CH335922A - Method for pressing a sintered aluminum part into an aluminum alloy body with a melting interval - Google Patents

Method for pressing a sintered aluminum part into an aluminum alloy body with a melting interval

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CH335922A
CH335922A CH335922DA CH335922A CH 335922 A CH335922 A CH 335922A CH 335922D A CH335922D A CH 335922DA CH 335922 A CH335922 A CH 335922A
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sintered
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Irmann Roland Ing Dr
Hofmann Hans Ing Chem Dr
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Aluminium Ind Ag
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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
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    • C22C1/0416Aluminium-based alloys

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Description

  

  Verfahren zum Einpressen eines gesinterten     Aluminiumteils    in einen Körper  aus     Aluminiumlegierung    mit Schmelzintervall    Es ist ein Verfahren bekannt, nach welchem  Aluminiumkörper durch Zusammenpressen und Sin  tern von praktisch fettfreiem oder fettarmem     Alumi-          niumblättchenpulver    hergestellt werden. Solche Kör  per besitzen eine beachtliche Zugfestigkeit und eine  hohe Härte auch im geglühten Zustand; ausserdem  weisen sie eine gute Warmhärte auf. Einzelheiten  über das Verfahren sind in der Fachliteratur beschrie  ben worden und können auch dem Patentschrifttum  entnommen werden, z. B. den schweizerischen Patent  schriften     Nrn.    250118, 259878, 289775, 300665 und  304464.

   Aus preislichen oder technischen Gründen  hat man schon versucht, Verbundkörper aus dem  gesinterten Aluminiumwerkstoff und aus Aluminium  legierungen, die auf dem     Schmelzwege    erzeugt sind,  herzustellen. So ist im deutschen Bundespatent  Nr. 834793 ein Leichtmetallkolben für     Brennkraft-          maschinen    beschrieben, der an Stellen, die beson  deren thermischen Beanspruchungen ausgesetzt sind,  mit Teilen aus gesintertem Aluminiumwerkstoff ver  sehen ist. Die Verbindung zwischen der eigentlichen  Kolbenlegierung und den gesinterten Teilen soll durch  Zusammengiessen oder Zusammenpressen geschehen.

    Es kann andere Fälle geben, in denen Verbundkör  per aus     gesintertem    Aluminiumwerkstoff und     _    auf  dem     Schmelzwege    hergestellten Aluminiumlegierun  gen erwünscht sind; die     Aluminiumsinterkörper    müs  sen nicht in allen Fällen nach dem in den schwei  zerischen Patentschriften     Nrn.   <B>250118</B> und 259878  beschriebenen Verfahren hergestellt sein.  



  Es hat sich nun gezeigt, dass es äusserst schwierig  ist, nach den bekannten Verfahren des Giessens oder  Pressens unterhalb des     Schmelzpunktes    eine befrie  digende Verbindung zwischen den     Sinterteilen    und  der auf dem Schmelzwege gewonnenen Legierung zu    erzielen; dies ist vermutlich auf den hohen Oxyd  gehalt der     Aluminiumsinterkörper    zurückzuführen.  



  Vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf ein  neuartiges Verfahren zum Einpressen eines gesinter  ten Aluminiumteils in einen Körper aus Aluminium  legierung mit     Schmelzintervall.    Das Neue besteht       darin,    dass beim Einpressen des gesinterten Teils der  auf dem Schmelzwege erzeugte Körper aus Alumi  niumlegierung sich auf einer Temperatur zwischen  dem     Liquiduspunkt    und dem     Soliduspunkt    der Alu  miniumlegierung befindet, und zwar um einen Tempe  raturabstand unterhalb des     Liquiduspunktes    und  oberhalb des     Soliduspunktes,    der mindestens 25 %  des     Schmelzintervalles    der Aluminiumlegierung ent  spricht.

   Je nach den Umständen kann der     Sinterteil     im kalten oder erwärmten Zustand     eingepresst    wer  den. Vorzugsweise wählt man für den Körper aus  Aluminiumlegierung einen Temperaturbereich, der  sich erstreckt von einer Temperatur, die ungefähr in  der Mitte des     Schmelzintervalles    liegt, bis zu einer  Temperatur, die um 25     0/a    des     Schmelzintervalles     unter dem     Liquiduspunkt    liegt.

   Am besten arbeitet  man bei einer Temperatur etwa in der Mitte des       Schmelzintervalles.    Je höher die Temperatur des  Grundkörpers (des Körpers aus auf dem Schmelz  wege     hergestellten    Aluminiumlegierung), desto weni  ger warm braucht der einzupressende     Sinterteil    zu  sein.  



  Beim Einpressen ist es vorteilhaft, wenn eine  genügende gegenseitige Reibung und Verformung an  den in Berührung kommenden Oberflächen des  Grundkörpers und des     Sinterteils    stattfindet. Das       flachseitige    Einpressen einer dünnen Scheibe     grossen'     Durchmessers z. B. führt     nicht    zu einer guten Ver  bindung, denn es findet keine nennenswerte gegen  seitige Bewegung der Aluminiumlegierung des Grund-           körpers    und der mit ihr in     Berührung    gebrachten  Flachseite der     gesinterten    Scheibe statt, und am Um  fang der Scheibe ist die Reibung unbedeutend.

   Wer  den aber dicke, massive     Sinterteile        eingepresst,    so fin  det an den miteinander in Berührung kommenden  Stellen ein Fliessen und eine erhebliche Reibung,     ge-          gegebenenfalls    auch ein Stauchen statt, und es ent  steht bei Einhalten der richtigen Temperaturbedin  gungen eine gute, innige Verbindung zwischen Grund  körper und     Sinterteil.    Es empfiehlt sich, die     Sinter-          teile    so zu bemessen, dass das     Verhältnis    ihrer Dicke       zu    ihrer Breite bzw.

   zu     ihrem    Durchmesser (bei       Ovalformen    zu     ihrem    kleinsten Durchmesser) min  destens 2: 10 beträgt, wenn sie     flach        eingepresst     werden sollen;     beim        Einpressen    von     Sinterteilen    mit  solchen     Dimensionsverhältnissen    findet eine ausrei  chende gegenseitige Bearbeitung der     Verbindungs-          flächen    statt.  



  Die zweckmässigsten Arbeitsbedingungen werden  am einfachsten durch Versuche festgestellt. Ein nach  dem Einpressen vorgenommenes Lösungsglühen  zwecks     Härtens    der     Grundkörperlegierung    bewirkt  eine Diffusion von Legierungselementen in den     Sin-          terteil,    was eine weitere Verbesserung der Verbindung  zur Folge haben kann.

      <I>Beispiel</I>  Eine nicht erwärmte Rundscheibe von 8 mm  Dicke und 16 mm Durchmesser aus warmfestem, ge  sintertem     Reinaluminium    wird in einen auf 600  C  erwärmten Zylinder von 30 mm Höhe und 30 mm  Durchmesser aus gegossener      Y-Legierung     (einer  Legierung aus     handelsüblichem    Aluminium mit 4,5 0/0       Kupfer,        2%        Nickel        und        1,5%        Magnesium)        unter     einem Druck von ungefähr 1,5     t/cm2    so weit     einge-          presst,

      bis die obere     Scheibenfläche    sich in der glei  chen Ebene befindet wie die obere Fläche des Zylin  ders. Der     Soliduspunkt    der      Y-Legierung     liegt bei  550  C und der     Liquiduspunkt    bei 640  C,

   so dass  die angewandte Temperatur etwas über der Mitte des       Schmelzintervalles        liegt    (bei Einhalten     eines        Tempe-          raturabstandes        von        25%        des        Schmelzintervalles      90  C - liegt der anzuwendende Temperaturbereich  ungefähr     zwischen    572 und 618  C). Der Zylinder  ist in einem dickwandigen Gefäss aus warmfestem  Stahl angeordnet, und es wird ein im Gefäss satt  passender     Pressstempel    aus warmfestem Stahl für das  Einpressen benützt.

   Es wird eine innige Verbindung  der Rundscheibe mit dem Zylinder     (Grundkörper)     erzielt. Bei bekannten     Aluminiumkolbenlegierungen     sind die Temperaturverhältnisse beispielsweise die  folgenden:  
EMI0002.0058     
  
    Anzuwendender
<tb>  Legierung <SEP> Zusammensetzung <SEP> AI <SEP> mit <SEP>  /o <SEP> Schmelzintervall <SEP>   <SEP> C <SEP> Temperaturbereich
<tb>    <SEP> C <SEP> (ungefähr)
<tb>  18S <SEP> Cu <SEP> 4, <SEP> Ni <SEP> 2, <SEP> Mg <SEP> 0,5 <SEP> 507-638 <SEP> = <SEP> 131 <SEP> 540-605
<tb>  32S <SEP> Si <SEP> 12,5, <SEP> Mg <SEP> 1, <SEP> Cu <SEP> 0,9, <SEP> Ni <SEP> 0,9 <SEP> 532-571 <SEP> = <SEP> 39 <SEP> 542-561
<tb>  Leg.

   <SEP> 122 <SEP> Cu <SEP> 10, <SEP> Mg <SEP> 0,2 <SEP> 54<B>1</B>-627 <SEP> = <SEP> 86 <SEP> 563-605
<tb>  KS <SEP> 280 <SEP> Si <SEP> 20-22, <SEP> Cu <SEP> 1,5, <SEP> Mg <SEP> 1,5, <SEP> 520-700 <SEP> = <SEP> 180 <SEP> 565-655
<tb>  Fe <SEP> 0,6, <SEP> Ni<B>l,</B> <SEP> Cr <SEP> 0,2, <SEP> Sb <SEP> 0,15       Selbstverständlich können die angegebenen Min  dest- und Höchsttemperaturen in der Praxis nicht  auf den Grad genau eingehalten werden.  



  Obwohl die erwähnten Legierungen zu den warm  festen Legierungen gehören, ist die Anwendung des  erfindungsgemässen Verfahrens nicht auf solche Alu  miniumlegierungen beschränkt.  



  Der Ausdruck  auf dem Schmelzwege herge  stellt  in bezug auf die     Aluminiumlegierung    bedeutet,  dass diese nicht durch Sintern, sondern auf dem  üblichen Wege durch     Schmelzen    hergestellt worden  ist, worauf gegebenenfalls     eine    Knetbearbeitung, z. B.  durch Schmieden,     Strangpressen    oder Walzen, statt  gefunden haben kann. Dieser Ausdruck bedeutet also       nicht    eine     Einschränkung    auf     Gussstücke    aus Alu  miniumlegierungen.



  Method for pressing a sintered aluminum part into a body made of aluminum alloy with a melting interval A method is known according to which aluminum bodies are produced by pressing and sintering practically fat-free or low-fat aluminum flake powder. Such Kör have a considerable tensile strength and a high hardness even in the annealed state; they also have good hot hardness. Details of the method have been described in the literature and can also be found in the patent literature, e.g. B. Swiss patent documents nos. 250118, 259878, 289775, 300665 and 304464.

   For price or technical reasons, attempts have already been made to produce composite bodies from the sintered aluminum material and from aluminum alloys that are produced by melting. For example, in German Federal Patent No. 834793, a light metal piston for internal combustion engines is described, which is provided with parts made of sintered aluminum material in places that are particularly exposed to thermal stresses. The connection between the actual piston alloy and the sintered parts should be done by casting or pressing together.

    There may be other cases in which composite bodies made of sintered aluminum material and aluminum alloys made by melting are desired; The sintered aluminum bodies do not have to be manufactured in all cases using the process described in Swiss patent specifications Nos. 250118 and 259878.



  It has now been shown that it is extremely difficult to achieve a satisfactory connection between the sintered parts and the alloy obtained by melting using the known methods of casting or pressing below the melting point; this is probably due to the high oxide content of the aluminum sintered bodies.



  The present invention relates to a novel method for pressing a sintered aluminum part into a body made of aluminum alloy with a melting interval. The novelty is that when the sintered part is pressed in, the aluminum alloy body produced by the melting path is at a temperature between the liquidus point and the solidus point of the aluminum alloy, namely by a temperature distance below the liquidus point and above the solidus point, which at least 25% of the melting range of the aluminum alloy corresponds.

   Depending on the circumstances, the sintered part can be pressed in when it is cold or heated. A temperature range is preferably chosen for the body made of aluminum alloy which extends from a temperature which is approximately in the middle of the melting range to a temperature which is 25 ° / a of the melting range below the liquidus point.

   It is best to work at a temperature roughly in the middle of the melting range. The higher the temperature of the base body (the body made of aluminum alloy produced by melting), the less warm the sintered part to be pressed needs to be.



  When pressing in, it is advantageous if there is sufficient mutual friction and deformation on the surfaces of the base body and the sintered part that come into contact. The flat-sided pressing in of a thin disc of large 'diameter z. B. does not lead to a good connection, because there is no significant reciprocal movement of the aluminum alloy of the base body and the flat side of the sintered disc brought into contact with it, and the friction around the disc is insignificant.

   If, however, thick, solid sintered parts are pressed in, there will be flow and considerable friction, possibly also compression, at the points that come into contact with one another, and if the correct temperature conditions are maintained, a good, intimate connection is created between Basic body and sintered part. It is advisable to dimension the sintered parts so that the ratio of their thickness to their width or

   to their diameter (for oval shapes to their smallest diameter) is at least 2:10 if they are to be pressed flat; When sintered parts with such dimensional relationships are pressed in, there is sufficient mutual processing of the connecting surfaces.



  The easiest way to determine the most suitable working conditions is through experiments. A solution heat treatment carried out after pressing in for the purpose of hardening the base alloy causes a diffusion of alloying elements into the sintered part, which can result in a further improvement of the connection.

      <I> Example </I> An unheated round disk 8 mm thick and 16 mm in diameter made of heat-resistant, sintered pure aluminum is placed in a cylinder 30 mm high and 30 mm in diameter made of cast Y-alloy (an alloy made of commercially available aluminum with 4.5% copper, 2% nickel and 1.5% magnesium) pressed in under a pressure of around 1.5 t / cm2 so far,

      until the upper disk surface is in the same plane as the upper surface of the cylinder. The solidus point of the Y alloy is 550 C and the liquidus point 640 C,

   so that the temperature used is slightly above the middle of the melting range (if a temperature difference of 25% of the melting range 90 C is maintained - the temperature range to be used is approximately between 572 and 618 C). The cylinder is arranged in a thick-walled vessel made of heat-resistant steel, and a press ram made of heat-resistant steel that fits snugly in the vessel is used for the pressing.

   An intimate connection between the circular disk and the cylinder (base body) is achieved. In known aluminum piston alloys, the temperature conditions are, for example, the following:
EMI0002.0058
  
    Applicable
<tb> alloy <SEP> composition <SEP> AI <SEP> with <SEP> / o <SEP> melting interval <SEP> <SEP> C <SEP> temperature range
<tb> <SEP> C <SEP> (approximately)
<tb> 18S <SEP> Cu <SEP> 4, <SEP> Ni <SEP> 2, <SEP> Mg <SEP> 0.5 <SEP> 507-638 <SEP> = <SEP> 131 <SEP> 540 -605
<tb> 32S <SEP> Si <SEP> 12.5, <SEP> Mg <SEP> 1, <SEP> Cu <SEP> 0.9, <SEP> Ni <SEP> 0.9 <SEP> 532- 571 <SEP> = <SEP> 39 <SEP> 542-561
<tb> Leg.

   <SEP> 122 <SEP> Cu <SEP> 10, <SEP> Mg <SEP> 0.2 <SEP> 54 <B> 1 </B> -627 <SEP> = <SEP> 86 <SEP> 563- 605
<tb> KS <SEP> 280 <SEP> Si <SEP> 20-22, <SEP> Cu <SEP> 1.5, <SEP> Mg <SEP> 1.5, <SEP> 520-700 <SEP> = <SEP> 180 <SEP> 565-655
<tb> Fe <SEP> 0.6, <SEP> Ni <B> l, </B> <SEP> Cr <SEP> 0.2, <SEP> Sb <SEP> 0.15 Of course, the specified min In practice, minimum and maximum temperatures are not precisely adhered to.



  Although the alloys mentioned belong to the heat-resistant alloys, the application of the method according to the invention is not limited to such aluminum alloys.



  The expression on the melting path Herge provides in relation to the aluminum alloy means that this has not been produced by sintering, but in the usual way by melting, whereupon a kneading process, e.g. B. by forging, extrusion or rolling, may have taken place. This expression does not mean a restriction to castings made of aluminum alloys.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Verfahren zum Einpressen eines gesinterten Alu miniumteils in einen Körper aus Aluminiumlegie rung mit Schmelzintervall, dadurch gekennzeichnet, dass der auf dem Schmelzwege erzeugte Körper aus Aluminiumlegierung sich beim Einpressen des ge sinterten Teils auf einer Temperatur zwischen dem Liquiduspunkt und dem Soliduspunkt der Aluminium legierung befindet, und zwar um einen Temperatur abstand unterhalb des Liquiduspunktes und oberhalb des Soliduspunktes, A method for pressing a sintered aluminum part into a body made of aluminum alloy with a melting interval, characterized in that the body made of aluminum alloy produced on the melting path is at a temperature between the liquidus point and the solidus point of the aluminum alloy when the sintered part is pressed in, namely by a temperature difference below the liquidus point and above the solidus point, der mindestens 25% des Schmelz- intervalles der Aluminiumlegierung entspricht. UNTERANSPRÜCHE 1. which corresponds to at least 25% of the melting range of the aluminum alloy. SUBCLAIMS 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Körper aus Aluminiumlegie rung sich in einem Temperaturbereich befindet, der sich erstreckt von einer Temperatur, die ungefähr in der Mitte des Schmelzintervalles liegt, bis zu einer Temperatur, die um 25% des Schmelzintervalles un- ter dem Liquiduspunkt liegt. 2. Method according to patent claim, characterized in that the body made of aluminum alloy is in a temperature range which extends from a temperature which is approximately in the middle of the melting range to a temperature which is 25% below the melting range the liquidus point. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Körper aus Aluminiumlegie rung sich auf einer Temperatur etwa in der Mitte des Schmelzintervalles befindet. 3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke eines flach einzupressenden Sinterteils zu seiner Breite min destens 2:10 beträgt. 4. Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver hältnis der Dicke eines flach einzupressenden Sinter teils zu seiner Breite mindestens 2 : 10 beträgt. 5. Method according to claim, characterized in that the body made of aluminum alloy is at a temperature approximately in the middle of the melting range. 3. The method according to claim, characterized in that the ratio of the thickness of a sintered part to be pressed flat to its width is at least 2:10. 4. The method according to claim and sub-claim 1, characterized in that the ratio of the thickness of a sinter to be pressed flat to its width is at least 2: 10. 5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Verhältnis der einzupressenden Höhe des Sinterteils zur Breite der einzupressenden Stirnfläche mindestens 2 : 10 beträgt. 6. Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ver hältnis der einzupressenden Höhe des Sinterteils zur Breite der einzupressenden Stirnfläche mindestens 2 : 10 beträgt. Method according to patent claim, characterized in that the ratio of the height of the sintered part to be pressed in to the width of the end face to be pressed in is at least 2:10. 6. The method according to claim and sub-claim 1, characterized in that the ratio of the height of the sintered part to be pressed in to the width of the end face to be pressed in is at least 2:10.
CH335922D 1955-07-01 1955-07-01 Method for pressing a sintered aluminum part into an aluminum alloy body with a melting interval CH335922A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2850557A1 (en) * 1977-11-29 1979-05-31 Itt Ind Gmbh Deutsche METHOD OF CONNECTING RING-SHAPED ELEMENTS

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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