WO2005093244A1 - Kolben für einen verbrennungsmotor, verfahren zur herstellung eines kolbens sowie verwendung einer kupferlegierung zur herstellung eines kolbens - Google Patents

Kolben für einen verbrennungsmotor, verfahren zur herstellung eines kolbens sowie verwendung einer kupferlegierung zur herstellung eines kolbens Download PDF

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Klaus Lades
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    • F02F3/00—Pistons 
    • F02F3/0084—Pistons  the pistons being constructed from specific materials
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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    • F05C2201/0469—Other heavy metals
    • F05C2201/0475—Copper or alloys thereof

Definitions

  • Piston for an internal combustion engine method for producing a piston and use of a copper alloy for producing a piston
  • the invention relates to a piston for an internal combustion engine, a method for producing such a piston and the use of a copper alloy for producing such a piston.
  • steel is used as the piston material instead of aluminum.
  • steel pistons have a higher weight and a poorer thermal conductivity than Aluminum pistons.
  • the poor thermal conductivity means, for example, that the pistons have to be provided with a cooling channel.
  • a steel piston has a comparatively high piston temperature despite an integrated cooling channel. In particular, this is significantly higher than that of comparable aluminum pistons. This leads disadvantageously to the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gas being higher.
  • a comparatively hot piston reduces the "degree of filling" of the combustion chamber with air, which leads to a reduction in performance.
  • EP 0 712 340 B1 discloses a casting process for producing a piston, in which a first workpiece, which consists of an alloy based on iron or copper, is cast around with an alloy based on aluminum.
  • a light metal piston has a combustion chamber trough with reinforcement, which consists of a copper alloy due to an insert.
  • US 2,241,815 describes a copper casting alloy which is described as being suitable for structural parts in the electrical and mechanical field.
  • EP 1 158 062 B1 discloses the use of a copper-zinc-aluminum kneading material for the production of bearing bushes, for example for pistons of internal combustion engines.
  • DE 44 15 629 Cl relates to the use of a copper-nickel-silicon alloy for the production of casting pistons for die casting machines.
  • DE 430 188 C discloses a piston for internal combustion engines which consists of a steel or iron jacket and a hard-soldered base of an alloy made of copper, the base being drawn close to the piston pin eyes.
  • DE 44 14 095 AI discloses a method for producing a composite component, for example a piston, in which a ring carrier and, in certain embodiments, parts of the piston head surface can consist of a cast part made of a copper alloy.
  • the object of the invention is to provide a piston for an internal combustion engine which is improved in terms of its properties and economical producibility, a method for its production and a novel use of a copper alloy.
  • a piston for an internal combustion engine is made of a copper alloy in a new way.
  • the piston consists exclusively of a copper alloy in the following sense.
  • the piston does not have individual parts that are later cast or inserted with a different alloy. Rather, the base body of the piston, as mentioned, consists entirely of a copper alloy.
  • the piston can be coated so that, with the exception of an optional coating, it consequently consists entirely of a copper alloy.
  • copper alloys can be shaped much more easily and cost-effectively than steels, which usually have to be forged.
  • a solution-annealed copper alloy can be formed, for example, by extrusion.
  • Tool wear is significantly reduced compared to machining steel pistons.
  • pistons made of copper alloys are comparable to steel pistons.
  • the mechanical strength is also comparable and has proven in particular to meet the requirements that apply to use as an engine piston.
  • copper alloys also offer the advantage that the wall thicknesses only have to be made as thick as is necessary due to the strength requirements because of the good deformability of the copper alloys. In this way, weight can be saved in an advantageous manner.
  • the wall thicknesses of steel pistons are sometimes higher than required because of the strength requirements due to the poor deformability of the steel.
  • the invention thus creates a piston of an internal combustion engine which meets the prevailing requirements, is improved in particular with regard to the temperatures and is also economically producible. Preferred developments of the piston according to the invention are described in the further claims.
  • an alloy composition which contains 1% to 7% nickel and / or 0.2% to 5% silicon is currently preferred, the rest consisting of copper. 2.5% to 7% nickel and / or more than 1.5% to 5% silicon are further preferred. Even more preferred are more than 4%, in particular more than 5% to 7% nickel and / or more than 2% to 5% silicon.
  • the copper alloy contains up to 5% aluminum.
  • An increase in strength could also be observed if the alloy contains at least one of the following elements in the stated amount: up to 4% tin, up to 30% zinc, up to 5% iron and / or up to 5% manganese, up to 1% cobalt, up to 2% chromium.
  • the piston can be at least partially coated, which has advantages in terms of oxidation protection.
  • the piston according to the invention made of a copper alloy can also have a cooling channel in certain applications, it is currently preferred with regard to the production costs to design the piston solidly, in other words without a cooling channel.
  • the above-mentioned object is also achieved by a method for producing a piston for an internal combustion engine, in which the piston is manufactured from a copper alloy.
  • This provides an inexpensive method for producing an engine piston, which has improved properties, particularly with regard to the prevailing temperatures. Due to the favorable properties of the copper alloy mentioned above, e.g. The ease of formability and the possibility of dispensing with a cooling channel make the manufacturing process extremely economical.
  • the alloy is then preferably solution-annealed at, for example, 750 ° C. to 950 ° C., which is favorable for the deformability. This is followed by cooling, preferably a comparatively rapid cooling, which is favorable for avoiding excretions.
  • the piston is finally machined in the course of the manufacturing process in a conventional manner and in particular can be coated, as already described above for the piston.
  • the object on which the invention is based is finally achieved by using a copper alloy for producing a piston for an internal combustion engine.
  • a copper alloy is used to manufacture the piston.
  • This use leads in a novel and advantageous manner to an economically producible piston with improved Characteristics.
  • the copper alloys already explained above are again preferred.
  • a flask made of a copper alloy with 1% to 7% nickel, 0.2% to 5% silicon, up to 5% aluminum, up to 4% tin, up to 30% zinc, up to 5% iron and up to 5% manganese produced.
  • the alloy was cast in a continuous casting process and then extruded.
  • the alloy was then solution annealed at 750 ° C to 950 ° C and then rapidly cooled. In this way, excretions could be avoided. Individual sections were separated from this solution-annealed strand, heated and shaped into pistons. This deformation is advantageously carried out by extrusion.
  • the piston blank obtained in this way was cured at 350 ° C. to 550 ° C. and for 0.5 to 10 hours and finally machined. As experiments show, it was possible to obtain a flask which has improved properties, particularly with regard to the temperature resistance.

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Abstract

Ein Kolben für einen Verbrennungsmotor besteht aus einer Kupferlegierung. Im Rahmen eines Verfahrens zur Herstellung eines Kolbens wird dieser aus einer Kupferlegierung gefertigt. Eine Kupferlegierung wird zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor verwendet.

Description

Kolben für einen Verbrennungsmotor, Verfahren zur Herstellung eines Kolbens sowie Verwendung einer Kupferlegierung zur Herstellung eines Kolbens
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kolben für einen Verbrennungsmotor, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kolbens sowie die Verwendung einer Kupferlegierung zur Herstellung eines solchen Kolbens.
Auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren besteht die Tendenz, die spezifische Leistung fortlaufend zu erhöhen. Dies bedeutet, dass beispielsweise die auftretenden Zünddrücke sowie die, Temperaturen steigen. Insbesondere für Dieselmotoren und für moderne, hochaufgeladene Ottomotoren treten vermehrt Fälle ein, in denen Kolben aus dem traditionellen Kolbenwerkstoff Aluminium den herrschenden Belastungen im Hinblick auf Spannung und Temperatur nicht mehr gewachsen sind.
Stand der Technik
Auf dem Gebiet der Dieselkolben ist zunehmend zu beobachten, dass Stahl anstelle von Aluminium als Kolbenwerkstoff eingesetzt wird. Dies führt jedoch zu verschiedenen Nachteilen. Beispielsweise weisen Stahlkolben ein höheres Gewicht und eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Aluminiumkolben auf. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit führt beispielsweise dazu, dass die Kolben mit einem Kühlkanal versehen werden müssen. Dies führt infolge eines erhöhten Produktionsaufwands zu höheren Herstellkosten. Daneben stellt sich trotz eines integrierten Kühlkanals bei einem Stahlkolben eine vergleichsweise hohe Kolbentemperatur ein. Diese liegt insbesondere deutlich höher als bei vergleichbaren Aluminiumkolben. Dies führt in nachteiliger Weise dazu, dass der Anteil der Stickoxide im Abgas höher liegt. Ferner vermindert ein vergleichsweise heißer Kolben den "Füllgrad" des Brennraums mit Luft, was zu Leistungsminderung führt. Dies müsste mit teuren motorseitigen Maßnahmen, wie z.B. einem höheren Ladedruck und einem Ladeluftkühler im Fall von Turbomotoren, ausgeglichen werden. Darüber hinaus müssen Stahlkolben üblicherweise in aufwändigen Prozessen geschmiedet werden. Aufgrund eines hohen Verschleißes an den Schmiedewerkzeugen ist die Standzeit der Schmiedewerkzeuge gering, und die diesbezüglichen Herstellkosten für Stahlkolben entsprechend hoch.
Aus der EP 0 712 340 Bl ist ein gießtechnisches Verfahren zur Herstellung eines Kolbens bekannt, bei dem ein erstes Werkstück, das aus einer Legierung auf Eisen- oder Kupferbasis besteht, mit einer Legierung auf Aluminiumbasis umgössen wird.
Gemäß der DE 31 44 123 AI weist ein Leichtmetallkolben eine Brennraummulde mit einer Bewehrung auf, die durch ein Einsatzteil aus einer Kupferlegierung besteht. Die US 2,241,815 beschreibt eine Kupfer-Gieß-Legierung, die als für Konstruktionsteile auf dem elektrischen und mechanischen Gebiet geeignet beschrieben wird.
Die EP 1 158 062 Bl offenbart die Verwendung eines Kupfer- Zink-Aluminium-Knetwerkstoffs zur Herstellung von Lagerbuchsen, beispielsweise für Kolben von Verbrennungsmotoren .
Die DE 44 15 629 Cl betrifft die Verwendung einer Kupfer- Nickel-Silizium-Legierung zur Herstellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen .
Aus der DE 430 188 C geht ein Kolben für Verbrennungsmotoren hervor, der aus einem Stahl- oder Eisenmantel und einem hart eingelöteten Boden einer Legierung aus Kupfer besteht, wobei der Boden bis in die Nähe der Kolbenbolzenaugen gezogen ist.
Die DE 44 14 095 AI offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils, beispielsweise eines Kolbens, bei dem ein Ringträger und, bei bestimmten Ausführungsformen, Teile der Kolbenkopffläche aus einem Eingussteil aus einer Kupferlegierung bestehen können.
Aus der DE 597 938 C geht die Verwendung von Kupferlegierungen für Kolbenringe hervor.
Schließlich offenbart die US 1,700,604 einen Kolben, bei dem der Kolbenboden aus einer Kupferlegierung besteht. Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich seiner Eigenschaften und wirtschaftlichen Herstellbarkeit verbesserten Kolben für einen Verbrennungsmotor, ein Verfahren zu dessen Herstellung und eine neuartige Verwendung einer Kupferlegierung zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt zum einen durch den im Anspruch 1 beschriebenen Kolben.
Demzufolge besteht ein Kolben für einen Verbrennungsmotor in neuartiger Weise aus einer Kupferlegierung. Insbesondere besteht der Kolben im folgenden Sinne ausschließlich aus einer Kupferlegierung. Anders als, wie oben beschrieben, im Stand der Technik bekannt, weist der Kolben nicht einzelne, später mit einer anderen Legierung umgossene oder eingesetzte Teile auf. Vielmehr besteht der Grundkörper des Kolbens, wie erwähnt, vollständig aus einer Kupferlegierung. Der Kolben kann, wie nachfolgend genauer erläutert, beschichtet sein, so dass er folglich, mit Ausnahme einer optionalen Beschichtung, vollständig aus einer Kupferlegierung besteht.
Die Wahl dieses Werkstoffs für einen Kolben eines Verbrennungsmotors führt zu folgenden Vorteilen. Kupferlegierungen weisen eine, beispielsweise verglichen mit für Motorkolben verwendeten Stählen, sehr viel höhere Wärmeleitfähigkeit auf. Deshalb kann die entstehende Wärme zuverlässig abgeführt werden, und es kann beispielsweise ein Kühlkanal in dem Kolben entfallen. Die hierfür bei einem Stahlkolben erforderlichen Maßnahmen können damit ebenfalls eingespart werden, was zu einer Senkung der Herstellungskosten führt. Dadurch, dass die Temperatur des Kolbens aus einer Kupferlegierung deutlich geringer ist als diejenige vergleichbarer Stahlkolben können die oben beschriebenen motortechnischen Nachteile von Stahlkolben behoben werden.
Darüber hinaus können Kupferlegierungen deutlich einfacher und kostengünstiger verformt werden als Stähle, die üblicherweise geschmiedet werden müssen. Insbesondere eine lösungsgeglühte Kupferlegierung kann beispielsweise durch Fließpressen geformt werden. Hier tritt ein gegenüber der Bearbeitung von Stahlkolben deutlich verringerter Werkzeugverschleiß auf. Im Hinblick auf das Gewicht sind Kolben aus Kupferlegierungen mit Stahlkolben vergleichbar. Auch die mechanische Festigkeit ist vergleichbar und hat sich insbesondere als denjenigen Anforderungen entsprechend erwiesen, die für den Einsatz als Motorkolben gelten. Kupferlegierungen bieten bei der Herstellung eines Motorkolbens darüber hinaus den Vorteil, dass die Wanddicken wegen der guten Verformbarkeit der Kupferlegierungen lediglich so dick ausgeführt werden müssen, wie sie aufgrund der Festigkeitsanforderungen notwendig sind. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise Gewicht eingespart werden. Demgegenüber sind bei Stahlkolben aufgrund der schlechten Verformbarkeit des Stahls die Wanddicken teilweise höher als wegen der Festigkeitsanforderungen erforderlich.
Insgesamt schafft die Erfindung damit einen Kolben eines Verbrennungsmotors, der den herrschenden Anforderungen gerecht wird, insbesondere hinsichtlich der Temperaturen verbessert ist und darüber hinaus wirtschaftlich herstellbar ist . Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kolbens sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Als zu verwendende Kupferlegierung hat sich eine Legierung bei Versuchen als vorteilhaft erwiesen, die Nickel und/oder Silizium enthält.
Insbesondere wird derzeit aufgrund von Versuchsergebnissen eine Legierungszusammensetzung bevorzugt, die 1% bis 7% Nickel und/oder 0,2% bis 5% Silizium enthält, wobei der Rest aus Kupfer besteht. Weiter bevorzugt werden 2,5% bis 7% Nickel und/oder mehr als 1,5% bis 5% Silizium. Noch weiter bevorzugt werden mehr als 4%, insbesondere mehr als 5% bis jeweils 7% Nickel und/oder mehr als 2% bis 5% Silizium.
Ferner können Vorteile im Hinblick auf die Hochtemperaturoxidation erhalten werden, wenn die Kupferlegierung bis zu 5% Aluminium enthält. Eine Festigkeitssteigerung konnte darüber hinaus beobachtet werden, wenn die Legierung zumindest eines der folgenden Elemente in der angegebenen Menge enthält: bis zu 4% Zinn, bis zu 30% Zink, bis zu 5% Eisen und/oder bis zu 5% Mangan, bis zu 1% Kobalt, bis zu 2% Chrom.
Wie erwähnt, kann der Kolben zumindest teilweise beschichtet sein, was im Hinblick auf den Oxidationsschutz Vorteile bringt .
Als Beschichtungsmaterialien haben sich Nickel und/oder Aluminium und/oder Eisen, das, um dieses zunderbeständig zu machen, beispielsweise durch Chrom legiert sein kann, als günstig erwiesen. Wenngleich auch der erfindungsgemäße Kolben aus einer Kupferlegierung in bestimmten Anwendungsfällen einen Kühlkanal aufweisen kann, wird im Hinblick auf die Herstellungskosten derzeit bevorzugt, den Kolben massiv, mit anderen Worten ohne einen Kühlkanal auszubilden.
Die Lösung der oben genannten Aufgabe erfolgt ferner durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, bei dem der Kolben aus einer Kupferlegierung gefertigt wird. Hierdurch wird ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines Motorkolbens bereitgestellt, der insbesondere im Hinblick auf die herrschenden Temperaturen verbesserte Eigenschaften aufweist. Durch die oben erwähnten, günstigen Eigenschaften der Kupferlegierung, wie z.B. die leichte Formbarkeit, und die Möglichkeit, auf einen Kühlkanal zu verzichten, stellt sich das Herstellungsverfahren als äußerst wirtschaftlich dar.
Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich zum einen, beispielsweise im Hinblick auf die zu verwendenden Legierungen, aus den oben beschriebenen bevorzugten Maßnahmen im Zusammenhang mit dem Kolben.
Ferner wird derzeit bevorzugt, die verwendete Kupferlegierung zunächst zu gießen.
Besondere Vorteile haben sich bei Versuchen für ein Strangguss-Verfahren mit optionaler Wasserabkühlung ergeben.
Die weitere Bearbeitung kann in vorteilhafter Weise durch Strangpressen erfolgen. Bevorzugt wird die Legierung anschließend bei beispielsweise 750°C bis 950°C lösungsgeglüht, was für die Verformbarkeit günstig ist. Nachfolgend erfolgt eine Abkühlung, bevorzugt eine vergleichsweise schnelle Abkühlung, was für die Vermeidung von Ausscheidungen günstig ist.
Für die Formung des eigentlichen Kolbens wird derzeit bevorzugt, von dem lösungsgeglühten Strang Abschnitte abzutrennen, diese zu erwärmen und dann zu einem Kolben zu formen. Diese Formung erfolgt bevorzugt durch Fließpressen.
Alternativ ist Schmieden denkbar. Bei Anwendung dieses Verfahrens wird bevorzugt eine anschließende, schnelle Abkühlung vorgesehen.
Anschließend wird derzeit eine Aushärtung bei beispielsweise 350°C bis 550°C für beispielsweise 0,5 bis 10 Stunden bevorzugt. Diese Aushärtung kann zur Verbesserung des Resultats in einer Schutzgasatmosphäre erfolgen.
Es sei ergänzend erwähnt, dass der Kolben im Rahmen des Herstellungsverfahrens abschließend in herkömmlicher Weise maschinell fertig bearbeitet wird und insbesondere beschichtet werden kann, wie oben für den Kolben bereits beschrieben wurde.
Die Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe erfolgt schließlich durch die Verwendung einer Kupferlegierung zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere wird zur Herstellung des Kolben ausschließlich eine Kupferlegierung verwendet. Diese Verwendung führt in neuartiger und vorteilhafter Weise zu einem wirtschaftlich herstellbaren Kolben mit verbesserten Eigenschaften. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung werden wiederum die vorangehend bereits erläuterten Kupferlegierungen bevorzugt.
Beispiel
Als erfindungsgemäßes Beispiel wurde ein Kolben aus einer Kupferlegierung mit 1% bis 7% Nickel, 0,2% bis 5% Silizium, bis zu 5% Aluminium, bis zu 4% Zinn, bis zu 30% Zink, bis zu 5% Eisen und bis zu 5% Mangan hergestellt. Die Legierung wurde in einem Strangguss-Verfahren gegossen und dann stranggepresst . Anschließend wurde die Legierung bei 750°C bis 950°C lösungsgeglüht und nachfolgend schnell abgekühlt. Hierdurch konnten Ausscheidungen vermieden werden. Von diesem lösungsgeglühten Strang wurden einzelne Abschnitte abgetrennt, erwärmt und jeweils zu Kolben geformt. Diese Verformung erfolgt in günstiger Weise durch Fließpressen. Der hierbei erhaltene Kolbenrohling wurde bei 350°C bis 550°C und für 0,5 bis 10 Stunden ausgehärtet und schließlich maschinell fertig bearbeitet. Wie Versuche zeigen, konnte ein Kolben erhalten werden, der verbesserte Eigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Temperaturbeständigkeit aufweist.

Claims

Patentansprüche
1. Kolben für einen Verbrennungsmotor, welcher Kolben aus einer Kupferlegierung besteht.
2. Kolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung Nickel und/oder Silizium enthält.
3. Kolben nach Anspruch 2 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung Nickel in einer Menge von 1% bis 7% und/oder Silizium in einer Menge von 0,2% bis 5%, bevorzugt 2,5% bis 7% Nickel und/oder mehr als 1,5% bis 5% Silizium, weiter bevorzugt mehr als 4%, noch weiter bevorzugt mehr als 5%, jeweils bis 7% Nickel und/oder mehr als 2% bis 5% Silizium enthält.
4. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung ferner zumindest eines der folgenden Elemente in der jeweils angegebenen Menge enthält: bis zu 5% Aluminium, bis zu 4% Zinn, bis zu 30% Zink, bis zu 5% Eisen, bis zu 5% Mangan, bis zu 1% Kobalt, bis zu 2% Chro .
5. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn z e i c hn e t , dass dieser zumindest teilweise beschichtet ist.
6. Kolben nach Anspruch 5 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass dieser mit Nickel, Aluminium und/oder Eisen, bevorzugt durch Chrom legiert, beschichtet ist.
7. Kolben nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass dieser keinen Kühlkanal aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor, bei dem der Kolben aus einer Kupferlegierung gefertigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung Nickel und/oder Silizium enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung Nickel in einer Menge von 1% bis 7% und/oder Silizium in einer Menge von 0,2% bis 5%, bevorzugt 2,5% bis 7% Nickel und/oder mehr als 1,5% bis 5% Silizium, weiter bevorzugt mehr als 4%, noch weiter bevorzugt mehr als 5%, jeweils bis 7% Nickel und/oder mehr als 2% bis 5% Silizium enthält.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung ferner zumindest eines der folgenden Elemente in der jeweils angegebenen Menge enthält: bis zu 5% Aluminium, bis zu 4% Zinn, bis zu 30% Zink, bis zu 5% Eisen, bis zu 5% Mangan, bis zu 1% Kobalt, bis zu 2% Chrom.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Legierung zunächst gegossen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12 , dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Legierung mittels eines Strangguss-Verfahrens, bevorzugt mit nachfolgender Wasserabkühlung, gegossen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass im Rahmen des Verfahrens ein Strangpressen erfolgt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung im Rahmen des Verfahrens lösungsgeglüht und nachfolgend schnell abgekühlt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben durch Fließpressen geformt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben durch Schmieden geformt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass im Rahmen des Verfahrens ein Kolbenrohling bevorzugt in einer Schutzgasatmosphäre ausgehärtet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben zumindest teilweise beschichtet wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Kolben mit Nickel und/oder Aluminium und/oder Eisen, das bevorzugt durch Chorm legiert ist, beschichtet wird.
21. Verwendung einer Kupferlegierung zur Herstellung eines Kolbens für einen Verbrennungsmotor .
22. Verwendung nach Anspruch 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung Nickel und/oder Silizium enthält.
23. Verwendung nach Anspruch 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung Nickel in einer Menge von 1% bis 7% und/oder Silizium in einer Menge von 0,2% bis 5%, bevorzugt 2,5% bis 7% Nickel und/oder mehr als 1,5% bis 5% Silizium, weiter bevorzugt mehr als 4%, noch weiter bevorzugt mehr als 5%, jeweils bis 7% Nickel und/oder mehr als 2% bis 5% Silizium enthält.
24. Verwendung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupferlegierung ferner zumindest eines der folgenden Elemente in der jeweils angegebenen Menge enthält: bis zu 5% Aluminium, bis zu 4% Zinn, bis zu 30% Zink, bis zu 5% Eisen, bis zu 5% Mangan, bis zu 1% Kobalt, bis zu 2% Chrom.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007029991A1 (de) * 2007-06-28 2009-01-02 Wieland-Werke Ag Kupfer-Zink-Legierung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung
US20090214380A1 (en) * 2005-12-14 2009-08-27 Gebr. Kemper Gmbh & Co. Kg Metallwerke Low-migration copper alloy
EP3040431A1 (de) * 2014-12-30 2016-07-06 Avedis Zildjian Co. Nckel-messing-becken mit niedrigem nickelgehalt

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006030699B4 (de) * 2006-06-30 2014-10-02 Daimler Ag Gegossener Stahlkolben für Verbrennungsmotoren
CN101440445B (zh) 2008-12-23 2010-07-07 路达(厦门)工业有限公司 无铅易切削铝黄铜合金及其制造方法
US20100155011A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Chuankai Xu Lead-Free Free-Cutting Aluminum Brass Alloy And Its Manufacturing Method
US9163579B2 (en) * 2011-11-28 2015-10-20 Federal-Mogul Corporation Piston with anti-carbon deposit coating and method of construction thereof
CN110366600A (zh) 2017-01-06 2019-10-22 美题隆公司 铜镍锡合金活塞压缩环
PL3565912T3 (pl) * 2017-01-06 2021-10-11 Materion Corporation Pierścienie tłokowe uszczelniające ze stopów miedzi
DE102017119967A1 (de) 2017-08-31 2019-02-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Herstellungsverfahren, Kolbenrohling, Kolben sowie Axialkolbenmaschine mit dem Kolben
CN112840052A (zh) * 2018-03-27 2021-05-25 万腾荣公司 具有增强的导热性和耐磨性的铜合金组合物

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE430188C (de) 1924-09-30 1926-06-12 Hans Frohloff Kolben fuer Explosionsmotoren
US1700604A (en) 1925-12-24 1929-01-29 Heinrich Marzahn Internal-combustion-engine piston and process for making the same
DE597938C (de) 1931-08-01 1934-06-01 Metallgesellschaft Ag Verwendung von Kupferlegierungen fuer Gegenstaende mit hoher Warmhaerte
DE655547C (de) * 1936-05-21 1938-01-18 Wilhelm Kroll Dr Ing Verwendung von Kupfer-Eisen-Legierungen fuer Bauteile von Kraftmaschinen
DE657036C (de) * 1935-11-15 1938-02-22 Jean Bonfils Verwendung von Kupfer-Aluminium-Legierungen fuer Kolben
GB503753A (en) * 1937-07-09 1939-04-11 P R Mallory & Company Inc Copper alloys
US2241815A (en) 1938-08-12 1941-05-13 Mallory & Co Inc P R Method of treating copper alloy castings
DE1154642B (de) * 1960-09-08 1963-09-19 Ver Deutsche Metallwerke Ag Aluminiumhaltige Mehrstoffbronzen, die sich insbesondere durch hohe Warmfestigkeit und chemische Bestaendigkeit auszeichnen
JPS5524950A (en) * 1978-08-11 1980-02-22 Hitachi Ltd Manufacture of graphite-dispersed cast copper alloy
FR2500485A1 (fr) * 1981-02-23 1982-08-27 Cierpucha Marie Section des pieces en cuivre ou en alliages de cuivre, contre la corrosion seche ou humide
DE3144123A1 (de) 1981-11-06 1983-05-19 Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm Leichtmetallkolben
DE4415629C1 (de) 1994-05-04 1995-08-17 Wieland Werke Ag Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung zur Herstellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen
DE4414095A1 (de) 1994-04-22 1995-10-26 Alcan Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke aus Metall zu einem Verbundbauteil
EP0712340A1 (de) 1993-08-02 1996-05-22 Mahle Gmbh Giesstechnisches verfahren zur herstellung eines bauteiles, insbesondere kolben, bestehend aus zwei unterschiedlichen werkstoffen
EP1158062B1 (de) 2000-05-17 2002-11-27 Wieland-Werke AG Kupfer-Zink-Aluminium-Knetwerkstoff und dessen Verwendung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3911891A (en) * 1973-08-13 1975-10-14 Robert D Dowell Coating for metal surfaces and method for application
JPH083135B2 (ja) * 1991-02-07 1996-01-17 大同メタル工業株式会社 耐摩耗性銅合金
US6070323A (en) * 1997-02-12 2000-06-06 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Piston for internal combustion engine and material therefore
US6419769B1 (en) * 1998-09-08 2002-07-16 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Aluminum-silicon alloy having improved properties at elevated temperatures and process for producing cast articles therefrom

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE430188C (de) 1924-09-30 1926-06-12 Hans Frohloff Kolben fuer Explosionsmotoren
US1700604A (en) 1925-12-24 1929-01-29 Heinrich Marzahn Internal-combustion-engine piston and process for making the same
DE597938C (de) 1931-08-01 1934-06-01 Metallgesellschaft Ag Verwendung von Kupferlegierungen fuer Gegenstaende mit hoher Warmhaerte
DE657036C (de) * 1935-11-15 1938-02-22 Jean Bonfils Verwendung von Kupfer-Aluminium-Legierungen fuer Kolben
DE655547C (de) * 1936-05-21 1938-01-18 Wilhelm Kroll Dr Ing Verwendung von Kupfer-Eisen-Legierungen fuer Bauteile von Kraftmaschinen
GB503753A (en) * 1937-07-09 1939-04-11 P R Mallory & Company Inc Copper alloys
US2241815A (en) 1938-08-12 1941-05-13 Mallory & Co Inc P R Method of treating copper alloy castings
DE1154642B (de) * 1960-09-08 1963-09-19 Ver Deutsche Metallwerke Ag Aluminiumhaltige Mehrstoffbronzen, die sich insbesondere durch hohe Warmfestigkeit und chemische Bestaendigkeit auszeichnen
JPS5524950A (en) * 1978-08-11 1980-02-22 Hitachi Ltd Manufacture of graphite-dispersed cast copper alloy
FR2500485A1 (fr) * 1981-02-23 1982-08-27 Cierpucha Marie Section des pieces en cuivre ou en alliages de cuivre, contre la corrosion seche ou humide
DE3144123A1 (de) 1981-11-06 1983-05-19 Karl Schmidt Gmbh, 7107 Neckarsulm Leichtmetallkolben
EP0712340A1 (de) 1993-08-02 1996-05-22 Mahle Gmbh Giesstechnisches verfahren zur herstellung eines bauteiles, insbesondere kolben, bestehend aus zwei unterschiedlichen werkstoffen
DE4414095A1 (de) 1994-04-22 1995-10-26 Alcan Gmbh Verfahren zum Verbinden zweier Werkstücke aus Metall zu einem Verbundbauteil
DE4415629C1 (de) 1994-05-04 1995-08-17 Wieland Werke Ag Verwendung einer Kupfer-Nickel-Silizium-Legierung zur Herstellung von Gießkolben für Druckgießmaschinen
EP1158062B1 (de) 2000-05-17 2002-11-27 Wieland-Werke AG Kupfer-Zink-Aluminium-Knetwerkstoff und dessen Verwendung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 004, no. 054 (C - 008) 23 April 1980 (1980-04-23) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090214380A1 (en) * 2005-12-14 2009-08-27 Gebr. Kemper Gmbh & Co. Kg Metallwerke Low-migration copper alloy
DE102007029991A1 (de) * 2007-06-28 2009-01-02 Wieland-Werke Ag Kupfer-Zink-Legierung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung
DE102007063643B4 (de) * 2007-06-28 2012-07-26 Wieland-Werke Ag Kupfer-Zink-Legierung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung
DE102007029991B4 (de) * 2007-06-28 2013-08-01 Wieland-Werke Ag Kupfer-Zink-Legierung, Verfahren zur Herstellung und Verwendung
EP3040431A1 (de) * 2014-12-30 2016-07-06 Avedis Zildjian Co. Nckel-messing-becken mit niedrigem nickelgehalt

Also Published As

Publication number Publication date
US20080000444A1 (en) 2008-01-03
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