SE501750C2 - Komponent i en förbränningsmotor innefattande en hypereutektisk aluminiumlegering samt sätt att gjuta ett motorblock av nämnda legering - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 501 750 2 Legeringen enligt uppfinningen innehåller, baserat på vikt, 16-19 2 kisel, upp till 1,4 % järn, 0,4-0,7 2 magnesium, upp till 0,3 X mangan, upp till 0,37 X koppar och återstoden aluminium. Kopparhalten hålles företrädesvis så låg som möj- ligt och understiger 0,37 X.

Pa grund av de utfällda kiselkristallerna uppvisar lege- ringen utmärkt nötningshållfasthet.

När kopparhalten hálles vid ett minimum uppvisar lege- ringen avsevärt förbättrad beständighet mot saltvattenkorro- sion sa att den är speciellt användbar för gjutning av block för marina motorer.

Genom minimering av kopparhalten undvikes den ternära aluminium-kisel-koppar-eutektiska kompositionen och sålunda tillhandahalles helt oväntat ett smalt stelningsintervall, understigande 65°C och företrädesvis 40°C. Dessa egenskaper ger avsevärt förbättrade gjutningsegenskaper i jämförelse med ternära hypereutektiska aluminiumkisellegeringar_ Andra syften och fördelar med föreliggande uppfinning framgår av följande beskrivning.

Den hypereutektiska aluminiumkiselgjutlegeringen enligt uppfinningen har följande allmänna komposition i viktprocent: Kisel 16-19 2 Magnesium 0,4-0,7 X Järn upp till 1,4 X Mangan upp till 0,3 X Koppar upp till 0,37 $ Aluminium återstoden Magnesium har till uppgift att göra lsgeringen starkare under det att järn och mangan har tendens att göra lsgeringen hårdare, minska dess värmeutvidgning, öka dess maskinbearbet- barhet, underlätta bibehållandet av legeringens mekaniska egenskaper yid förhöjda temperaturer och öka lödningsresisten- sen vid pressgjutningstillämpningar.

Kopparhalten hålles lägre än 0,37 2 och företrädesvis vid ett minimum. Genom eliminering av någon väsentlig koppar- koncentration förbättras legeringens korrosioneresiatene i saltvattenmiljöer avsevärt, vilket gör lsgeringen speciellt användbar för motorblock för marina motorer och andra partier som fordrar hållfasthet, nötningsbeständighet och korrosions- beständighet. Legeringen uppvisar en viktförlust av mindre än 10 15 20 25 30 35 40 3 so1 750 1 X när den utsättes under 200 timmar för en 5-procentig lös- ning av natriumklorid.

Legeringen kan också innehålla smä mängder, nämligen upp till 0,2 % av var och en, av kvarvarande härdningsgrundämnen, sasom nickel, krom, zink eller titan.

Legeringen uppvisar utmärkt nötningsbeständighet och vid angiven kiselhalt uppnas utmärkt lättflutenhet.

När kopparhalten minimeras elimineras väsentligen den eutektiska aluminium-kisel-kopparkompositionen vilket medför att legeringen uppvisar ett relativt smalt stelnande-inter- vall, mindre än 65°C och företrädesvis mindre än 40°C.

Dessa egenskaper av lättflutenhet och smalt stelnande-intervall ger legeringen förbättrade gjutningsegenskaper i jämförelse med kända hypereutektiska ternära aluminiumkiselgjutlegeringar.

Dessutom uppvisar legeringen en sträckgräns av 105-210 MPa, en slutlig draghallfasthet av 140-245 MPa och en töjning av 0-2 X.

Vid kylning ur lösning utfälles kislet sasom relativt stora kristaller. Vid gjutning av cylinderblock med användning av metallkärnor bildas emellertid en zon som utgör gräns till varje cylinderlopp som är väsentligen utarmat pa kiselkristal- ler pa grund av snabb värmeavledning till metallkärnan. Under normalt langsamt svalnande har denna utarmade zon vanligen en tjocklek av cirka 0,5 mm under det att denna utarmade zon under snabbare kylningsbetingelser kan uppvisa en tjocklek av upp till 1,3 mm. Pa grund av avsaknaden av kiselkristaller uppvisar den utarmade zonen reducerad nötningsbeständighet.

Tidigare har det varit praxis att den utarmade zonen avlägsnas genom väsentlig maskinbearbetning sa att kiselkristaller pa *ytan av cylinderloppet exponeras.

Det har emellertid visat sig att vid gjutning av lege- ringen enligt uppfinningen kan den utarmade zonen elimineras med användning av en kärna av torr sand eller salt, som för- dröjer värmeöverföringen frän den smälta legeringen, och genom kylning av gjutstycket med en relativt långsam hastighet. Med detta förlopp utsträcker sig kiselkristallerna till ytan av cylinderloppet och någon kraftig maskinbearbetningsoperation krävs ej varigenom kostnaderna för framställning av motorblocket reduceras väsentligt. 501 750 4 I det följande förklaras uppfinningen närmare med hän- visning till specifika exempel pa legeringen enligt uppfin- ningen tillsammans med mekaniska egenskaper för dessa.

ExmmLl Legeringskemi (viktprocent) Kisel 16,90 Järn 0,92 Koppar 0,14 Mangan 0,12 Magnesium 0,41 Aluminium _ 81,51 Stelningsomrade 26°C Korrosion, viktprocent (200 h i 5 X NaCl-lösning) 0,18 Z Slutlig draghallfasthet 218 MPa Sträckgräns 218 MPa X töjning 0 EzemaaLJl Legeringskemi (viktprooent) Kisel 16,80 Järn 1,03 Koppar 0,33 Magnesium 0,50 Aluminium 81,16 Stelningsomrade 30°C Korrosion, viktprocent (200 h i 5 % NaCl-lösning) 0,49 % Slutlig draghallfasthet 204 MPa Strackgräns ' 204 MPa X töjning 0 Det är uppenbart för fackmannen att manga variationer och modifikationer är möjliga inom ramen för uppfinningen.

Claims (6)

.. _ _J_,, m ,_l_,,._r._.__ i 5 501 750 Patentkrav

1. Komponent i en förbränningsmotor innefattande ett gjutstycke, k ä n n e t e c k n a d därav, att gjutstycket bestar av en hypereutektisk aluminiumkisellegering, vilken le- gering består av 16-19 viktprocent kisel, 0,4-0,7 viktprocent magnesium, upp till 1,4 viktprocent järn, upp till 0,3 vikt- procent mangan, upp till 0,37 viktprocent koppar och återsto- den aluminium, vilken legering uppvisar utmärkt lättflutenhet och ett stelningsomrade av mindre än 65°C, vilken komponent innehåller utfällda, primära kiselkristaller.

2. Komponent enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att komponenten uppvisar en viktförlust av mindre än 1,0 Z när den utsättes för 200 timmar vid omgivningstemperatur i en 5-procentig natriumkloridlösning.

3. Komponent enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att gjutstycket utgöres av ett motorblock uppvisande atminstone ett cylinderlopp däri.

4. Komponent enligt krav 1, k ä n n e t evc k n a d därav, att legeringen uppvisar en slutlig draghallfasthet av 140-245 MPa, en sträckgräns av 105-210 MPa och en procentuell töjning av 0-2 1.

5. Sätt att gjuta ett motorblock, k ä n n e t e c k - n a t därav, att det innefattar stegen av framställning av en form uppvisande ett flertal icke metalliska kärnor uppbyggda och anordnade för formning av cylinderloppen i motorblocket, framställning av en hypereutektisk aluminiumkisellegering be- stående av 16-19 viktprocent kisel, 0,4-0,7 viktprocent magne- sium, upp till 1,4 viktprocent järn, upp till 0,3 viktprocent mangan, upp till 0,37 viktprocent koppar och återstoden alumi- nium, och med ett stelningsomrade av mindre än 65°C, gjutning av legeringen i formen och i kontakt med kärnorna och svalnan- de av den gjutna legeringen, varvid ett stelnat gjutmotorblock bildas uppvisande utfällda kiselkristaller väsentligen homo- gent fördelade genom det gjutna blocket.

6. Förfarande enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t därav, att legeringen uppvisar en viktförlust av mindre än 1 X när den utsättes vid omgivningstemperatur för en 5-procentig natriumkloridlösning under 200 timmar.