EP1126040A1 - Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to Process for producing a cooperating with a friction partner over a sliding surface
  • Metal component for a drive unit, especially an internal combustion engine the component to achieve a wear-resistant sliding surface is formed from an at least eutectic aluminum-silicon alloy.
  • a vane compressor is known from US Pat. No. 5,055,016 the component with friction-loaded sliding surfaces made of an aluminum-silicon alloy are formed, their silicon content in parts by weight between 12 - 20% is selected depending on the respective friction partner.
  • a compressor with a fixed one is known from EP 0 508 426 B1 Snail and a rotating snail, one of the snails from a hypereutectic aluminum-silicon alloy is formed, which in addition to copper and Magnesium alloy proportions further alloy elements from the IIIa group,
  • the IVa Group and the Va Group include high wear resistance to achieve a high strength of the component.
  • the invention has for its object a for a generic component inexpensive aluminum-Si alloy with regard to strength and high wear resistance to show, which also enables the sliding surface by a mechanical After-treatment qualitatively regarding strength and wear resistance increase.
  • the alloy according to the invention a selection of materials is desired Strength and relatively high wear resistance shown, the wear resistance by subsequently calibrating the respective sliding surface of the Component is increased by solidified embedding of the silicon particles.
  • the component can be made from an inventive one Alu-Si alloy can be produced by machining.
  • the component is used to achieve a wear-resistant sliding surface formed from an at least eutectic aluminum-silicon alloy.
  • the use is made using an inexpensive aluminum-Si alloy an aluminum-silicon-copper-magnesium alloy proposed with each a weight-based alloy content for silicon Si of 12 - 15% for copper Cu from 2.5% to 3.5% and magnesium Mg from 0.4% - 0.8%, the particle size for silicon is between 4 ⁇ m and 30 pm and also the sliding surface of the Component in the solid state is compressed by calibration.
  • the component can also be machined from the AlSiCuMg alloy according to the invention are produced.
  • the alloy according to the invention is preferably used in training a sprocket wheel or a gear wheel, and here again in particular for a valve control of an internal combustion engine for advantageous weight reduction.
  • the alloy according to the invention is further preferred by at least partially Use for a valve control shaft adjustment device, in particular in the design of a vane unit.
  • a housing of a valve control shaft adjusting device is integral with one Chain gear is formed by sintering.
  • the alloy according to the invention is suitable for a component that acts as a guide bush is designed for a gas exchange valve of an internal combustion engine.
  • Advantageous is here with the use of such guide bushings in an aluminum alloy designed cylinder head that both components essentially have the same coefficient of thermal expansion and thus increased tension are prevented.

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Abstract

Für ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles aus einer Aluminium-Silizium-Legierung für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine wird die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legierung vorgeschlagen mit jeweils einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Silizium Si von 12 - 15 %, für Kupfer Cu von 2,5 % - 3,5 % und Magnesium Mg von 0,4 % - 0,8 %, wobei die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 µ und 30 µm beträgt und die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf ein Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine, wobei das Bauteil zur Erzielung einer verschleißfesten Gleitfläche aus einer zumindest eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird.
Aus der US 5,055,016 ist beispielsweise ein Flügelzellen-Kompressor bekannt, bei dem Bauteile mit reibungsbeaufschlagten Gleitflächen aus einer Aluminium-Silizium-Legierung gebildet sind, wobei deren Silizium-Gehalt in Gewichtsanteilen zwischen 12 - 20 % in Abhängigkeit des jeweiligen Reibpartners gewählt ist.
Weiter ist aus der EP 0 508 426 B1 ein Kompressor bekannt mit einer feststehenden Schnecke und einer drehenden Schnecke, wobei eine der Schnecken aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet ist, die neben Kupfer und Magnesium-Legierungsanteilen weitere Legierungselemente aus der IIIa-Gruppe, der IVa-Gruppe sowie der Va-Gruppe umfasst um neben einer hohen Verschleißfestigkeit auch eine hohe Festigkeit des Bauteiles zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein gattungsgemäßes Bauteil eine hinsichtlich Festigkeit und hohem Verschleißwiderstand kostengünstige Alu-Si-Legierung aufzuzeigen, die es ferner ermöglicht, die Gleitfläche durch eine mechanische Nachbehandlung qualitativ bezüglich Festigkeit und Verschließwiderstand zu steigern.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legierung vorgeschlagen mit jeweils mit einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Silizium Si von 12 - 15 %, für Kupfer Cu von 2,5 - 3,5 % und Magnesium Mg von 0,4 - 0,8 %, wobei die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 µm und 30 µm beträgt, und die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.
Mit der erfindungsgemäßen Legierung ist eine Werkstoffauswahl von gewünschter Festigkeit und relativ hohem Verschleißwiderstand aufgezeigt, wobei der Verschleißwiderstand durch nachträgliches Kalibrieren der jeweiligen Gleitfläche des Bauteiles durch verfestigtes Einbetten der Silizium-Partikel gesteigert ist. In Ausgestaltung der Erfindung ist eine AlSiCuMg-Legierung mit Si = 14 %, Cu = 3 % und Mg = 0,6 % bevorzugt als Sinterwerkstoff zur Ausbildung des Bauteiles, wobei in der Gleitfläche die Partikelgröße von Silizium ca. 8 - 20 µm beträgt.
Gemäß einem anderen Herstell-Verfahren kann das Bauteil aus einer erfindungsgemäßen Alu-Si-Legierung mittels einer spanabhebenden Bearbeitung erzeugt sein.
Bevorzugte Anwendungsbeispiele für die erfindungsgemäße Alu-Si-Legierung sind in weiteren Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist im folgenden beschrieben.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine, wird das Bauteil zur Erzielung einer verschleißfesten Gleitfläche aus einer zumindest eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet.
Zur Erzielung eines Bauteiles von ausreichender Festigkeit und hohem Verschleißwiderstand mittels einer kostengünstigen Alu-Si-Legierung wird die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legierung vorgeschlagen mit jeweils einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Silizium Si von 12 - 15 % für Kupfer Cu von 2,5 % bis 3,5 % und Magnesium Mg von 0,4 % - 0,8 %, wobei die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 µm und 30 pm beträgt und ferner die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.
Als besonders vorteilhaft hat sich die AlSiCuMg-Legierung mit Si = 14 %, Cu = 3 % und Mg = 0,6 % erwiesen, insbesondere als Sinterwerkstoff zur Ausbildung des Bauteiles, wobei in der Gleitfläche die Partikelgröße von Silizium ca. 8 - 20 µm beträgt.
Weiter kann das Bauteil auch mittels einer spanabhebenden Bearbeitung aus der erfindungsgemäßen AlSiCuMg-Legierung erzeugt werden.
Die erfindungsgemäße Legierung findet bevorzugt Verwendung bei der Ausbildung eines Kettenzahnrades oder eines Zahnrades und hierbei wiederum insbesondere für eine Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine zur vorteilhaften Gewichtsreduzierung.
Weiter bevorzugt ist die erfindungsgemäße Legierung durch eine zumindest teilweise Verwendung für eine Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung, insbesondere in der Ausgestaltung einer Flügelzelleneinheit.
Eine bevorzugte Kombination beider vorgenannter Anwendungen ist dadurch erzielt, dass ein Gehäuse einer Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung integral mit einem Kettenzahnrad mittels Sintern ausgebildet ist.
Weiter bietet sich die erfindungsgemäße Legierung für ein Bauteil an, das als Führungsbuchse für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine gestaltet ist. Vorteilhaft ist hierbei mit einem Einsatz derartiger Führungsbuchsen in einem aus Aluminium-Legierung gestalteten Zylinderkopf, dass beide Bauteile im wesentlichen den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen und somit erhöhte Verspannung unterbunden sind.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine,
    wobei das Bauteil zur Erzielung einer verschleißfesten Gleitfläche aus einer zumindest eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gebildet wird,
    gekennzeichnet durch
    die Verwendung einer Aluminium-Silizium-Kupfer-Magnesium-Legierung mit jeweils einem gewichtsbezogenen Legierungsanteil für Silizium Si von 12 - 15 %, für Kupfer Cu von 2,5 % - 3,5 % und Magnesium Mg von 0,4 % - 0,8 %, wobei
    die Partikelgröße für Silizium zwischen 4 µm und 30 µm beträgt, und
    die Gleitfläche des Bauteiles im festen Zustand mittels Kalibrieren verdichtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    dass die AlSiCuMg-Legierung mit Si = 14 %, Cu = 3 % und Mg = 0,6 % als Sinterwerkstoff zur Ausbildung des Bauteiles dient, wobei
    in der Gleitfläche die Partikelgröße von Silizium ca. 8 - 20 µm beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil mittels einer spanabhebenden Bearbeitung aus der AlSiCuMg-Legierung hergestellt wird.
  4. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung als Ketten- oder Zahnrad, insbesondere in einer Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine.
  5. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine zumindest teilweise Verwendung in einer Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung, insbesondere Flügelzelleneinheit.
  6. Bauteil nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse einer Ventilsteuerwellen-Verstelleinrichtung integral mit einem Kettenzahnrad mittels Sintern ausgebildet wird.
  7. Bauteil nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Verwendung als Führungsbuchse für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine.
EP00126815A 2000-02-12 2000-12-07 Verwendung einer AlSiCuMg Legierung zur Herstellung eines mit einem Reibpartner über eine Gleitfläche zusammenwirkenden Metall-Bauteiles für ein Antriebsaggregat, insbesondere Brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP1126040B1 (de)

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