DE642370C - Verfahren zur Verbesserung der Raumbestaendigkeit von Kolbenlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Raumbeständigkeit von Kolbenlegierungen Von erheblicher Bedeutung ist bei Aluminiumlegierungen die Frage der Raumbeständigkeit. Schon der lineare Wärmeausdehnungskoeffizient von Aluminiumlegierungen ist ja bekanntermaßen höher als der Ausdehnungskoeffizient von z. B. Gußeisen. Abgesehen von diesen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zeigen jedoch Aluminiumlegierungen überraschenderweise im Betriebe noch eine Volumenzunahme, die auch bei völliger Erkaltung nicht wieder zurückgeht. So hat z. B. eine Aluminiumlegierung mit 13 °1o Si,* i °l, Ni, i °/o Mg und i °/o Cu eine Valumenzunahme von etwa 7/100 mm, wenn sie im Gußzustand in Betrieb genommen wird. (Die Angabe über die Volumenveränderung im Betrieb bezieht sich in diesem und allen folgenden Fällen auf Probestücke von i2o mm Länge.) Da nun Kolben überhaupt mit außerordentlich geringem Spiel in die Zylinder eingebaut werden, um Klappern und Energieverluste zu vermeiden, ist es wünschenswert, dem Kolben schon für den Einbau Raumbeständigkeit zu geben. Das ist nicht ganz einfath@- da interkristalline Vorgänge für die Volumenvergrößerung verant-"yortlich zu inaclien sind, die erst in einer gewissen Zeit ablaufen,--deren. Natur aber noch nicht völlig geklärt war. In erster Linie wird .die Raumbeständigkeit durch ein länger dauerndes Ausglühen bei höherer Temperatur erzielt. Diese Maßnahme macht jedoch auf der anderen Seite Schwierigkeiten, weil die Kolben dabei so stark ausgeglüht werden, daß sie in unzulässiger Weise erweichen. So sinkt z. B. die Härte der obenbezeichneten Legierung, die im Gußzustand etwa i oo kg pro Quadratmillimeter nach Brinnell beträgt, bis auf unter 75 kg pro Quadratmillimeter, wenn man das Gußstück längere Zeit glüht. Zur Verringerung der Volumenvergrößerung im Betriebe unter Erhaltung einer gewissen Härte ist dann folgendes Verfahren angewendet: Der Kolben wird bei 5oo° C geglüht, in Wasser abgeschreckt und dann wiederum auf. höhere Temperatur angelassen. Hierdurch gelingt es nur, die Volumenvergrößerung, die dann noch im Betriebe erfolgt, von etwa 7110o auf °/1o, mm herunterzudrücken, während die Härte allerdings von ioo kg pro Quadratmillimeter auf i2o kg steigt.
• Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren, die Raumbeständigkeit bei Kolben aus Aluminiumlegierungen noch weiter zu verbessern, ohne wiederum an Härte zu verlieren. Zu diesem Zwecke werden die Aluminiumlegierungen bei etwa q.7o bis 500° C etwa 2 Stunden lang geglüht und dann von dieser Temperatur herab durch Eintauchen in ein öl- oder Salzbad von etwa 2oo° C abgeschreckt. In .diesem Bad bleiben die Legierungen wiederum eine gewisse Zeit vo.rzugsweise etwa 2 Stunden, und werden nun erst an der Luft vollständig abkühlen gelassen. Es wird hierdurch erreicht, daß die Härte der obengenannten Legierung (i 3 % Si)- i 4,',i Ni, i o/o Mg, i % Cu), die im GuBzustand etwa ioo kg pro Quadratmillimeter betrug;. ebenfalls auf etwa i20 kg steigt. Die danü noch im praktischen Betriebe selbst bei schwersten Beanspruchungen zu beobachtende Volumenzunahme ist dagegen bis auf 2] ... mm heruntergedrückt. Eine Legierung, die 13 % Si, i 'to Mg, 1,5 0,/o Cu und 0,05 °% Li enthielt, hatte vom Gußzustand aus eine Härte von etwa ioo kg pro Quadratmillimeter und eine Volumenzunahme von noch etwa 51 ... mm. Glühte man .diese Legierung bei 500° C, schreckte sie in Wasser ab und ließ sie dann auf 20o° C an, so erhöhte sich zwar die Härte auf etwa 13o, die später beobachtete Volumenzunahme war jedoch bis auf '''8l100 mm gewachsen. Wenn die gleiche Legierung dagegen 2 Stunden bei 500° C geglüht, dann unmittelbar auf 20o° abgeschreckt und bei dieser Temperatur z Stunden belassen wurde, so ergab sich eine Härte von etwa 125 kg pro Quadratmillimeter, eine nachträgliche Volumenzunahme im Betrieb bis zur Volumenkonstanz jedoch nur noch von etwa 1'8/1,)o mm. Diese geringe Volumenänderung liegt jedoch noch innerhalb der für den Einbau eines Kolbens zugelassenen Bearbeitungstoleranzen. Es ist also ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Behandlung ganz besondere eigenartige Effekte für die Raumbeständigkeit von Kolben bewirkt.
• Die Wirkung wurde sowohl an Guß- wie an Preßlegierungen beobachtet. In erster Linie wirkt sich die Behandlung günstig für Aluminium-Silicium-Legierung.en aus. Ähnliche Erfolge werden jedoch auch bei anderen Aluminiumlegierungen erzielt.
• Die Temperatur, auf die die Legierungen abgeschreckt werden, soll nicht wesentlich unter 20o° herabgehen kann aber bis etwa 24o° betragen. Insofern liegt ein beträchtlicher Unterschied auch zu den Verfahren vor, bei denen die zur Erhöhung der mechanischen Eigenschaften durchgeführte künstliche Alterung durch unmittelbares Ab- schrecken in heißem Wasser (französisches 9 atent 591 590) oder durch Abschrecken auf Temperaturen zwischen i io und i80° (eng-:'lrehes Patent 382.I22) durchgeführt wird. Wenn früher von der Glühtemperatur unmittelbar auf .die Temperatur der künstlichen Alterung abgeschreckt wurde, so handelt es sich dabei doch stets eigentlich mehr um Temperaturen, die nicht über i75° hinausgingen (amerikanisches Patent 1 472 7,40, S. i, Zeilen 67 bis 85). Nur in Ausnahmefällen, wie z. B. dein der deutschen Patentschrift 4e+945- (S. i, Zeile 26), kommt ein Abschrecken auch auf etwas höhere Temperaturen in Frage. Hier handelt es sich aber um einen Sonderfall, weil nur bei den für die Kolbenherstellung von vornherein unbrauchbaren Aluminium-Zink-Legierungen ein Zerfall in duktile Kristallarten beabsichtigt ist.
• Völlig neuartig ist vorliegendes Verfahren aber insofern, als nicht eigentlich die thermischen Eigenschaften verbessert werden sollen, wenn die Erhaltung der Härte naturgemäß auch in dieser Richtung liegt und für den praktischen Betrieb wichtig ist, sondern weil vor allem durch ein ganz bestimmtes thermisches Behandlungsverfahren die Raumbeständigkeit von Kolben gewahrt sein soll.

Claims (2)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Verbesserung der Raumbeständigkeit von Leichtmetallkolben aus Aluminiumlegierungen im Betriebe, dad ch gekennzeichnet, d.aß die Kolben ei@ge Stunden bei Temperaturen von et@ 470 bis 53o° geglüht, darauf unmittelbar in Öl- oder Salzbädern auf Temperaturen von etwa Zoo bis
2. 2.I0° abgeschreckt, einige Stunden bei dieser Temperatur belassen und hierauf in beliebiger Weise bis auf Raumtemperatur abgekühlt ,*-ao-