øke sigefastheten. For øvrig er de kalsiuminnhold som ifølge patentskriftet betegnes som virksomme, over 0,5%, dvs. innen ét område som ifølge den foreliggende oppfinnelse nettopp ikke har vist seg som godt egnet for å nedsette tilbøyeligheten til varmsprekkdannelse. Ifølge det tyske patentskrift, spalte 5, avsnitt 1, siste setning, skal kalsiumandeler innen den øvre del av det ifølge den foreliggende oppfinnelse angitte område til og med forsterke tilbøyeligheten til sprekk-dannelse. Dette står i klar motsetning til den erkjennelse som den foreliggende oppfinnelse er basert på, slik at en fagmann med kjennskap til det nevnte tyske patentskrift ville ha blitt ledet bort fra den foreliggende oppfinnelse. En fagmann kan bare utlede fra det tyske patentskrift nr. 1184508 at for magnesium-aluminium-legeringer med et kalsiuminnhold på over 0,5% vil fast-heten, spesielt sigefastheten, øke, og at kalsiuminnhold på No. 1184508. However, the objective of these contents is always different. Thus, calcium is added according to German patent document no. 1184508, e.g. to increase the seepage strength. Furthermore, the calcium content which, according to the patent document, is described as effective, is above 0.5%, i.e. within a range which, according to the present invention, has not been shown to be well suited for reducing the tendency to hot cracking. According to the German patent document, column 5, section 1, last sentence, calcium proportions within the upper part of the range indicated according to the present invention shall even increase the tendency to crack formation. This is in clear opposition to the recognition on which the present invention is based, so that a person skilled in the art with knowledge of the aforementioned German patent document would have been led away from the present invention. A person skilled in the art can only deduce from the German patent document no. 1184508 that for magnesium-aluminium alloys with a calcium content of more than 0.5%, the strength, especially the creep strength, will increase, and that calcium content of

under 0,5% ikke innebærer fordeler og til og med kan være delvis • skadelig. below 0.5% does not imply benefits and may even be partially • harmful.

Claims

1. Application of magnesium-aluminium pressure goods alloys be consisting of 3-10% aluminium, up to 4% zinc, up to 0.5% of each of the elements manganese, copper and silicon, 0.005-0.4% calcium and/ or sodium and the rest magnesium, for the production of pressure goods parts which, after forming and processing processes, are exposed to hot cracking.

2. Use according to claim 1 of a magnesium-aluminium pressure goods alloy consisting of 3-10% aluminum, up to 4% zinc, up to 0.5% of each of the elements manganese, copper and silicon, 0.01- 0.2% calcium and/or sodium and the rest magnesium, for the production of pressure goods parts that are exposed to hot cracking after forming and processing processes.