DE4244502C1 - Zylinderkurbelgehäuse und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Zylinderkurbelgehäuse und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Zylinderkurbelgehäuse aus einem
untereutektischen Aluminiumwerkstoff mit gesondert ausge
führter Zylinderlaufbuchse sowie ein Verfahren zu dessen
Herstellung.
Derartige Zylinderkurbelgehäuse sind beispielsweise durch den
Aufsatz aus der DE-Z "technica", 1966, 15. Jahrgang, Heft Nr. 6
S. 501-515 bekannt.
Zylinderkurbelgehäuse aus untereutektischem Aluminiumwerk
stoff sind nicht geeignet, unmittelbar verschleißfeste
Zylinderlaufflächen auszubilden, die in Kombination mit
Kolbenringen aus Gußeisen ausreichend verschleißfest sein
könnten. Vielmehr ist es heute üblich, in derartige
Zylinderkurbelgehäuse Laufbuchsen aus Grauguß einzugießen
oder einzupressen, um die geforderte Verschleißfestigkeit
sicherzustellen. Im Hinblick auf ein Recycling der in
dieser Art hergestellten Zylinderkurbelgehäuse erschwert
es die Verwendung von eingegossenen Graugußbuchsen, ausge
diente Gehäuse einzuschmelzen und in die Aluminiumher
stellung zurückzuführen. Bei eingepreßten Graugußbuchsen
ist ein aufwendiges Ziehen der Buchsen erforderlich, bevor
es möglich ist, ausgemusterte Gehäuse einzuschmelzen und
so in den Aluininiumkreislauf zurückzuführen.
Werden die Gehäuse einschließlich der eisenmetallischen
Bestandteile geschreddert, so ist ein zusätzlicher
Separiervorgang vor dem Einschmelzen erforderlich.
Zylinderkurbelgehäuse aus untereutektischem Aluminiumwerk
stoff können weiterhin durch galvanisches Beschichten mit
verschleißfesten Zylinderlaufflächen versehen werden
(Markenname Nikasil). Hierzu ist eine galvanische Behand
lung mit einer größeren Anzahl von Reinigungs-,
Abdeck- und Tauchvorgängen erforderlich.
Neben den zuvor genannten Zylinderkurbelgehäusen sind auch
solche aus übereutektischen Aluminiumwerkstoff bekannt,
bei denen verschleißfeste Zylinderlaufflächen dadurch
hergestellt werden können, daß eingelagerte Primär
siliziumpartikel im Material durch Honen und Ätzen der
Zylinderlaufflächen teilweise freigelegt werden. Die ge
wünschte Recyclefähigkeit der Gehäuse ist hierbei gegeben.
Bezüglich der Verschleißfestigkeit ihrer Zylinderlauf
flächen bieten derartige Zylinderkurbelgehäuse gute Ergeb
nisse. Nachteilig bei Kurbelgehäusen dieser Art ist der
galvanische Vorgang zur Fertigstellung der Zylinderlauf
flächen.
Zylinderkurbelgehäuse mit einem Anteil an Siliziumpar
tikeln in den Zylinderlaufflächen können weiterhin in der
Weise hergestellt werden, daß vorgeformte Preßlinge aus
keramischen Faserkörpern vor dem Gießen in die Gießform
für das Zylinderkurbelgehäuse eingesetzt werden, wobei
beim Füllen der Gießform mit untereutektischem Aluminium
diese Formkörper infiltriert werden, so daß sich eine
faserhaltige Oberfläche in den Zylinderrohren ausbildet,
die die gewünschte Verschleißfestigkeit bietet. Nachteilig
ist hier das zusätzliche Herstellungsverfahren für die
gesondert herzustellenden Preßlinge.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zylinder
kurbelgehäuse aus untereutektischem Aluminium herzu
stellen, das eine verschleißfeste Oberfläche der Zylinder
rohre aufweist, unproblematisch recyclebar ist und in
bekannten für die Massenfertigung geeigneten Verfahrensab
läufen herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die
kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 6 gelöst, die u. a.
vorsehen, daß die Zylinderlaufbuchsen aus einer Aluminiumlegierung
mit einem Gehalt an SiC-Partikeln bestehen, wobei dieser Anteil zumindest
10% betragen sollte und bis auf 20% gesteigert werden kann.
Diese Zylinderlaufbuchsen mit den darin
verteilten Keramikpartikeln weisen damit eine bessere
Verschleißfestigkeit auf, als in einer über
eutektischen Legierung enthaltene Primärsiliziumpartikel
oder als die keramischen Fasern der von einer unter
eutektischen Legierung infiltrierten Formlinge. Gegenüber
bekannten Zylinderkurbelgehäusen weist das erfindungsge
mäße Gehäuse den Vorteil auf, daß die Herstellbarkeit wesentlich
vereinfacht ist und sich auf konventionelle Gießprozesse
beschränken kann.
In einer günstigen Ausführung der Erfindung kann für die
Zylinderkurbelgehäuse als solche eine günstig vergießbare
untereutektische Legierung verwendet werden.
Nach einem ersten bevorzugten Verfahren werden die
genannten Zylinderlaufbuchsen in das Zylinderkurbelgehäuse
eingegossen. In vorteilhafter Weise kann hierbei auf eine
Vorwärmung der Buchsen aufgrund der geringen Masse ver
zichtet werden, anders als dies z. B. bei Graugußbuchsen
der Fall ist. Es ist jedoch in einem zweiten günstigen
Verfahren auch ohne Nachteil möglich, Zylinderlaufbuchsen
der genannten Art in ein Zylinderkurbelgehäuse aus unter
eutektischem Aluminiumwerkstoff einzupressen oder einzu
schrumpfen.
Das Gießen des Zylinderkurbelgehäuses kann in günstiger
und einfacher Weise als reines Schwerkraftgießen erfolgen.
Dies ist beim Infiltrieren der genannten Preßlinge gemäß
dem Herstellungsverfahren nach dem Stand der Technik nicht
möglich.
Mit Ausnahme der die Verschleißfestigkeit herstellenden
SiC-Partikel kann die Aluminiumlegierung für die Zylinder
laufbuchsen identisch mit derjenigen des Zylinderkurbelge
häuses sein. Dies bedeutet, auch die Zylinderbuchsen sind
aus untereutektischem leicht gießbarem Material. Für das
Zylinderkurbelgehäuse selber können Legierung wie z. B.
AlSi6Cu4 oder AlSi9Cu3 verwendet werden. Die Partikelgröße
beträgt vorzugsweise 20 bis 60 µm.
Wenn ein Ein- bzw. Umgießen der separat hergestellten
Zylinderlaufbuchsen stattfindet, kann mittels der sich
einstellenden Wärmezufuhr zu den Zylinderlaufbuchsen
während des Gießens und während des Abkühlens des
Zylinderkurbelgehäuses zugleich eine Wärmebehandlung der
Zylinderlaufbuchsen bewirkt werden. Das Umgießen der
Zylinderlaufbuchsen kann ein Warmaushärten bewirken, mit
dem bekanntermaßen die mechanischen Eigenschaften ver
bessert, insbesondere die Härte gesteigert werden kann,
wenn eine Lösungsglühtemperatur in der Größenordnung von
530°C vorausgegangen ist.
Werden die Zylinderlaufbuchsen nach der alternativ ge
nannten Möglichkeit eingepreßt oder eingeschrumpft, ist in
vorteilhafter Weise eine völlig unabhängige separate
Wärmebehandlung der Zylinderlaufbuchsen zur Erreichung
des Optimums der mechanischen Eigenschaften möglich.
Das erfindungsgemäße Zylinderkurbelgehäuse zeichnet sich
gegenüber solchen mit GG-Laufbuchsen nach dem Stand der
Technik durch geringeres Gewicht, einfache Herstellbarkeit
und gute Recyclebarkeit bei guten Verschleißeigenschaften
der Zylinderlaufflächen aus.
Claims (10)
1. Zylinderkurbelgehäuse aus einem untereutektischen
Aluminiumwerkstoff mit gesondert ausgeführten
Zylinderlaufbuchsen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen aus einer Aluminium
legierung mit einem Gehalt an SiC-Partikeln bestehen.
2. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Gehalt an SiC-Partikeln mindestens 10%, vor
zugsweise bis zu 20% beträgt.
3. Zylinderkurbelgehäuse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe der SiC-Partikel zwischen 20 und 60 µm
liegt.
4. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als untereutektische Legierung für das Zylinder
kurbelgehäuse AlSi6Cu4 oder AlSi9Cu3 verwendet werden.
5. Zylinderkurbelgehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen ebenfalls aus einer unter
eutektischen Aluminiumlegierung bestehen.
6. Verfahren zur Herstellung von Zylinderkurbelgehäusen
aus einem untereutektischen Aluminiumwerkstoff mit
gesondert ausgeführten Zylinderlaufbuchsen nach einem
der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen aus einem Aluminiumwerk
stoff mit einem Gehalt von mindestens 10% und bis zu
20% SiC vollständig aus der Schmelze durch Gießen
hergestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen in das Zylinderkurbelge
häuse eingegossen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen in der Laufbahnoberfläche
eine ein Warmaushärten bewirkende Temperatur nach dem
Eingießen erreichen.
9. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen in das Zylinderkurbelge
häuse eingepreßt oder eingeschrumpft werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderlaufbuchsen vor dem Einpressen oder
Einschrumpfen einem Lösungsglühen unterzogen werden.
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