WO2011110607A1 - Verfahren zum herstellen eines verbundmaterials, insbesondere eines kohlenstoffkolbens, und kohlenstoffkolben - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines verbundmaterials, insbesondere eines kohlenstoffkolbens, und kohlenstoffkolben Download PDF

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WO2011110607A1 PCT/EP2011/053566 EP2011053566W WO2011110607A1 WO 2011110607 A1 WO2011110607 A1 WO 2011110607A1 EP 2011053566 W EP2011053566 W EP 2011053566W WO 2011110607 A1 WO2011110607 A1 WO 2011110607A1
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piston
graphite
metal
thermal expansion
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Walter Thiele
Hubert JÄGER
Karl Wimmer
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Sgl Carbon Se
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Definitions

  • the invention relates to the production of a composite material, in particular for use with carbon pistons, as well as a carbon piston.
  • a piston made of carbon for an internal combustion engine with a piston ⁇ bottom, an axially adjoining the piston crown land, a ring portion and a piston shaft with a hub bore for receiving a piston pin, said
  • Shaft wall on the shaft inner side to form the hub has opposite thickenings, which extend into the piston bottom bottom with a rounding, wherein the piston bottom bottom forms in the region between the hub thickenings a vault surface, which connects to the Ben thickening at least in the upper region of the hub bore.
  • the piston has a carbon matrix infiltrated by a light metal or alloy, with 5 to 30% of the piston volume attributable to the light metal or alloy.
  • the starting material for the carbon matrix of the piston material piston is to be a modified carbon having bending strengths in the range of about 65 to 160 MPa having.
  • the piston is initially designed as a porous carbon piston and then infiltrated with aluminum by squeeze-cast infiltration.
  • a composite material, and a drive Ver ⁇ are known for its preparation, wherein a usable as a material for piston composite material having a porosity in the range of not more than 10 vol .-% 60 to 95 vol. % of an isotropic graphite matrix and an aluminum alloy impregnated into the pores of the matrix.
  • the method of making this composite material is to use an isotropic graphite matrix having a porosity in the range of 5 to 50% by volume under a pressure of at least
  • a material for pistons for internal combustion engines is known, which is to consist of isotropic graphite with high initial strength, ⁇ sen liquid accessible pore volume with a metal from the group of copper, antimony and silicon or with a Alloy of copper, antimony or silicon is filled.
  • a carbon body which is impregnated with a light metal alloy.
  • This carbon body should contain 5 to 35% by volume of an aluminum alloy in a matrix of carbon or graphite particles having an average particle size in the range of 3 to 20 ⁇ m and a density of 2 to 2.4 g / cm 3 .
  • the object of the invention is to provide a method for producing a composite material, in particular for a carbon piston, which has very uniform properties.
  • the thermal expansion coefficient (hereinafter also referred to briefly CTE of "coefficient of thermal expansion”) of gray cast iron is for example in the range of 10 to llxlO -6 K -1 and the ⁇ one who a conventional aluminum alloy, for example, in the range of 20 to 22xl0 ⁇ 6 K -1.
  • Previoustownmetallinfilt ⁇ tured carbon piston materials have, for example, a CTE of generally below 8,5xl0 -6 K -1 at a training of the carbon matrix of about 10% gangsporostician.
  • a piston is made anisotropically according to the invention, wherein the CTE in the radial Rich ⁇ processing is higher than in the axial direction.
  • the CTE in the radial Rich ⁇ processing is higher than in the axial direction.
  • the production is carried out such that a base material with carbon and / or graphite after this production with respect to the thermal expansion and / or heat conduction an anisotropy of 5 to 50%, in particular 10 to 40%, in particular 20 to 30% by an anisotropic shaping ⁇ method has.
  • This can be done by so-called near-net-shaping (ie close to final production) by die pressing and subsequent reworking by milling or other machining.
  • the advantage of pressing is that the graphite platelets are oriented perpendicular to the pressing pressure, thus achieving anisotropy of, for example, 1.25 to 1 (also referred to as 25%).
  • vibration compression for example, in turn, as die pressing
  • the graphite or the graphite grains can be extruded or extruded as an anisotropic shaping process, the graphite platelets or graphite grains being aligned parallel to the pressing direction. Accordingly, the pistons must be cut out of the extruded strand.
  • the porosity of the carbon material thus produced is about 10 to 15%.
  • the anisotropy is achieved here in particular by appropriately ⁇ taught additives which are burned or degassed.
  • a porosity of 15 to 20% is achieved.
  • each of these molding processes is followed by infiltration with a metal. Since preferably about 80% of the pore volume of the resulting carbon body is open porosity, good infiltriability is given. Since in all the production methods according to the invention a high porosity of the carbon / graphite matrix and thus a high level of high content of the metal-infiltrated material is achieved, a high thermal conductivity of metallinfiltrier ⁇ th material is achieved. For infiltration can be used as a metal advantageously
  • Alloy or a light metal alloy can be used, such as aluminum, magnesium or an alloy with aluminum and / or magnesium. It may also be advantageous that the metal used is a metal from the group copper, tin, zinc and antimony or an alloy with at least one constituent from this group. For example, a Cu-Sn bronze with a Cu-Sn ratio of about 80 to 20 wt .-% may be present as a metal alloy.
  • the thermal expansion and the thermal conductivity of different anisotropies can specifically be ⁇ represents respect.
  • the starting material with a porosity of 12 to 20%, in particular 15 to 18% is also filtered with metal in ⁇ .
  • the starting material is extruded or extruded essentially consisting of graphite, the graphite flakes or graphite grains being oriented parallel to the direction of extrusion.
  • the piston blanks are advantageously cut out of the extruded strand perpendicular to the extrusion direction for the production of pistons.
  • the invention also relates to a carbon piston, wherein a base material forming the piston with carbon and / or graphite with respect to the thermal expansion and / or heat conduction with respect to the axial and radial directions has an anisotropy of 5 to 50%, in particular 10 to 40%, in particular 20 to 30%, and in addition the open porosity of the carbon material is infiltrated with metal.
  • the metal may advantageously be a light metal or a light metal alloy, such as aluminum, magnesium or an alloy with aluminum and / or magnesium.
  • the metal used is a metal from the group copper, tin, zinc, or an alloy with at least one constituent from this group.
  • the carbon material has a Po ⁇ rosity of 12 to 20%, in particular 15 to 18% before filtering in ⁇ . It is further advantageous if the carbon material of the Koh ⁇ lenstoffkolbens is a graphite material which is formed near net shape by Ge ⁇ senkpressen and / or vibration compacting, wherein by pressing or compacting the graphite plate substantially perpendicular to the pressing pressure with their longitudinal extension in the radial Direction are aligned.
  • the carbon material of the carbon piston is essentially formed of graphite and an extruded or stranggepress- tes carbon material, said graphite surface or Gra ⁇ phitkörner are substantially aligned along the extruding direction and parallel to a radial direction of the piston.
  • graphite material is to be understood as meaning carbon and / or graphite, graphite, on account of its own anisotropy, carrying a particularly high proportion of the formation of an anisotropy in the carbon piston according to the invention.
  • the graphite material may comprise fully graphitized graphite and / or partially graphitized graphite. Fully graphitized graphite is exemplified by
  • Figure 1 schematically a piston in a cylinder
  • FIG. 2 shows the pore arrangement and particle arrangement in an isostatically pressed carbon material
  • FIG. 3 shows the orientation of the pores and particles in a carbon piston pressed down in accordance with the invention
  • Figure 4 the orientation of the pores and particles in one
  • thermal expansion 33 in the axial direction results in a thermal expansion 34 in the radial direction.
  • the thermal expansion 34 in the radial direction results in a gap 32 existing between the cylinder and the piston being closed or, in the case of a corresponding expansion of the cylinder by a corresponding expansion in the radial direction of the piston, the gap will not increase, at least at high temperatures becomes.
  • FIG 2 is highly schematic to see how a Mate ⁇ rial 10 looks for a carbon piston according to the prior art, when it is prepared by isostatic pressing.
  • pressure is applied to the material on all sides, so that the pores 11 and graphite particles 12 show no orientation due to the all-round pressure.
  • the maximum anisotropy with respect to the thermal conductivity in the radial direction to the thermal conductivity in the axial direction is 1 to 1.05, respectively. 5%.
  • the porosity is usually ⁇ way 10%.
  • the pistons can be pressed down close to the final shape in corresponding dies.
  • the pores 2, but also the graphite grains / platelets 3 in accordance with the pressure of 4 addressed here in the material, so that an anisotropy is achieved both in terms of réellelei ⁇ processing and in terms of thermal expansion. Due to the alignment during die pressing, there is greater thermal expansion with respect to the radial direction than with respect to the axial direction.
  • FIG. 4 shows how the material behaves during extrusion, wherein the arrow 5 indicates the direction of extrusion.
  • both the graphite particles 3 and the pores 2 align along the direction of movement 5 in the extrusion strand 6. This results in particular a porosity of 14 to 20%, in particular 15 to 18%.
  • the extruded strands 6 have to be obtained be cut with a corresponding cutting or punching tool 7 transversely to the extrusion direction to piston blanks.
  • the thermal conductivity is significantly better in particular by high porosity and good infiltrability than coals ⁇ material piston in the prior art, which in turn has the consequence that a uniformity of the temperature is achieved in such a way that, in contrast to the prior art, in which the piston has partially higher temperatures than the surrounding cylinder, these temperatures are matched to each other.
  • the piston according to the invention is particularly suitable for use as pistons in internal combustion engines, such as internal or external combustion engines, in particular internal combustion engines, Stirling engines, and pneumatic motors, and working machines such as compressors and expanders.
  • the piston may be formed in all known geometries, such as a reciprocating piston, for example, for a gasoline engine, or as a rotary piston, for example for a Wankel engine. example
  • CTE for short coefficient of thermal expansion
  • CTE coefficient of thermal expansion
  • the inventive flask of an aluminum-infiltrated graphite of this example at 310 ° C expands only about 98 microns.
  • the firing crack opens when heated to operating temperature.
  • Fig. 5a the anisotropic material (dark gray) expands more in the radial direction than the isotropic material (light gray). Illustrated in numbers can be lowered from 15ym to 3ym in Fig. 6 of the Feuerstegspalt.
  • the composite material according to the invention of this example can, however, surprisingly be further optimized.
  • o isotropic level

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials insbesondere zur Verwendung für Kolbenstoffkolben, wobei das Material bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung mit einer Anisotropie von 5 bis 50 %, insbesondere 10 bis 40 %, insbesondere 20 bis 30 % durch ein anisotropes Formgebungsverfahren, wie etwa Extrudieren, Gesenkpressen und/oder Vibrationsverdichten von Graphit und/oder Kohlenstoff oder Sintern von Mesophasen-Kohlenstoff, eingestellt wird, sowie einen Kohlenstoffkolben.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials, insbesondere eines Kohlenstoffkolbens , und Kohlenstoffkolben
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Verbundmaterials, insbesondere zur Verwendung für Kohlenstoffkolben, sowie einen Kohlenstoffkolben .
Es ist bekannt, Kolben, insbesondere für Brennkraftmaschinen, aus Kohlenstoff herzustellen, wobei Kohlenstoff einerseits leicht ist und andererseits sehr gute Notlaufeigenschaften besitzt .
Aus der WO 2008/019814 AI ist ein aus Kohlenstoff bestehender Kolben für eine Brennkraftmaschine bekannt mit einem Kolben¬ boden, einem an dem Kolbenboden axial anschließenden Feuersteg, einem Ringabschnitt und einem Kolbenschaft mit einer Nabenbohrung zur Aufnahme eines Kolbenbolzens, wobei die
Schaftwand auf der Schaftinnenseite zur Ausbildung der Nabe einander gegenüberliegende Verdickungen aufweist, die sich in die Kolbenbodenunterseite mit einer Rundung hineinerstrecken, wobei die Kolbenbodenunterseite in dem Bereich zwischen den Nabenverdickungen eine Gewölbefläche bildet, die an die Na- benverdickung zumindest im oberen Bereich der Nabenbohrung anschließt. Der Kolben weist eine Kohlenstoffmatrix auf, die durch ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung infiltriert ist, wobei 5 bis 30 % des Kolbenvolumens auf das Leichtmetall oder die Leichtmetalllegierung entfallen sollen. Der Ausgangswerkstoff für die Kohlenstoffmatrix des Kolbenstoffkolbens soll ein modifizierter Kohlenstoff sein, der Biegebruchfestigkeiten im Bereich von circa 65 bis 160 MPa aufweist. Der Kolben wird zunächst als poröser Kohlenstoff- kolben ausgeführt und dann mittels squeeze-cast-Infiltration mit Aluminium infiltriert. Aus der DE 4318193 AI sind ein Verbundmaterial und ein Ver¬ fahren zu dessen Herstellung bekannt, wobei ein als Werkstoff für Kolben brauchbares Verbundmaterial mit einer Porosität im Bereich von höchstens 10 Vol.-% 60 bis 95 Vol . % einer i sotropen Graphitmatrix und einer Aluminiumlegierung umfasst, mit der die Poren der Matrix durchtränkt sind. Das Verfahren zur Herstellung dieses Verbundmaterials besteht darin, dass eine isotrope Graphitmatrix mit einer Porosität im Bereich von 5 bis 50 Vol.-% unter einem Druck von wenigstens
100 kg/cm2 mit einer geschmolzenen Aluminiumlegierung impräg- niert wird. Hierbei wird das Material in Säulenform herge¬ stellt, und anschließend werden die Kolben aus den Säulen heraus durch spanende Bearbeitung hergestellt.
Aus der EP 0666247 Bl ist ein metallimprägnierter Kohlenwerk- Stoff oder Graphitwerkstoff bekannt, der mit einer Magnesium¬ legierung imprägniert ist, die 60 bis 90 Gew.-% Magnesium, 0 bis 39 Gew.-% Aluminium, 1,5 Gew.-% Zink und 0 bis 1 Gew.-% Mangan enthält, wobei eine der Imprägnierung zugängliche Po¬ rosität von 5 bis 50 Vol.-% vorhanden sein soll, mit der das Basismaterial, wie beispielsweise Elektrographit , Hartbrand¬ kohle oder Kohlenstoffgraphit, imprägniert wird.
Aus der DE 44 11 059 AI ist ein Werkstoff für Kolben für Verbrennungskraftmaschinen bekannt, wobei dieser aus isotro- pem Graphit mit hoher Ausgangsfestigkeit bestehen soll, des¬ sen Flüssigkeit zugängliches Porenvolumen mit einem Metall aus der Gruppe Kupfer, Antimon und Silizium oder mit einer Legierung des Kupfers, des Antimons oder Siliziums gefüllt ist .
Aus der DE 10 2008 017 756 AI ist ein Carbonkörper bekannt, der mit einer Leichtmetalllegierung imprägniert ist. Dieser Carbonkörper soll 5 bis 35 Volumen-% einer Aluminiumlegierung in einer Matrix aus Kohlenstoff- oder Graphitpartikeln mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 3 bis 20 μιη und einer Dichte von 2 bis 2,4 g/cm3 enthalten.
Beim Stand der Technik ist von Nachteil, dass üblicherweise leichtmetallinfiltrierte Kohlenstoff- bzw. Graphitkolben da¬ durch hergestellt werden, dass ein Block isostatisch gepresst wird, aus dem eine große Anzahl von Kolben spantechnisch her- gestellt wird. Diese spanende Bearbeitung ist material- und zeitintensiv .
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials, insbesondere für einen Kohlenstoff- kolben, zu schaffen, welches sehr gleichmäßige Eigenschaften besitzt .
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Es ist zudem eine Aufgabe der Erfindung, einen Kohlenstoff- kolben zu schaffen, welcher vorbestimmte Eigenschaften besitzt.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen gekennzeichnet . Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass unterschiedliche Materia¬ lien für Kolben und Zylinder zu wechselnden Breiten des
Spiels zwischen Kolben und Zylinder je nach Betriebstempera¬ tur führen. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen, wie insbesondere in der Kaltstartphase, kommt es zum sogenannten "blow-by", d. h. unverbrannte Kohlenwasserstoffe treten durch den Spalt in das Kurbelgehäuse aus.
Der Wärmeausdehnungskoeffizient (im Folgenden auch kurz CTE genannt, von „coefficient of thermal expansion") von Grauguss liegt beispielsweise im Bereich von 10 bis llxlO-6 K-1 und der¬ jenige einer üblichen Aluminiumlegierung beispielsweise im Bereich von 20 bis 22xl0~6 K-1. Bisherige leichtmetallinfilt¬ rierte Kohlenstoffkolbenmaterialien haben beispielsweise einen CTE von im Allgemeinen unter 8,5xl0~6 K-1 bei einer Aus- gangsporosität der Kohlenstoffmatrix von circa 10 %. Um Kol¬ ben mit Vorteilen des metallinfiltrierten Graphits herzustellen, jedoch das Laufspiel zwischen Kolben und Zylinderlauf- buchse geringer zu gestalten und insbesondere dessen Tempera¬ turabhängigkeit zu minimieren, wird erfindungsgemäß ein Kol- ben anisotrop hergestellt, wobei dessen CTE in radialer Rich¬ tung höher ist als in axialer Richtung. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass zur Spaltminimierung nur der CTE in radialer Richtung in Abhängigkeit des Laufbuchsenmaterials optimiert werden braucht, nicht aber in axialer Richtung.
Erfindungsgemäß erfolgt die Herstellung derart, dass ein Grundmaterial mit Kohlenstoff und/oder Graphit nach dieser Herstellung bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung eine Anisotropie von 5 bis 50 %, insbesondere 10 bis 40 %, insbesondere 20 bis 30 % durch ein anisotropes Formgebungs¬ verfahren aufweist. Dies kann durch sogenanntes near-net- shaping (d.h. endformnahes Herstellen) durch Gesenkpressen und anschließendes Nachbearbeiten durch Fräsen oder eine andere spanende Bearbeitung erfolgen. Der Vorteil des Pressens ist, dass sich die Graphitplättchen senkrecht zum Pressdruck orientieren, wodurch eine Anisotropie von beispielsweise 1,25 zu 1 erzielt wird (auch mit 25 % bezeichnet) . Als anisotropes Formgebungsverfahren kommt des Weiteren ein Vibrationsverdichten (beispielsweise wiederum als Gesenkpressen) in Frage.
Darüber hinaus kann der Graphit bzw. die Graphitkörner als anisotropes Formgebungsverfahren extrudiert bzw. strangge- presst werden, wobei sich die Graphitplättchen bzw. Graphitkörnchen parallel zur Pressrichtung ausrichten. Dementsprechend müssen die Kolben aus dem extrudierten Strang herausgeschnitten werden. Die Porosität des so hergestellten Kohlenstoffmaterials beträgt hierbei circa 10 bis 15 %.
Darüber hinaus besteht eine Möglichkeit, das Kolbenmaterial durch Sintern von Mesophasen-Kohlenstoff zu erzielen, wobei die Anisotropie hier durch insbesondere entsprechend ausge¬ richtete Zuschlagsstoffe erzielt wird, die ausgebrannt oder ausgegast werden. Hierbei wird eine Porosität von 15 bis 20 % erzielt .
An diese Formgebungsverfahren schließt sich jeweils das Infiltrieren mit einem Metall an. Da vorzugsweise circa 80 % des Porenvolumens des erhaltenen Kohlenstoffkörpers offene Porosität ist, ist eine gute Infiltrierbarkeit gegeben. Da bei allen erfindungsgemäßen Herstellverfahren eine hohe Porosität der Kohlenstoff-/Graphitmatrix und somit ein hoher Me- tallgehalt des metallinfiltrierten Materials erreicht wird, wird auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit des metallinfiltrier¬ ten Materials erzielt. Zum Infiltrieren kann als Metall vorteilhafterweise ein
Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung eingesetzt werden, wie etwa Aluminium, Magnesium oder eine Legierung mit Aluminium und/oder Magnesium. Es kann auch vorteilhaft sein, dass als Metall ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Zinn, Zink und Antimon oder eine Legierung mit zumindest einem Bestandteil aus dieser Gruppe eingesetzt wird. Beispielsweise kann eine Cu-Sn-Bronze mit einem Cu-Sn- Verhältnis von etwa 80 zu 20 Gew.-% als Metalllegierung vor- liegen.
Vorteilhafterweise können bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien gezielt einge¬ stellt werden.
Weiter von Vorteil ist es wenn das Ausgangsmaterial mit einer Porosität von 12 bis 20 %, insbesondere 15 bis 18 % ausgebil¬ det wird und das Ausgangsmaterial anschließend mit Metall in¬ filtriert wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird das Ausgangsmaterial im Wesentlichen bestehend aus Graphit extru- diert bzw. stranggepresst , wobei sich die Graphitplättchen oder Graphitkörner sich parallel zur Extrudierrichtung aus- richten. Hierbei werden vorteilhafterweise zur Herstellung von Kolben die Kolbenrohlinge senkrecht zur Extrusionsrichtung aus dem extrudierten Strang herausgeschnitten. Die Erfindung betrifft zudem einen Kohlenstoffkolben, wobei ein den Kolben ausbildendes Grundmaterial mit Kohlenstoff und/oder Graphit bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung bezüglich der axialen und radialen Richtung eine Anisotropie von 5 bis 50 %, insbesondere 10 bis 40 %, insbeson- dere 20 bis 30 % besitzt und zudem die offene Porosität des Kohlenstoffmaterials mit Metall infiltriert ist.
Das Metall kann vorteilhafterweise ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegierung sein, wie etwa Aluminium, Magnesium oder eine Legierung mit Aluminium und/oder Magnesium.
Es kann auch vorteilhaft sein, dass als Metall ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Zinn, Zink, oder eine Legierung mit zumindest einem Bestandteil aus dieser Gruppe eingesetzt wird. Beispielsweise kann eine Cu-Sn-Bronze mit einem Cu-Sn-
Verhältnis von etwa 80 zu 20 Gew.-% als Metalllegierung vorliegen .
Vorteilhafterweise sind bei dem Kolben bezüglich der Wärme¬ ausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien vorhanden. Dies hat von Vorteil, dass Wärmeausdehnung und Wärmeleitung unabhängig voneinander eingestellt, insbesondere optimiert werden können.
Weiter von Vorteil ist, wenn das Kohlenstoffmaterial eine Po¬ rosität von 12 bis 20 %, insbesondere 15 bis 18 % vor dem In¬ filtrieren besitzt. Weiter von Vorteil ist, wenn das Kohlenstoffmaterial des Koh¬ lenstoffkolbens ein Graphitmaterial ist, welches durch Ge¬ senkpressen und/oder Vibrationsverdichten endformnah geformt ist, wobei durch das Pressen bzw. Verdichten die Graphit- plättchen im Wesentlichen senkrecht zum Pressdruck mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung ausgerichtet sind.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Koh- lenstoffmaterial des Kohlenstoffkolbens im Wesentlichen aus Graphit ausgebildet und ein extrudiertes oder stranggepress- tes Kohlenstoffmaterial , wobei die Graphitfläche bzw. Gra¬ phitkörner im Wesentlichen längs zur Extrudierrichtung und parallel zu einer radialen Richtung des Kolbens ausgerichtet sind.
Unter Graphitmaterial ist im Rahmen der Erfindung Kohlenstoff und/oder Graphit zu verstehen, wobei Graphit aufgrund seiner eigenen Anisotropie einen besonders hohen Anteil an der Bil- dung einer Anisotropie im erfindungsgemäßen Kohlenstoffkolben trägt. Das Graphitmaterial kann vollständig graphitierten Graphit und/oder teilgraphitierten Graphit aufweisen. Vollständig graphitierter Graphit ist beispielsweise durch
Graphitierung bei Temperaturen von über 2600 °C hergestellt, teilgraphitierter Graphit beispielsweise vorzugsweise bei
Temperaturen zwischen 2200 und 2600 °C, wie etwa im Bereich von etwa 2400 °C. Teilgraphitierter Graphit kann vorteilhaft¬ erweise eine höhere Festigkeit als vollständig graphitierter Graphit aufweisen. Somit lassen sich Festigkeit und Anisotro- pie durch verschiedene Anteile an Graphit verschieden hohen Graphitierungsgrads gezielt einstellen. Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung beispielhaft erläu¬ tert. Es zeigen dabei:
Figur 1: schematisch einen Kolben in einem Zylinder;
Figur 2: die Porenanordnung und Teilchenanordnung in einem isostatisch gepressten Kohlenstoffmaterial ;
Figur 3: die Orientierung der Poren und Teilchen in einem er- findungsgemäß gesenkgepressten Kohlenstoffkolben;
Figur 4: die Orientierung der Poren und Teilchen in einem
extrudierten Kohlenstoffmaterial . In Figur 1 sieht man stark schematisiert einen Zylinder 30 bzw. eine Zylinderlaufbuchse 30, wobei innerhalb des Zylin¬ ders ein Kolben 31 angeordnet ist.
Durch die Verbrennung in dem Verbrennungsmotor ergibt sich eine Wärmeausdehnung 33 in axialer Richtung und eine Wärmeausdehnung 34 in radialer Richtung. Die Wärmeausdehnung 34 in radialer Richtung führt dazu, dass ein zwischen dem Zylinder und dem Kolben bestehender Spalt 32 geschlossen wird bzw. bei einer entsprechenden Ausdehnung des Zylinders durch eine dar- auf abgestimmte Ausdehnung in radialer Richtung des Kolbens der Spalt zumindest bei hohen Temperaturen nicht größer wird.
In Figur 2 ist stark schematisiert zu erkennen, wie ein Mate¬ rial 10 für einen Kohlenstoffkolben nach dem Stand der Tech- nik aussieht, wenn es durch isostatisches Pressen hergestellt wird. Beim isostatischen Pressen wird allseitig Druck auf das Material aufgebracht, so dass durch den allseitigen Druck die Poren 11 und Graphitteilchen 12 keine Orientierung zeigen. Die maximale Anisotropie bezüglich der Wärmeleitfähigkeit in radialer Richtung zur Wärmeleitfähigkeit in axialer Richtung beträgt 1 zu 1,05, bzw . 5 % . Die Porosität beträgt üblicher¬ weise 10 %.
Erfindungsgemäß können die Kolben endformnah in entsprechenden Matrizen gesenkgepresst werden. Wie in Figur 3 ersicht¬ lich ist, richten sich hierbei im Material die Poren 2, aber auch die Graphitkörner/-plättchen 3 entsprechend des Drucks 4 aus, so dass eine Anisotropie sowohl bezüglich der Wärmelei¬ tung als auch bezüglich der Wärmedehnung erzielt wird. Durch die Ausrichtung während des Gesenkpressens besteht bezüglich der radialen Richtung eine größere Wärmedehnung als bezüglich der axialen Richtung.
Es ergibt sich hierbei insbesondere eine Porosität von 10 bis 18 %, insbesondere von 12 bis 15 %.
Bei einem nach einer Variante des Ausführungsbeispiels her- gesteilen Kolbens wird mit Vibrationsverdichten ein ähnliches Ergebnis erzielt, wie in Fig. 3 dargestellt.
In Figur 4 ist ersichtlich, wie sich das Material beim Extrudieren verhält, wobei der Pfeil 5 die Extrusionsrichtung an- zeigt. Durch das Extrudieren richten sich sowohl die Graphitteilchen 3 als auch die Poren 2 entlang der Bewegungsrichtung 5 im Extrusionsstrang 6 aus. Es ergibt sich insbesondere eine Porosität von 14 bis 20 %, insbesondere 15 bis 18 %. Wie sich aus einem Vergleich der Figuren 3 und 4 ergibt, müssen, um gleiche Orientierung und gleiche Anisotropien wie beim Gesenkpressen zu erhalten, die extrudierten Stränge 6 mit einem entsprechenden Schneid- oder Stanzwerkzeug 7 quer zur Extrusionsrichtung zu Kolbenrohlingen geschnitten werden.
Erfindungsgemäß können sowohl bezüglich der Wärmeausdehnung als auch bezüglich der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien gezielt eingestellt werden, d. h. z. B. auch, dass die Anisotropie bezüglich der Wärmeleitung und der Wärmedehnung unterschiedliche Größen und unterschiedliche Richtungen haben können.
Bei dem erfindungsgemäßen Material ist von Vorteil, dass die Wärmeleitfähigkeit insbesondere durch die hohe Porosität und gute Infiltrierbarkeit deutlich besser ist als bei Kohlen¬ stoffkolben im Stand der Technik, was wiederum zur Folge hat, dass eine Gleichmäßigkeit der Temperatur derart erzielt wird, dass im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem der Kolben teilweise höhere Temperaturen hat als der umgebende Zylinder, diese Temperaturen aneinander angeglichen werden. Der erfindungsgemäße Kolben ist insbesondere zu Verwendung als Kolben in Kraftmaschinen, wie etwa Kraftmaschinen mit innerer oder äußerer Verbrennung, insbesondere Brennkraftmaschinen, Stirling-Motoren, sowie Druckluftmotoren, und Arbeitsmaschinen, wie etwa Kompressoren und Expander, geeignet. Der Kolben kann in allen bekannten Geometrien ausgebildet sein, wie etwa als Hubkolben, beispielsweise für einen Otto¬ motor, oder als Rotationskolben, beispielsweise für eine Wankelmotor . Beispiel
Der Wärmeausdehnungskoeffizient eines Verbundmaterials gemäß dieser Erfindung, kurz CTE (Coefficient of thermal expansion) beschreibt die relative Ausdehnung bezogen auf eine Tempera¬ turdifferenz ΔΤ . Bei der Auslegung von Kolben muss die Wärmeausdehnung explizit berücksichtigt werden. Ein Standardprob¬ lem bei der Paarung Aluminiumkolben und Aluminiumgehäuse ist die stärkere radiale Ausdehnung des Kolbens im Vergleich zum Gehäuse, obwohl Material mit gleichem CTE eingesetzt wird. Der Grund hierfür ist die deutlich höhere Temperatur des Kolbens >300°C gegenüber dem gekühlten Gehäuse von 100-200°C. Deshalb wird an dieser Stelle ein großer Feuerstegspalt im Kaltzustand hingenommen, der beim Aufwärmen des Kolbens auf Betriebstemperatur dann langsam verringert wird.
Bei Kohlenstoff-basierten Kolben (CTE a=4e-6/K) , auch mit Aluminium Infiltration (CTE a=8e-6/K) , ist der CTE des Kol- benmaterials hingegen deutlich kleiner als der CTE des Aluminiumgehäuses (CTE a=22e-6/K) . Das Aluminiumgehäuse eine rKoi- ben=39.6mm Kolbens dehnt sich also bei Erwärmung auf 150 °C um ca. 131ym
Figure imgf000013_0001
Der erfindungsgemäße Kolben eines Aluminium-infiltrierten Graphits dieses Beispiels bei 310°C dehnt sich nur um etwa 98ym. Im Gegensatz zum Standardaluminiumkolben öffnet sich also der Feuerstegspalt beim Aufheizen auf Betriebstempera- tur.
Im weiteren Verlauf dieses Ausführungsbeispiels wird zu FEM Berechnungen übergegangen, da sie mehr Effekte berücksichtigen (z.B. lokal unterschiedliche Temepraturen) und demnach deutlich genauer als die einfachen analytischen Schätzungen sind . Im Gegensatz zu herkömmlichem Aluminium-infiltrierten Graphit mit isotropem CTE α ±so =8e-6/K, zeigt ein bereits leicht modi¬ fiziertes Material mit 30% Anisotropie (axy=9.04e-6/K und az=6.96e-6/K, a~=aiSO=8e-6/K) auf Basis heutiger Rezepturen deutliche Vorzüge in der thermischen Ausdehnung hinsichtlich der Anwendung als Kolbenmaterial im Verbrennungsmotor. Der höhere radiale CTE axy=9.04e-6/K ist besser an die umgebenden metallischen Werkstoffe angepasst, wodurch der Feuerstegspalt bei Betriebstemperatur enger ausgelegt werden kann. Dies wird in Fig. 5a illustriert: der anisotrope Werkstoff (dunkelgrau) dehnt sich mehr in radialer Richtung aus als der isotrope Werkstoff (hellgrau) . In Zahlen verdeutlicht kann in Fig. 6 der Feuerstegspalt so von 15ym auf 3ym gesenkt werden.
Zwar spielt der Feuerstegspalt im dargestellten Dieselkolben nicht die tragende Rolle bei der Einsparung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen, der Effekt funktioniert aber auch im Ottokolben, wo der Feuerstegspalt von Interesse ist.
Darüber hinaus lässt sich durch die geringere Expansion in axialer Richtung (Fig. 5b) der Spalt zwischen Kolbenoberflä- che und Zylinderkopf verringern. In Zahlen kann die axiale
Expansion von 104ym auf 91ym, also um ca. 13% verringert werden .
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial dieses Beispiels lässt sich aber überraschend noch weiter optimieren. Durch Verände- rung der Rezeptur (z.B. andere Kokssorten für den infiltrierten Graphit) lässt sich die Anistropie in axy und az weiter erhöhen, bei gleichzeitiger Absenkung des isotropen Niveaus o , z.B. a~=7.5e-6/K, axy=9e-6/K, az=6e-6/K. So erhält man dieselbe Minimierung des Feuerstegspalts (gleiches axy) und kann den Spalt zwischen Kolbenoberfläche und Zylinderkopf erfin¬ dungsgemäß noch weiter verringern (kleineres az ) .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen eines Verbundmaterials, insbe¬ sondere zur Verwendung für Kohlenstoffkolben, wobei das Material bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung mit einer Anisotropie von 5 bis 50 %, insbesondere 10 bis 40 %, insbesondere 20 bis 30 % durch ein ani¬ sotropes Formgebungsverfahren, wie etwa Extrudieren, Gesenkpressen und/oder Vibrationsverdichten von Graphit und/oder Kohlenstoff oder Sintern von Mesophasen- Kohlenstoff, eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien gezielt eingestellt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsmaterial mit ei¬ ner Porosität von 12 bis 20 %, insbesondere 15 bis 18 % ausgebildet wird und das Ausgangsmaterial anschließend mit Metall infiltriert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall ein Leichtmetall oder eine Leichtmetalllegie¬ rung eingesetzt wird, wie etwa Aluminium, Magnesium oder eine Legierung mit Aluminium und/oder Magnesium.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Zinn, Zink und Antimon oder eine Legierung mit zumindest einem Bestandteil aus dieser Gruppe eingesetzt wird. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff¬ material durch Gesenkpressen endformnah geformt wird, wobei sich durch das Pressen die Graphitplättchen (3) im Wesentlichen senkrecht zum Pressdruck ausrichten.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoffmaterial im Wesentlichen bestehend aus Graphit extrudiert bzw. stranggepresst wird, wobei sich die Graphitplättchen bzw. Graphitkörner (3) im Wesentlichen in Extrudierrich- tung (5) ausrichten.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung von Kolben die Kolbenrohlinge senkrecht zur Extrusionsrichtung (5) aus dem extrudierten Strang (6) herausgeschnitten werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material durch Sintern von Mesophasen-Kohlenstoff erzielt wird, wobei dem Mesophasen-Kohlenstoff vor dem Sintern Zuschlagsstoffe zugesetzt werden, die bei der Sintertemperatur ausbrennen oder ausgasen.
Kohlenstoffkolben, insbesondere hergestellt mit einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das den Kolben ausbildende Kohlenstoff¬ material bezüglich der Wärmedehnung und/oder Wärmeleitung bezüglich der axialen und radialen Richtung eine Anisotropie von 5 bis 50 %, insbesondere 10 bis 40 %, insbesondere 20 bis 30 % besitzt und zudem die offene Porosität des Kohlenstoffmaterials mit Metall infilt¬ riert ist.
11. Kohlenstoffkolben nach Anspruch 10, dadurch kennzeichnet, dass bezüglich der Wärmeausdehnung und der Wärmeleitung unterschiedliche Anisotropien vorhanden sind.
12. Kohlenstoffkolben nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoffmaterial eine Aus¬ gangsporosität von 12 bis 20 %, insbesondere 15 bis 18 % besitzt .
13. Kohlenstoffkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff¬ material ein Graphitmaterial ist, welches durch Gesenk¬ pressen endformnah geformt ist, wobei durch das Pressen die Graphitplättchen im Wesentlichen senkrecht zum
Pressdruck mit ihrer Längserstreckung in radialer Richtung ausgerichtet sind.
14. Kohlenstoffkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenstoff¬ material im Wesentlichen bestehend aus Graphit ein extrudiertes oder stranggepresstes Kohlenstoffmaterial ist, wobei sich die Graphitplättchen bzw. Graphitkörner im Wesentlichen längs zur Extrudierrichtung und parallel zu einer radialen Richtung des Kolbens ausgerichtet sind . 15. Kohlenstoffkolben nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben als Hubkolben, insbesondere für einen Ottomotor, oder als Rotationskolben, insbesondere für einen Wankelmotor, ausgebildet ist.
Verwendung eines Kohlenstoffkolbens nach einem oder meh reren der Ansprüche 10 bis 15, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, als Kolben in einer Kraftmaschine und/oder einer Arbeitsmaschine.
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmaschine eine Kraftmaschine mit innerer oder äußerer Verbrennung ist, insbesondere eine Brennkraftmaschine, ein Stirling-Motor oder ein Druckluftmo tor .
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine ein Kompressor oder ein Expan der ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110520618A (zh) * 2016-11-20 2019-11-29 O·达汉 轻重量活塞

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019183799A (ja) * 2018-04-16 2019-10-24 本田技研工業株式会社 内燃機関

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318193A1 (de) 1992-06-05 1993-12-09 Tokai Carbon Kk Verbundmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0666247A1 (de) * 1994-02-04 1995-08-09 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH Metallimprägnierter Kohlenstoff- oder Graphit-Werkstoff
DE4411059A1 (de) 1994-03-30 1995-10-05 Ringsdorff Werke Gmbh Werkstoff für Kolben für Verbrennungskraftmaschinen
EP1477467A1 (de) * 2003-05-16 2004-11-17 Hitachi Metals, Ltd. Verbundwerkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit und niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, und Wärmesenke.
WO2008019814A1 (de) 2006-08-14 2008-02-21 GEIWITZ, Arndt Kohlenstoffkolben für eine brennkraftmaschine
DE102008017756A1 (de) 2008-04-07 2009-10-15 Carmag Gmbh Carbonkörper imprägniert mit einer Leichtmetall-Legierung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4344934B2 (ja) * 2003-05-16 2009-10-14 日立金属株式会社 高熱伝導・低熱膨張複合材及び放熱基板並びにこれらの製造方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4318193A1 (de) 1992-06-05 1993-12-09 Tokai Carbon Kk Verbundmaterial und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0666247A1 (de) * 1994-02-04 1995-08-09 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH Metallimprägnierter Kohlenstoff- oder Graphit-Werkstoff
EP0666247B1 (de) 1994-02-04 1998-04-08 Schunk Kohlenstofftechnik GmbH Metallimprägnierter Kohlenstoff- oder Graphit-Werkstoff
DE4411059A1 (de) 1994-03-30 1995-10-05 Ringsdorff Werke Gmbh Werkstoff für Kolben für Verbrennungskraftmaschinen
EP1477467A1 (de) * 2003-05-16 2004-11-17 Hitachi Metals, Ltd. Verbundwerkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit und niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten, und Wärmesenke.
WO2008019814A1 (de) 2006-08-14 2008-02-21 GEIWITZ, Arndt Kohlenstoffkolben für eine brennkraftmaschine
DE102006038180A1 (de) * 2006-08-14 2008-02-21 Peter Greiner Kohlenstoffkolben für eine Brennkraftmaschine
DE102008017756A1 (de) 2008-04-07 2009-10-15 Carmag Gmbh Carbonkörper imprägniert mit einer Leichtmetall-Legierung

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHEN SU ET AL: "Mechanical Properties of Interpentrating graphite/2024 Al composites prodcued by improved squeeze exhaust casting", KEY ENGINEERING MATERIALS, TRANS TECH PUBLICATIONS LTD., STAFA-ZURICH, CH, vol. 353-358, 1 January 2007 (2007-01-01), pages 1471 - 1474, XP009146826, ISSN: 1013-9826 *
WANG ET AL: "Thermal conductivity and thermal expansions of aluminum/carbon composites based on wood templates", MATERIALS LETTERS, NORTH HOLLAND PUBLISHING COMPANY. AMSTERDAM, NL, vol. 61, no. 8-9, 12 March 2007 (2007-03-12), pages 1849 - 1854, XP005922086, ISSN: 0167-577X, DOI: DOI:10.1016/J.MATLET.2006.07.144 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110520618A (zh) * 2016-11-20 2019-11-29 O·达汉 轻重量活塞

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