DE4110145A1 - Verfahren zum formen einer aluminiumsilicium-legierung - Google Patents
Verfahren zum formen einer aluminiumsilicium-legierungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren
zur Herstellung einer Aluminiumsilicium-Legierung. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer Aluminiumsilicium-Legierung, in welcher feinkörniges Silicium
gebildet wird.
Im allgemeinen wird die Herstellung von Aluminiumlegierungen für
Fahrzeugteile, wie Kolben zur Verbrennung oder Verteiler für Ein-
und Auslässe über Druckguß ausgeführt, da der Druckguß für die
Massenproduktion geeignet ist und während der Herstellung Raum
erspart.
Herkömmlich wurden solche Aluminiumlegierungen durch Warmverformen
von Al-8Si-Legierung unter hohem Druck ausgeführt, um die Legierung
zu erstarren. Bei diesem Verfahren wird das Wärmeleitungsvermögen
zwischen einem Gußwerkzeug und der geschmolzenen
Legierung gesteigert, d. h., die Abkühlzeit der Legierung wird
kürzer und die Korngröße des in der Legierung enthaltenen Siliciums
kann so, verglichen mit dem herkömmlichen Standguß, 20 bis
30% feiner werden.
Andererseits sind Modifizierungsbehandlungen der geschmolzenen
Legierung bekannt, durch Zugabe eines Na, Sr, Sb und/oder Ca enthaltenden
Flußmittels die Korngröße des Siliciums zu reduzieren.
Im allgemeinen hat die Feinkörnigkeit des Siliciums einen großen
Einfluß auf die Ermüdungsbeständigkeit der Legierung. Z. B. wird
die Zugfestigkeit einer Aluminiumsilicium-Legierung größer, wenn
der eutektische Durchmesser des enthaltenen Siliciums kleiner
wird.
Aber beide der obenerwähnten Methoden haben Grenzen. Während des
Erstarrens kann eine Abkühlzeit einer unter Druck warmgeformten
Legierung in dicken Wandbereichen eines aus der Legierung geformten
Erzeugnisses nicht einfach verringert werden, im Vergleich zu
derjenigen in relativ dünnen Bereichen. Andererseits kann bei Anwendung
der Modifizierungsbehandlung die Korngröße des eutektischen
Siliciumdurchmessers (eutectic silicon diameter) erst
kontrolliert werden, wenn die Abkühlgeschwindigkeit der Legierung
relativ hoch ist. Daher ist die Modifizierungsbehandlung für
dicke Bereiche eines aus der Legierung geformten Erzeugnisses
nicht ausreichend. Ein mit Druckguß geformtes Legierungserzeugnis
kann eine sehr komplizierte Gestalt besitzen, und daher ist es
schwierig, ausreichend feine Siliciumpartikel überall im Legierungserzeugnis
zu gewährleisten.
Folglich wird die Korngröße der Siliciumkristalle grob, und Größe
und Verteilung der Siliciumkristalle variieren, abhängig von der
Dicke der Legierung. D. h., daß die Elemente der Legierung nicht
überall in der Legierung homogen verteilt werden können. Folglich
können die mechanischen Eigenschaften der Legierung, während der
Stabilisierung der Legierungsstruktur durch das bekannte Lösungsglühen
nicht erhöht werden, es sei denn, die Dauer des Lösungsglühens
wird verlängert.
Wenn zusätzlich eine Aluminitbeschichtung auf bestimmten Teilen
der Legierungsoberfläche durchgeführt wird, kann keine gleichmäßige
Dicke der Aluminitbeschichtung erzielt werden, da verschieden
große Siliciumkristalle in der Legierung verteilt sind.
Des weiteren wird die Oberfläche der Aluminitbeschichtung rauh,
da die Legierungsoberfläche porös ist, folglich kann die mechanische
Festigkeit der Legierung nicht erhöht werden.
Daher ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum Formen einer Aluminiumsilicium-Legierung bereitzustellen,
wobei feine Siliciumkristalle gleichmäßig über die gesamte
Dicke der Legierung verteilt sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses
mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Des weiteren ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zum Formen einer Aluminiumsilicium-Legierung mit signifikanter
Verringerung der Oberflächenporosität bereitzustellen.
Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Formen einer Aluminiumsilicium-Legierung bereitzustellen,
welche das Auftragen einer glatten Aluminitbeschichtung ermöglicht.
Um die zuvor erwähnten und andere Aufgaben zu lösen, umfaßt ein
Verfahren zum Formen eines Erzeugnisses aus einer Aluminiumsilicium-
Legierung die folgenden Schritte:
- - Zufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifizierung des Materials;
- - Warmformen des geschmolzenen Materials unter Druck, um die Abkühlgeschwindigkeit des Materials zu beschleunigen;
wobei der Modifizierungsschritt mit dem Schritt des Warmformens
zusammenwirkt, um zu ermöglichen, daß im wesentlichen feinkörniges
Silicium in das Material eingebaut wird.
Das Flußmittel enthält wenigstens ein Element der aus Na, Sr, Sb
und Ca bestehenden Gruppe.
Der Druck kann auf wenigstens 200 kg/cm² festgelegt werden.
Alternativ umfaßt ein Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium-
Legierungserzeugnisses die folgenden Schritte:
- - Hinzufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifizierung des Materials;
- - Gießen des Materials in ein vorgekühltes Werkzeug;
- - im wesentlichen gleichmäßiges Abkühlen des Materials in dem Werkzeug, um die Aluminiumsilicium-Legierung zu formen;
wobei der Modifizierungsschritt des geschmolzenen Materials mit
dem Abkühlungsschritt des Materials zusammenwirkt, um zu ermöglichen,
daß im wesentlichen feinkörniges Silicium in das Material
eingebaut wird.
Das Werkzeug kann eine Form, gebildet aus einer Cu-W-Legierung
umfassen, welche im wesentlichen die Wärme des Materials abführt,
die Form entspricht einem im wesentlichen dicken Bereich des Erzeugnisses.
Die Legierung kann durch Lösungsglühen stabilisiert werden. Alternativ
kann nach dem Erwärmen und der Bearbeitung der Legierung
eine Beschichtung aufgetragen werden. Das Beschichten kann durch
ein anoidisches Oxidationsverfahren ausgeführt werden und die Beschichtung
kann aus Aluminat bestehen.
Ein Werkzeug zum Formen eines Erzeugnisses aus einer
Aluminiumsilicium-Legierung umfaßt eine Form, gebildet aus einem
Cu-W-Legierungsmaterial, welche im wesentlichen die Wärme der
hineingegossenen geschmolzenen Legierung abführt, und umfaßt eine
Abkühleinrichtung zum Abkühlen des Werkzeuges und der geschmolzenen
Legierung, wobei die Form einem im wesentlichen dicken Bereich
eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses entspricht
und wobei die Abkühleinrichtung die geschmolzene Legierung im wesentlichen
gleichmäßig abkühlt.
Die Abkühleinrichtung kann als eine Wasserleitung ausgebildet
sein, welche zum gleichmäßigen Abkühlen der Form und der geschmolzenen
Legierung an die Form angeschlossen ist.
Die vorliegende Erfindung wird verständlicher aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung und durch begleitende Zeichnungen
bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung. Durch die Zeichnungen
ist jedoch nicht beabsichtigt, die Erfindung auf bestimmte
Ausführungsformen zu begrenzen, sie dienen nur der Erklärung und
dem Verständnis.
Fig. 1 Schnittansicht eines Werkzeuges zum Formen von Erzeugnissen
aus einer Aluminiumlegierung für charakteristische Versuche
zwischen Legierungen gemäß der vorliegenden Erfindung und
Legierungen, geformt durch herkömmliche Verfahren;
Fig. 2 graphische Darstellung, welche eine Beziehung zeigt zwischen
der Abkühlzeit und dem Dendriten Armabstand (DAA)
[dendrite arm spacing: DAS], welcher den Feinheitsgrad
einer aus AC8A-Legierung hergestellten Struktur angibt;
Fig. 3(a) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen
dem Druck und dem DAA zeigt, beim Warmformen ohne Modifizierung;
Fig. 3(b) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen
dem Druck und dem DAA zeigt, beim Warmformen mit Modifizierung;
Fig. 4(a) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen
dem Druck beim Warmformen und der Siliciumkorngröße
ohne Modifizierung zeigt; durchgeführt wurde;
Fig. 4(b) graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen
dem Druck beim Warmformen und der Siliciumkorngröße
mit Modifizierung zeigt;
Fig. 5 graphische Darstellung, welche eine Beziehung zwischen dem
DAA und der Siliciumkorngröße zeigt;
Fig. 6 Schnittansicht eines Werkzeuges gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 Schnittansicht entlang der Linie A-A aus Fig. 6.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, insbesondere
auf Fig. 1, welche ein Werkzeug zum Formen von Aluminiumsilicium-
Legierungserzeugnissen zeigt, bereitgestellt für charakteristische
Versuche zwischen Legierungen gemäß der vorliegenden
Erfindung und solchen des herkömmlichen Verfahrens. Eine geschmolzene
Legierung 20 wird zum Warmformen in eine Form 10 gegossen
und mittels eines Preßstempels 30 verdichtet, um die Legierung
zu verfestigen. Die Verfestigungstemperatur wird nahe dem
mittleren Bereich der Form 10 (1), nahe der Seitenwand der Form
10 (2) und an einem dazwischengelegenen Punkt (3) gemessen, jeder
Meßpunkt ist 35 mm über dem Boden der Form 10 angebracht. Die geschmolzene
Legierung 20 AC8A besitzt eine in der folgenden Tabelle 1
angegebene Zusammensetzung.
Material der geschmolzenen Legierung, welche eine obengenannte
chemische Zusammensetzung besitzt, wurde in einem Graphittiegel
geschmolzen. Dann wurde die geschmolzene Legierung für eine vorherbestimmte
Zeit stehengelassen. Ein Na-Flußmittel (50 ppm Na)
wurde unmittelbar nach dem Stehen zu der geschmolzenen Legierung
hinzugefügt, und die Mischung für 30 min so belassen. Auf diese
Weise wurde die Modifizierungsbehandlung der Legierung durchgeführt.
Die modifizierte Mischung wurde mit einer Temperatur von
720±15°C in ein Werkzeug gegossen. Die Temperatur des Werkzeuges
betrug 150±5°C. Die Legierung wurde unter den in der folgenden
Tabelle 2 angegebenen Bedingungen warmgeformt.
Der Feinheitsgrad der Kristalle in der warmgeformten Legierung
wurde mittels Bildanalyse des Dendriten Armabstandes (DAA) an den
vorhergehend genannten drei Punkten in der Legierung gemessen.
Der DAA hat bekannte Eigenschaften, welche der Abkühlzeit der Legierung
entsprechen. Fig. 2 zeigt eine Beziehung zwischen dem DAA
und der Abkühlzeit für AC8A.
Die Fig. 3(a) und 3(b) weisen auf eine Beziehung zwischen den
DAA und dem Druck beim Warmformen hin. 3(a) zeigt die Ergebnisse,
wenn keine Na-Behandlung durchgeführt wurde (Proben Nr. 1 bis 4),
und 3(b) zeigt die Ergebnisse von Proben, an welchen eine
Na-Behandlung durchgeführt wurde (Proben Nr. 5 bis 8). Im folgenden
wird auf diese Figuren Bezug genommen, der DAA wird bei einem
Druck von 500 kg/cm² konstant (10 bis 22 µm), unabhängig ob
eine Natriumbehandlung durchgeführt wurde oder nicht. Des weiteren
wird der Unterschied zwischen einem DAA-Wert, der an den
Punkten 1 und 3 gemessen wurde, mit höheren Drücken kleiner.
D. h., die Ergebnisse weisen darauf hin, daß ein zeitlicher Unterschied
beim Abkühlen der Legierung, abhängig von der Meßposition,
ausgeschlossen werden kann. Folglich kann die Struktur eines Legierungserzeugnisses
durch einen hohen Druck homogenisiert werden.
Tabelle 3 zeigt eine Abkühlzeit, welche aus dem DAA berechnet
wurde, welcher durch Warmformen durch Schwerkraft (gravity
forging) nach der Druckmethode der vorliegenden Erfindung gewonnen
wurde.
Aus der obengenannten Tabelle 3 zeigt sich, daß in einem mittleren
Bereich der Legierung die Abkühlgeschwindigkeit bei der Legierung
gemäß dem Warmformen unter Druck ungefähr 50mal höher als
diejenige einer Legierung gemäß des Warmverformens, und ist nahe
des Umfanges der Legierung drei- bis viermal so hoch. Die Abkühlgeschwindigkeit
wurde nicht wesentlich von der Na-Behandlung
beeinflußt.
Die Fig. 4(a) und 4(b) zeigen eine Beziehung zwischen dem
Druck beim Warmformen und einer Siliciumkorngröße, Fig. 4(a)
zeigt die Ergebnisse, wenn keine Natriumbehandlung durchgeführt
wurde (Probe Nr. 1 bis 4) und Fig. 4(b) zeigt die Ergebnisse,
wenn eine Natriumbehandlung durchgeführt wurde (Probe Nr. 5 bis
6). Bei Durchführung der Modifizierungsbehandlung mit Natrium
wird die Korngröße des Siliciums bei höherem Druck etwa 10 µm
kleiner. Wurde die Modifizierungsbehandlung mit Natrium nicht
durchgeführt, ist die Korngröße des Siliciums nahe dem mittleren
Bereich der Legierung (ungefähr 20 µm) bei im wesentlichen hohem
Druck (d. h. 2000 kg/cm²) relativ groß, obwohl die Korngröße
dazu neigt, mit ansteigendem Druck feiner zu werden. Das heißt,
die Modifizierungsbehandlung der Legierung mit einem Natriumflußmittel
ist eine im wesentlichen wirkungsvolle Behandlung zur Erzielung
eines feinkörnigen Siliciums in der Legierung bei relativ
geringem Druck (d. h. bei relativ langsamem Abkühlen), verglichen
mit unbehandelten Warmformen. Wurde nur die Na-Behandlung durchgeführt
(d. h. der Druck ist Null), wird eine Feinkörnigkeit nur
an Stellen erzielt, an denen das Abkühlen schnell durchgeführt
wird (d. h. am Meßpunkt 3). Folglich ist eine Modifizierungsbehandlung
mit Natrium zusammen mit dem Warmformen unter Druck sehr
wirkungsvoll zur Erzielung einer Feinkörnigkeit des Siliciums,
unabhängig von der Position in der Legierung.
Bezug nehmend auf Fig. 5, welche eine Beziehung zwischen dem DAA
und der Siliciumkorngröße zeigt, ist die Natriumbehandlung am
wirkungsvollsten, wenn der DAA weniger als 25 µm beträgt.
Jedoch wird der Unterschied des Einflusses auf die Feinheit
behandelter und unbehandelter Fälle gering, wenn der DAA mehr als
25 und weniger als 10 µm beträgt. Dieser Bereich des DAA kann
durch Warmformen unter Druck erzielt werden. Daher ist das
gleichzeitige Anwenden von hohem Druck beim Warmformen mit der
Modifizierungsbehandlung durch das Na-Flußmittel für die Feinheit
des Siliciums verglichen mit den konventionellen Methoden am
wirkungsvollsten, z. B. Warmformen unter Schwerkraft ohne
Modifizierung, Warmformen unter Schwerkraft mit Modifizierung
oder Warmformen unter Druck ohne Modifizierung.
Wie oben erwähnt, ist es bekannt, daß die Feinheit des Siliciums
einen Grad der Ermüdungsbeständigkeit der Legierung signifikant
beeinflußt. Daher wurden Ermüdungsversuche an der Legierung mit
der obengenannten Zusammensetzung durchgeführt, welche nach dem
Verfahren der vorliegenden Erfindung und nach konventionellen
Verfahren warmgeformt wurde. In den Versuchen wurde die Legierung
bei 510°C 1,5 h lösungsgeglüht, dann wurde die Legierung bei 200°C
6 h stehengelassen. Die Proben für die Versuche wurden an dem
Punkt 1 nahe dem mittleren Bereich des Legierungserzeugnisses
entnommen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 4 dargestellt.
Aus den obigen Ergebnissen zeigt sich, daß die Zugfestigkeit
eines Legierungserzeugnisses durch das Warmformen unter Druck zusammen
mit der Natriummodifizierung gemäß der vorliegenden Erfindung
wesentlich gesteigert werden kann.
Während die zuvor erwähnten Beispiele verschiedene Vergleiche
zwischen der vorliegenden Erfindung und dem konventionellen Warmformen
zeigt, ist das Verfahren der Erfindung nicht auf den Gebrauch
von Na als Flußmittel begrenzt, es können auch andere Elemente
zur Modifizierung benutzt werden, wie z. B. Sr, Sb oder Ca.
Im folgenden wird auf die Fig. 6 Bezug genommen, welche ein Werkzeug
60 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt. Ein erster Abschreckblock 61, angebracht an einen
Flächenbereich (land portion) des Werkzeuges, welcher einem im wesentlichen
dicken Bereich des Legierungsartikels entspricht, und
ein zweiter Abschreckblock 62 , angebracht an einem Zapfenlochbereich
(pin hole portion) des Werkzeuges, sind aus einem
Cu-W-Legierungsmaterial gebildet, welches eine gute Wärmeleitfähigkeit
besitzt. Eine Rückplatte 63 einer Form M ist aus Cu gebildet.
Ein Eingußwerkzeug 64 wird aus Keramiken gebildet, welche
gute Isolationseigenschaften besitzen, und andere Bauteile werden
aus Fe-Legierungsmaterialien gebildet. Die Oberfläche der Form M
wird an Stellen, an denen sie die flüssige Aluminiumlegierung berührt,
zum Schutz der Formoberfläche mit einem Formdeckmaterial
überzogen, welches schwer zu benetzen und wärmeleitfähig ist, wie
z. B. ein W₂C-Material. Ein Kern N ist in der Form M angebracht.
Eine Kühlmittelleitung 65 zum Zuführen einer vorherbestimmten
Menge Kühlwassers ist mit der Rückplatte 63 verbunden. Das Zuführen
wird begonnen, bevor die geschmolzene Legierung in die Form
gegossen wird und beendet, bevor das Werkzeug geöffnet wird. Da
der Flächenbereich und der Zapfenlochbereich (im wesentlichen
dicker Bereich) des Legierungserzeugnisses wegen der, aus einem
Cu-W-Material gebildeten Abschreckblöcke 61 und 62, einen erhöhten
thermischen Austauschwirkungsgrad besitzen, können diese Bereiche
und ein Randbereich (skirt portion) des Legierungserzeugnisses
(schmaler Bereich), gebildet aus einem Fe-Material,
gleichmäßig abgekühlt werden. Ein Bereich der geschmolzenen Legierung
an dem Zuführungsbereich erstarrt langsamer als der Flächenbereich,
da das Eingußwerkzeug 64, aus einer Keramik, wie
z. B. Aluminiumtitanat, in der Form M an einem Bereich eingebaut
ist, welcher dem Zuführungsbereich entspricht.
Wird die, durch eine Na, Sb, Ca oder Sr enthaltendes Flußmittel,
modifizierte geschmolzene Aluminiumsilicium-Legierung (AC8A) in
das Werkzeug gegossen, zirkuliert die geschmolzene Legierung in
der Form M in Richtung der Linien A und B, wie in Fig. 7 dargestellt,
welche einen schematischen Ansichtsschnitt der Fig. 6
entlang der Linie A-A zeigt. Folglich kann eine gerichtete Erstarrung
der geschmolzenen Legierung durchgeführt werden, während
ein maximaler Abkühleffekt (d. h. ungefähr 15°C/s) erzielt wird.
Daher kann eine Feinkörnigkeit des Siliciums in dem gesamten Legierungserzeugnis
durch den synergetischen Abkühleffekt zur Homogenisierung
der Werkzeugtemperatur und durch die Modifizierung
mit dem Flußmittel erzielt werden. Aluminium-Legierungserzeugnisse,
welche wie oben beschrieben, geformt wurden, wurden aus
dem Werkzeug entnommen und für die folgenden Beispiele verwendet.
Ein Aluminium-Legierungserzeugnis, entnommen aus dem obengenannten
Werkzeug, wurde zum Lösungsglühen in einen Ofen mit einer
Atmosphäre von 500°C gesetzt. Nachdem sie für eine vorherbestimmte
Dauer belassen wurde, wurde die feste Lösung der Legierung
in ein Wasserbad gesetzt und bei 200°C 8 h getempert. Während
die Dauer des Lösungsglühens variiert wurde, wurden die mechanischen
Eigenschaften der erhaltenen Proben gemäß der vorliegenden
Erfindung und der konventionellen Weise verglichen. Die
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 dargestellt.
Die obengenannte Tabelle 5 zeigt, daß das gleichmäßige Abkühlen
und die Modifizierungsbehandlung die mechanischen Eigenschaften
der Legierung auch aufrechterhalten kann, wenn die Dauer des Lösungsglühens
auf nur 10 bis 15 min verkürzt wird.
Ermüdungsversuche wurden an den Legierungserzeugnissen aus
AC8A-Material, hergestellt nach beiden Verfahren, durchgeführt.
Das Material wurde zu einem Kolben geformt, und die maximale
Spannung wurde bei einem Stoß der Zahl 10⁷ gemessen. Die Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle 6 dargestellt.
Die Steifheit der Proben Nr. 1 und 2 verringert sich, wenn die
Dauer des Lösungsglühens verkürzt wird. Die Festigkeit der Proben
Nr. 3 bis 5 bleibt jedoch konstant. Daher kann die mechanische
Festigkeit eines Legierungserzeugnisses im wesentlichen durch
gleichmäßiges Abkühlen erhalten werden, unabhängig von der Dauer
des Lösungsglühens. Zudem kann die Steifheit einer gleichmäßig
abgekühlten Probe bis zu 40% gegenüber einer konventionell abgekühlten
Probe erhöht werden. Des weiteren kann die mechanische
Festigkeit eines Legierungserzeugnisses durch die Zugabe eines
Flußmittels, wie z. B. bei Probe Nr. 5, auf einen hohen Wert gehalten
werden. Daher kann das gleichmäßige Abkühlen und die Modifizierungsbehandlung
einer geschmolzenen Legierung synergetische
Effekte auf die Festigung der Legierungserzeugnisse ableiten.
An dem zuvor erhaltenen Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnis
wurde eine Oberflächenbehandlung durchgeführt. Die Oberfläche der
Legierungserzeugnisse wurden mit Aluminit durch das anodische
Oxidationsverfahren wie folgt beschichtet. Ein Kolbenmodell aus
einer Aluminiumsilicium-Legierung wurde in eine 28±2%ige
H₂SO₄-Lösung eingetaucht. Die Lösung besaß eine Temperatur von 4±1°C
und wurde einer Elektrolyse für 25 min bei einer Stromdichte
von 1,6 A/dm₂ unterworfen.
Die Rauheit der Aluminit-Beschichtung auf der Oberfläche des Erzeugnisses
wurde an verschiednen Punkten gemessen. Die Ergebnisse
werden in der folgenden Tabelle 7 dargestellt.
Die Ergebnisse zeigen, daß die Rauhheit der Aluminitbeschichtung
der Proben Nr. 4 bis 6 ungefähr ein Drittel geringer ist als bei
den anderen Proben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Feinkörnigkeit des
Siliciums über die Gesamtheit eines Erzeugnisses auf einer
Aluminiumsilicium-Legierung, mit verschiedenen Dicken, welche
verschiedene Abkühlzeiten erfordern, durch Warmformen unter Druck
mit Flußmittelmodifizierung erzielt werden. Folglich kann die
mechanische Festigkeit gegen die Ermüdung der Erzeugnisse
einheitlich im ganzen Erzeugnis gesteigert werden. Des weiteren
kann die Porosität eines Erzeugnisses durch Warmformen unter
Druck reduziert werden und so die mechanischen
Eigenschaften des Erzeugnisses noch weiter gesteigert werden.
Alternativ kann die Feinkörnigkeit des Siliciums auch durch Homogenisieren
des Unterschiedes der für das Abkühlen erforderlichen
Zeit erreicht werden. Wird die geschmolzene Legierung in ein
zuvor gleichmäßig gekühltes Werkzeug gegossen, wird die geschmolzene
Legierung schnell abgekühlt und die Modifizierungswirkung
durch hinzugefügtes Flußmittel mit dieser Abkühlung gekoppelt.
Daher kann die geschmolzene Legierung gleichmäßig durch
das gesamte Erzeugnis abgekühlt werden, und die Korngröße des Siliciums
kann einheitlich fein werden. Folglich werden die mechanischen
Eigenschaften signifikant gesteigert, und die Zeit für
das Lösungsglühen des Erzeugnisses kann beträchtlich verkürzt
werden. Demgemäß kann der Herstellungsschritt des Lösungsglühens
verkürzt, und die Ofenkosten für die Behandlung können reduziert
werden. Des weiteren kann das Erzeugnis wegen der Feinkörnigkeit
des in dem Erzeugnis enthaltenen Siliciums mit einem Beschichtungsmaterial,
wie z. B. Aluminit, mit im wesentlichen weniger
Oberflächenrauhheit beschichtet werden, als es bei dem früheren
Verfahren möglich war. Folglich können die Herstellungsschritte
für die Oberflächenbehandlung vereinfacht werden, die Zeit für
die Aluminitbehandlung verkürzt und die Herstellungskosten
weiter reduziert werden.
Da die vorliegende Erfindung in der Form von bevorzugten Ausführungsformen
offenbart wurde, um das Verständnis für die Erfindung
zu erleichtern, sollte anerkannt werden, daß die Erfindung auf
verschiedene Weise verkörpert werden kann, ohne von dem Prinzip
der Erfindung abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so aufgefaßt
werden, daß sie alle möglichen Ausführungsformen und Modifizierungen
zusätzlich zu den dargestellten Ausführungsformen, welche
verkörpert werden können, umfaßt, ohne von dem Prinzip der
Erfindung gemäß der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Claims (14)
1. Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses
gekennzeichnet durch
die folgenden Schritte:
- - Hinzufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifizierung dieses Materials;
- - Warmformen dieses geschmolzenen Materials unter Druck, um die Abkühlgeschwindigkeit dieses Materials zu beschleunigen;
wobei der Modifizierungsschritt mit dem Schritt des Warmformens
zusammenwirkt, um zu ermöglichen, daß im wesentlichen
feinkörniges Silicium in das Material eingebaut wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei dieses Flußmittel
wenigstens ein Element enthält, ausgewählt von der aus Na,
Sr, Sb und Ca bestehenden Gruppe.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei dieser Druck wenigstens 200 kg/cm²
beträgt.
4. Verfahren zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Hinzufügen eines Flußmittels zu einem geschmolzenen Legierungsmaterial zur Modifikation dieses Materials;
- - Gießen dieses Materials in ein vorgekühltes Werkzeug;
- - im wesentlichen gleichmäßiges Abkühlen dieses Materials in diesem Werkzeug, um diese Aluminiumsilicium-Legierung zu formen,
wobei dieser Modifizierungsschritt des geschmolzenen Materials
mit dem Schritt des Abkühlens dieses Materials zusammenwirkt,
um zu ermöglichen, daß im wesentlichen feinkörniges
Silicium in das Material eingebaut wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei dieses Werkzeug eine Form,
gebildet aus einem Cu-W-Legierungsmaterial umfaßt, welche im
wesentlichen die Wärme dieses Materials abführt, wobei diese
Form einem im wesentlichen dicken Bereich dieses Erzeugnisses
entspricht.
6. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei diese Legierung durch Lösungsglühen
stabilisiert wird.
7. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei diese Legierung, nach deren
Erwärmung und Verarbeitung beschichtet wird.
8. Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei dieses Flußmittel wenigstens
ein Element enthält, ausgewählt von der aus Na, Sr, Sb
und Ca bestehenden Gruppe.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei diese Legierung mit Aluminit
durch ein anodisches Oxidationsverfahren beschichtet
wird.
10. Werkzeug zum Formen eines Aluminiumsilicium-Legierungserzeugnisses,
gekennzeichnet durch
- - eine Form, gebildet aus dem Cu-W-Legierungsmaterial, welche im wesentlichen die Wärme einer darin hineingegossenen geschmolzenen Legierung abführt;
- - Abkühleinrichtung zum Abkühlen des Werkzeuges und der geschmolzenen Legierung;
wobei die Form einem im wesentlichen dicken Bereich eines
Aluminiumsiliciumerzeugnisses entspricht und die Abkühleinrichtung
die geschmolzene Legierung im wesentlichen gleichmäßig
abkühlt.
11. Werkzeug gemäß Anspruch 10, wobei diese Kühleinrichtung eine
Wasserleitung ist, anschließbar an diese Form zum gleichmäßigen
Abkühlen dieser Form und dieser geschmolzenen Legierung.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=26416719
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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