DE1558471A1 - Kupferlegierung fuer Ventilfuehrung - Google Patents

Description

• Kupferlegierung für Ventilführung, Mit der steigenden Beanspruchung der Verbrennungskraftmotore macht sich an den Enden der Ventilführungen immer mehr eine Abnutzungserscheinung bemerkbar,die darin besteht,dass die Innendurchmesser trompetenförmig abgenutzt werden.Diewe grscheinung ist komplexer Natur und man kann ihr nicht durch Steigerung der Härte begegnenv Bei der Suche nach geeigneten Werkstoffen wurde überraschend festgeatellt,dass Kupfer-Silizium-Legerungen,die für diesen Zweck an sich ungeeignet sind, durch Zusätze von Aluminium und Nickel in hohem Masse gegen "diese Art der Abnutzung beständig werden,obwohl jedes Element allein nicht wirksam wird: Erfindungsgemäss wird die Aufgabe,Werkstoffe für Ventilführungen von Verbrennungsmotoren,die neben der üblichen Gleitbeanspruchung auch dem Angriff von heissen blei-und schwefelhaltigen Gasen ausgesetzt sind,zu finden dadurch gelöet,dass Kupfer-Silizium-%egierungen mit 0,4 bis 29.5 9d Silizium-,--Aluminium von 0903 bis 6 °ö und Nickel von 0,8 bis 15 9d zulegiert'wird,wobei Kupfer als Rest noch bis zu t96 Beimengungen an E1een,Ohrom,Mangan,Schwefel, Pho spho r, Blei, Zimt, Zink, Kadmium und Arsen einzeln oder gemeinsam enthalten darf.Die Wirkung dieser Beimengungen ist nicht-gleichartig,ohne aber achädlich zu sein.
• Die Legierungen können wie üblich erschmolzen werden unter Zusatz von desoxydierend wirkenden Elementen Vorteilhaft werden-Vakuum-Schmelzöfen verwendet, Vergossen wird im Kokillen- oder Strangguas bezw. nach einem anderen geeigneten Verfahrene legierungen lassen sich gut warm und kaltverkneten.Me Warmumformungstemprratur liegt zwischen 800 und 980 00 je nach Höhe der legierungselementesDie Halbzeuge könnei4-bei-Verformung auf Strangpressen - -leich hinter der Fressmatrize in Wasser abgekühlt werden.In diesem Zustand sind die Halbzeuge weich und verformungsfähig.Nach dem Warmumformen können die ::alt)zeut;e bei Temperatureis zwischen 300 und 550 °C geglüht werden mit vor- oder nachgeschalteter Kaltverfestig.ing.Besonders günstige Ergebnisse, im Hinblick auf die bei Ven-tilfiiriru=i";Pn auftretende trompetenförmige Abnutzung,erzielt man,wenn man von gepressten Stangen mit einem kleinen Kalibrierzug ausgeht arid die Ventilführungen durch Fliesspressen herstellt.Bei dieser Art der Herstellung genügt eine Brinellhärte von 140 bis 220 Einheiten und es ist nicht notwendig,aber auch nicht schädlich,Die Härte durch zusntzliches und teueres Glühen auf an sich mögliche Werte bis zu 400 kp%mm2 anzuheben. Es ist sogar vorteilhaft,dass dieses Anlassen bei der Erwärmung im praktischen Betrieb @reschieYit, da durch das Anlassen eine geringe Schrumpfun- eintritt, die die Abnutzung in etwa kompensiert.Gleichzeiti ?_ wird auch die Wärmeleitfähigkeit verbessert.
• Die Erfindung sei an fol@yeridem Beispiel erlEutert : 3in Stranggussabschnitt mit 195 1,6 Silizium, 10 ;G Nickel, 4 ;@ Aluminium, Rest Kupfer mit 0,1 °!3 Eisen, 0,05 5'2 Chrom,0,1 96 Zink und 0,08 5ö Iiangan,wird bei 960 0C zu einer Stange von 18 mm Dmr. sofort in Wasser verpresst. Dann werden Butzen von entsprechendem Gewicht nach dem Fliesapressverfahren zu fast fertigen Ventilführungen verpresst.Die Härte liegt sehr @leichmässig über die Länge bei 170 kp/mm2.Nach der Fertigbearbeitung ist die Ventilführung bereits einbaufähig. Sie kann aber auch noch bis 15 Stunden bei 300 bis 550 oC,vorzugeweise 2 Stunden bei 450 oC,geglüht werden,wobei die Härte auf etwa 310 Einheiten ansteigt bei gleichzeitiger Zunahme der Wärmeleitfähigkeit.Während die Abnutzung bei einer reinen Kupfer-Silizium-Zegierung mit 195 96 Silizium bei 58A m liegt,beträgt die trompetenförmige Abnutzung bei der er-`findungegemäseen und nur fliesegepreosten Führung 4A. Ibl;ende Legierungen sind für den erfindungsgemässen Verwendungszweck geeignet t

  Nr. Si Al Ni Fe ar Irin 8 Pb Zn Cu

  1 094 0v03 0,8 09.9 0915 0,1 _ _ 0,1 R.

  2, 095 0t05 191 095 - - 092 _ _ @i

  3 0i6 091 193 _ - 095 092 _ _

  4 097 0,5 195 _ - _ 093 097 _

  5 0,8 1.2 3.0 0,05 092 _ - - _ 094

  6 190 2 4

  7 193 395 695 096 n

  8 195 4s55 8 091 1o1 098 _ _ _ o

  2 10 _ m - _ _

  10 29r5 6 15. 098 092

  Die wirkong der Aluminium- und Nickelgehalte ist nicht gleichmäseig::A1uniinium wirkt sieh bereits bei kleine: Gehalten gEhetig aua-gstegt bis. 2 o anium zwischen 2 und 4 % a=ä,hUrqd konstant zu bleiben und dann bis 6 % noch etwas anzustegen.hiekel, zeigt bei konstantem Aluminiumgehalt eine optimale Wirkung zwischen 5 und 10i6.

Claims (5)

1. Patentansprüche. 1. VerWenduntr vor Kupferlegierungen mit 0,03 96 bis 6 /o Aluminium,0,4 bis 2,5 % Silizium, 0,:3 bis 15 ß6 Nickel,Rest Kupfer für Ventilführungen von Verbrennungsmotoren, die einen hohen Abnutzungswiderstand ;regen eine trompetenförmige Aufweitung des Innendurchmessers aufweisen müssen.
2. 2. Kupferlegierungen nach Anspr. 1,dadurch gekennzeichnet, dass Kupfer Beimengungen an Eisen,Chrom,hiangan,Schwefel, Phosphor,plei,Zinn,Zink,Kadmium und Arsen einzeln oder gemeinsam bis zu 1 96 enthält.
3. 3. Kupferlegierungen nach Anspr. 1 und 2,dadurch gekennzeichnet.dass sie bei 800 bis 980 °C warmverfoiR werden und aus der Verformungshitze abgeschreckt werden.
4. 4.-Kupferlegierungen nach Anspr. 1 bis 3,dadurch gekennzeichnet,dass die daraus ,-gefertigten Ventilführungen fliessgepresst sind.
5. 5. Kupferlegierungen nach Anspr. 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet,dass nach dem Pressen eine bis zu 15 Stunden dauernde Glühung bei 300 bis 550 o0 stattfindet.