Verwendung von Aluminium-Sinter-Werkstoffen für auf Gleitung beanspruchte
Maschinenteile Für auf Gleitung beanspruchte Maschinenteile, insbesondere Kolben
und Lager, wurden bisher sowohl gegossene Aluminiumlegierungen als auch Reinaluminium-
oder Aluminiumlegierungsblättchenpulver, dem auch Siliziumpulver zugemischt sein
kann, verwendet. Auf Gleitung beanspruchte Maschinenteile aus gegossenen Legierungen
haben jedoch den Nachteil einer zu geringen Raumtemperaturhärte nach einer Warmbehandlung,
auf Gleitung beanspruchte Maschinenteile aus Blättchenpulver auch in Mischung mit
Siliziumpulver haben bei erhöhter Temperatur dagegen eine Härte, die in manchen
Fällen zu hoch ist, abgesehen davon, daß sie sich schwer durch Warmverformung herstellen
lassen. Insbesondere ist es auch bekannt, Gemische von Aluminiumblättchenpulver
und Siliziumpulver mit einem Anteil von mehr als 20% Siliziumpulver pulvermetallurgisch
zu verarbeiten. Aber auch die so erhaltenen Werkstücke besitzen die oben erwähnten
Nachteile einer zu hohen Härte und einer erschwerten Warmverformung.Use of aluminum sintered materials for those exposed to sliding
Machine parts For machine parts subject to sliding stress, especially pistons
and bearings, both cast aluminum alloys and pure aluminum
or aluminum alloy flake powder to which silicon powder can also be admixed
can, used. Machine parts made of cast alloys subject to sliding stress
however, have the disadvantage of a too low room temperature hardness after heat treatment,
Machine parts made of flake powder subject to sliding stress, also mixed with
Silicon powders, on the other hand, have a hardness at elevated temperature that is the same in some
Cases is too high, besides being difficult to produce by hot working
permit. In particular, it is also known to use mixtures of aluminum flake powder
and silicon powder with a proportion of more than 20% silicon powder by powder metallurgy
to process. But the workpieces obtained in this way also have those mentioned above
Disadvantages of too high a hardness and difficult hot deformation.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von verdüstern Aluminiumpulver
mit 20% und mehr Siliziumgehalt, das noch mit bei Aluminiumlegierungen üblichen
weiteren Legierungsbestandteilen legiert und/oder gemischt sein kann, zur Herstellung
von auf Gleitung beanspruchten Maschinenteilen durch intensive Warmverformung des
kaltgepreßten und gegebenenfalls gesinterten Pulvers, wobei die Werkstücke bei Raumtemperatur
die gleiche Härte vor und nach einer Warmbehandlung haben müssen, und außerdem eine
Warmhärte, die der der gegossenen Legierung gleicher Zusammensetzung entspricht.
Es hat sich nämlich gezeigt, daß Pulver, das aus gegossenen Aluminiumlegierungen
mit 20% und mehr Siliziumgehalt verdüst ist, die Vorteile des Blättchenpulvers bzw.
Aluminium-Silizium-Pulvergemisches, nämlich die gleiche Resthärte nach einer Warmbehandlung
wie vor derselben mit den Vorteilen der gegossenen Aluminiumlegierung, nämlich die
nicht zu hohen, aber doch ausreichende Warmhärte miteinander verbindet. Diese Eigenschaft
ist vor allem für pulvermetallurgisch hergestellte Lager erwünscht, weil durch die
höhere Schmiegsamkeit ein Ausgleich von örtlichen Störstellen erreicht wird. Weiterhin
zeichnen sich die erfindungsgemäß hergestellten Werkstücke durch eine außerordentlich
hohe Wechselfestigkeit aus, die darauf zurückgeführt wird, daß durch die erfindungsgemäße
Verwendung von verdüstern Aluminiumlegierungspulver eine weitaus feinere Verteilung
des Siliziums erreicht wird, als dies beim Mischen von Aluminium- und Siliziumpulver
der Fall wäre. Diese Eigenschaft ist besonders für Hochleistungslager außerordentlich
wichtig. Die Erfindung soll aber auch die Verwendung von solchen Legierungspulvern
umfassen, bei denen die daraus hergestellten Werkstücke hinsichtlich ihrer Warmhärte
mit gegossenen Legierungen nicht verglichen werden können, weil letztere gar nicht
herstellbar sind. Auch in diesem Fall hat das verdüste Pulver eine niedrigere Warmhärte
als Gemische gleicher Zusammensetzung aus mechanisch behandeltem Aluminiumpulver,
d. h. Blättchenpulver. Außerdem lassen sich diese Pulver, wenn sie kaltgepreßt und
gegebenenfalls gesintert sind, besonders gut warmverformen, z. B. strangpressen,
walzen und schmieden, wodurch die Herstellung auf Gleitung beanspruchter Maschinenteile
erheblich erleichtert wird.The invention relates to the use of atomized aluminum powder
with 20% and more silicon content, which is still common with aluminum alloys
further alloy components can be alloyed and / or mixed for production
of machine parts subject to sliding stress through intensive hot deformation of the
cold-pressed and optionally sintered powder, the workpieces at room temperature
must have the same hardness before and after heat treatment, and also one
Hot hardness that corresponds to that of the cast alloy of the same composition.
It has been shown that powder made from cast aluminum alloys
is atomized with 20% and more silicon content, the advantages of the flake powder resp.
Aluminum-silicon powder mixture, namely the same residual hardness after heat treatment
as before the same with the advantages of the cast aluminum alloy, namely the
not too high, but sufficient hot hardness. This attribute
is especially desirable for bearings produced by powder metallurgy, because through the
greater flexibility, compensation for local imperfections is achieved. Farther
the workpieces produced according to the invention are characterized by an extraordinary
high fatigue strength, which is attributed to the fact that by the invention
Use of atomized aluminum alloy powder a much finer distribution
of silicon is achieved than when mixing aluminum and silicon powder
would be the case. This property is extraordinary, especially for high-performance bearings
important. The invention is also intended to use such alloy powders
include, in which the workpieces produced therefrom with regard to their hot hardness
cannot be compared with cast alloys, because the latter cannot
can be produced. In this case too, the atomized powder has a lower hot hardness
as mixtures of the same composition of mechanically treated aluminum powder,
d. H. Rolling paper powder. In addition, these powders, if they are cold-pressed and
are optionally sintered, particularly good thermoforming, z. B. extrusion,
rolling and forging, which enables the manufacture of machine parts subject to sliding
is made much easier.
Auf Gleitung beanspruchte Maschinenteile aus verdüstern Aluminiumpulver
mit übereutektischem Siliziumgehalt haben darüber hinaus den Vorteil, daß sie im
Vergleich zum gegossenen Werkstoff, der praktisch keine Dehnung hat, eine Dehnung
von über 1% aufweisen, was ihre Verwendbarkeit erheblich erweitert.Machine parts made of dull aluminum powder subjected to sliding stress
with hypereutectic silicon content also have the advantage that they are in
Compared to the cast material, which has practically no elongation, an elongation
of over 1%, which considerably extends their usability.
Außerdem haben die Werkstoffe, die aus verdüstern Aluminiumlegierungspulver
durch Warmverformung hergestellt worden sind, den weiteren Vorteil, daß sie auch
bei Verformungsgraden über 1. : 22 ihre Festigkeit und Härte behalten. Im Gegensatz
dazu fallen diese Eigenschaften bei Körpern, die aus gegossenen
Legierungen
hergestellt worden sind, bei gleichen Verformungsgraden stark ab.Also, the materials have made of atomized aluminum alloy powder
have been produced by hot working, the further advantage that they are also
retain their strength and hardness at degrees of deformation above 1.: 22. In contrast
in addition, these properties fall in bodies that are cast from
Alloys
have been produced, with the same degrees of deformation.
Als Legierungsbestandteile bei der Herstellung von verdüstern Aluminiumlegierungspulver
kommen außer Silizium insbesondere Kupfer, Magnesium, Nickel, Blei, - Zinn und/oder
Cadmium in Betracht. Statt diese zusätzlichen Legierungsbestandteile bereits in
den erschmolzenen Ausgangswerkstoff vor der Verdüsung einzulegieren, kann man auch
dem Legierungspulver die Bestandteile Blei, Zinn, Mangan und/oder Cadmium oder weiteres
Silizium in Pulverform zusetzen und diese Mischung pulvermetallurgisch verarbeiten.
Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften können dem verdösten Pulver weitere an sich
bekannte nichtmetallische, die Gleiteigenschaften verbessernde Zusätze zugemischt
werden, z. B. Graphit, Oxyde, Sulfide oder Kunststoffe. Das verwendete, verdöste
Aluminiumlegierungspulver weist in bekannter Weise geringfügige Oxydgehalte auf.
Beispiel 1 Ein verdöstes Legierungspulver (mittlere Korngröße 0,042 mm) der Zusammensetzung
21% Si -1-1,5% Cu + 0,5% Ni -f- 1,0% Mg und einem Oxydgehalt von 2% wurde zu Bolzen
kalt gepreßt, die vorgewärmt bei einem Preßdruck von 6,5 t/cm2 (bei Blättchenpulver
gleicher Zusammensetzung betrug der Preßdruck 9,5 t/cm?) auf einer Strangpresse
zu Bändern von 20 - 3 mm verpreßt wurden (Verformungsgrad 1: 24). Diese Bänder wurden
anschließend in Stücke entsprechender Länge geschnitten und zu Halblagerschalen
geformt.As alloy components in the production of atomized aluminum alloy powder
In addition to silicon, copper, magnesium, nickel, lead, tin and / or come in particular
Cadmium into consideration. Instead of these additional alloy components already in
it is also possible to alloy the molten starting material before atomization
the alloy powder the components lead, tin, manganese and / or cadmium or others
Add silicon in powder form and process this mixture using powder metallurgy.
To improve the sliding properties, the dissolved powder can be further added
known non-metallic additives which improve the sliding properties are mixed in
be e.g. B. graphite, oxides, sulfides or plastics. That used, dozed off
In a known manner, aluminum alloy powder has slight oxide contents.
Example 1 A dissolved alloy powder (mean grain size 0.042 mm) of the composition
21% Si -1-1.5% Cu + 0.5% Ni -f- 1.0% Mg and an oxide content of 2% became bolts
cold pressed, which is preheated at a pressure of 6.5 t / cm2 (for flake powder
the same composition, the compression pressure was 9.5 t / cm?) on an extruder
were pressed into strips of 20-3 mm (degree of deformation 1: 24). These tapes were
then cut into pieces of appropriate length and made into half-bearings
shaped.
Ein Vergleich zwischen den aus verdüstern Pulver und Blättchenpulver
hergestellten Werkstoffen mit der entsprechenden Gußlegierung ergibt folgende Werte:
Legierungspulver Guß_
verdöst Blättchen- legierung
Pulver
Anlieferungshärte .. 117 120 100
Warmhärte 250° C 42 58 42
Resthärte ......... 117 120 83
Zugfestigkeit ...... 31 35 20
Dehnung . . . ...... . 1,2 0,2 0,2
Beispiel 2 Ein verdöstes Legierungspulver (mittlere Korngröße 0,042 mm) der Zusammensetzung
20% Si 1,0% Cu + 0,5% Ni + 1,0% Mg und einem Oxydgehalt von 2% wurde mit Silizium-
und Graphitpulver in solchen Mengen gemischt, daß der Gesamt-Silizium-Gehalt 30%
und der Graphitgehalt 3% betrug. Diese Mischung wurde zu Bolzen kalt gepreßt, vorgewärmt
und auf einer Strangpresse über einen Dorn zu Rohren verpreßt (Verformungsgrad 1
: 27). Die Rohre dienten als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Lagern. Bei
den Werkstücken betrug die Anlieferungshärte 105 kg/mm-', die Warmhärte bei 250°
C 36 kg/mm2 und die Resthärte 104 kg/mm2. Beispiel 3 Verdüstern Legierungspulver
der Zusammensetzung 24'% Si + 1,2% Cu + 1,0% Ni + 1,0'11/o Mg und einem Oxydgehalt
von 2% wurde Siliziumpulver in solchen Mengen beigemischt, daß der Gesamt-Siliziumgehalt
32% betrug. Diese Mischung wurde zu Ronden kaltgepreßt, bei 470°C gesintert und
in einem entsprechenden Gesenk zu Kolben geschmiedet. Bei diesen Kolben beträgt
die Anlieferungshärte 140 kg/mm2, die Warmhärte bei 250° C 25 kg/mm2 und die Resthärte
142 kg/mm2.A comparison between the materials made from atomized powder and flake powder with the corresponding cast alloy gives the following values: Alloy powder casting
dissolves flake alloy
powder
Delivery hardness .. 117 120 100
Hot hardness 250 ° C 42 58 42
Residual hardness ......... 117 120 83
Tensile strength ...... 31 35 20
Strain . . . ....... 1.2 0.2 0.2
Example 2 A dissolved alloy powder (mean grain size 0.042 mm) with the composition 20% Si 1.0% Cu + 0.5% Ni + 1.0% Mg and an oxide content of 2% was mixed with silicon and graphite powder in quantities such that that the total silicon content was 30% and the graphite content was 3%. This mixture was cold-pressed into billets, preheated and pressed into tubes on an extruder via a mandrel (degree of deformation 1: 27). The pipes served as the raw material for the manufacture of bearings. The delivery hardness of the workpieces was 105 kg / mm- ', the hot hardness at 250 ° C was 36 kg / mm2 and the residual hardness was 104 kg / mm2. Example 3 Atomizing alloy powder with the composition 24% Si + 1.2% Cu + 1.0% Ni + 1.0% Mg and an oxide content of 2% silicon powder was added in such amounts that the total silicon content was 32% % fraud. This mixture was cold-pressed into round blanks, sintered at 470 ° C. and forged into pistons in a corresponding die. The delivery hardness of these pistons is 140 kg / mm2, the hot hardness at 250 ° C is 25 kg / mm2 and the residual hardness is 142 kg / mm2.
Die nach den Beispielen 2 und 3 hergestellten Werkstücke können in
ihrer Warmhärte nicht mit einer gegossenen Legierung gleicher Zusammensetzung verglichen
werden, da eine solche Legierung auf dem Gießwege nicht herstellbar ist.The workpieces produced according to Examples 2 and 3 can be used in
their hot hardness is not compared with a cast alloy of the same composition
because such an alloy cannot be produced by casting.