Strangpressverfahren

Beschreibung

[0001] Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen durch Strangpressen einer Aluminiumlegierung, enthaltend mehr als 10 Gew.-% Si.

[0002] Es ist bekannt, Hohlprofile oder Rohre durch Strangpressen herzustellen. Solche Hohlprofile können eine oder mehrere Hohlkammern aufweisen. In der Auswahl der für das Strangpressen geeigneten Werkstoffe ist man jedoch begrenzt. Beispielsweise Aluminium in einer Reinheit von 99 bis 99,9 Gew.-% und Legierungen der Typen AlMgSi 0,5, AlMg1, AlCuMg1 sind dabei z.B. besonders für die Verarbeitung in Strangpressverfahren geeignet.

[0003] Die US 4,313,327 beschreibt die Herstellung von Hohlprofilen, enthaltend mehrere rohrförmige Durchflusskanäle, durch Strangpressen von Aluminiumlegierungen, wobei die Trennwand zwischen zwei benachbarten Durchflusskanälen jeweils die Kanäle verbindende Durchlassöffnungen aufweist. Solche Hohlprofile dienen im wesentlichen zur Leitung von Kühlmittel in Wärmetauschern.

[0004] In der Praxis besteht das Bedürfnis, aus hochfesten und insbesondere hochsiliciumhaltigen Aluminiumlegierungen Formkörper der eingangs genannten Art zur Verfügung zu haben, wobei diese Formkörper auch grosse Querschnittsflächen bezüglich des Materials aufweisen. Solche Formkörper wurden bis anhin insbesondere durch Giessen hergestellt.

[0005] Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen der eingangs genannten Art mit niedriger Porosität aus hochsiliciumhaltigen Aluminiumlegierungen zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, solche Hohlprofile auf einfache, schnelle und kostengünstige Weise in einem Arbeitsgang herzustellen.

[0006] Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass ein Pressbolzen aus einer Aluminiumlegierung, welche zu einem der Typen AlSi12, AlSi18, AlSi16, AlCuMgSi15-19, AlMgCuSi15-19 oder AlFeMgCuSi15-19 gehört, auf eine Temperatur von 300 bis 500 °C gebracht und durch Strangpressen bei einem Pressdruck von 30,3975 bis 354,6375 bar zu Hohlprofilen, enthaltend wenigstens eine zylindrische Lauffläche in Formrohrgestalt, verarbeitet wird, wobei die Profilgeschwindigkeit 0.5 bis 12 m/min beträgt.

[0007] Solche Hohlprofile können beispielsweise Formrohre, wie einfache Formrohre oder Formrohre mit Aussenprofilierung sein. Bevorzugt sind jedoch Hohlprofile mit wenigstens zwei Kammern in der Form von wenigstens zwei coaxial aneinandergereihten, verbundenen Formrohren oder auch von drei oder mehr gegeneinander versetzt aneinandergereihten, verbundenen Formrohren. Diese Hohlprofile können ebenfalls eine Aussenprofilierung aufweisen.

[0008] Demnach kann das Hohlprofil beispielsweise wenigstens zwei und zweckmässig zwei bis acht, bevorzugt zwei bis sechs und insbesondere vier zylindrische Laufflächen in Gestalt von aneinandergereihten, verbundenen Formrohren enthalten.

[0009] Typische Wandstärken der Formrohre können beispielsweise 5 mm bis 15 mm, zweckmässig 7 bis 13 mm und bevorzugt 8 bis 12 mm sein. An den Zwischenstegen zwischen den Formrohrteilen kann die Materialstärke von 5 bis 30 mm, zweckmässig 7 bis 26 mm und bevorzugt 8 bis 24 mm betragen. Die Durchmesser der Hohlkammern können beispielsweise 4 bis 12 cm, zweckmässig 6 bis 10 cm und vorzugsweise 6 bis 8 cm betragen.

[0010] Bei Hohlprofilen, die nach dem Verfahren gemäss vorliegender Erfindung hergestellt werden können, beträgt die Querschnittsfläche des Materials, d.h. der Aluminiumlegierung, wenigstens 15 cm² pro Formrohr, resp. zylindrische Lauffläche.

[0011] Weist das erfindungsgemäss hergestellte Hohlprofil beispielsweise zwei bis sechs zylindrische Laufflächen in Gestalt von verbundenen Formrohren auf, welche als Strangpresskörper ein Mehrkammerhohlprofil bilden, so kann die Querschnittsfläche des Materials, d.h. der Aluminiumlegierung, beispielsweise 30 cm² bis 240 cm² betragen.

[0012] Besonders bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen und insbesondere Mehrkammerhohlprofilen, die vier Kammern, resp. vier zylindrische Laufflächen, aufweisen. Die Querschnittfläche des Materials des Hohlprofils kann beispielsweise 75 bis 120 cm² betragen.

[0013] Die zylindrischen Laufflächen sind in ihrem Querschnitt bevorzugt rund oder annähernd rund, d.h. leicht oval.

[0014] Als Material oder Werkstoff zur Verpressung zu Hohlprofilen wird eine Aluminiumlegierung enthaltend mehr als 10 Gew.-% Si angewendet, wobei Aluminiumlegierungen enthaltend 12 bis 22 Gew.-% Silicium zweckmässig und Aluminiumlegierungen enthaltend 16 bis 18 Gew.-% Silicium bevorzugt sind.

[0015] Bevorzugt sind demnach hochsiliciumhaltige Aluminiumlegierungen und insbesondere eutektische und übereutektische Siliciumlegierungen.

[0016] Zu den bevorzugten Aluminiumlegierungen können beispielhaft folgende Typen genannt werden:
AlSi12, AlSi18, AlSi16, AlCuMgSi15-19, AlMgCuSi15-19, AlFeMgCuSi15-19.

[0017] Ebenfalls bevorzugt sind Aluminiumlegierungen, in denen die Siliciumpartikelgrösse Kleiner als 200 µm und insbesondere 5 bis 80 µm gross sind.

[0018] Bevorzugt werden Aluminiumlegierungen, die nur Spuren von Kupfer, oder Kupfer nur als begleitende Verunreinigung, oder einen Kupferanteil von 0,001 bis 1,5 Gew.-% enthalten.

[0019] Das erfindungsgemässe Verfahren wird derart ausgeführt, dass die Legierung hergestellt und in der Regel in die Form eines Barrens gegossen und gegebenenfalls geglüht wird.

[0020] Der Gussbarren kann dann in Pressbolzen aufgeteilt werden, und die Pressbolzen können falls erforderlich abgedreht werden.

[0021] Als Strangpressverfahren kann das direkte Strangpressen, das indirekte Strangpressen oder ein verwandtes Strangpressverfahren angewendet werden, wobei das direkte Strangpressen mit einem Kammer- oder Brückenwerkzeug bevorzugt ist.

[0022] Das Strangpressverfahren kann mit einer Profilgeschwindigkeit von z.B. 0,5 bis 12 m/min, zweckmässig von 1 bis 7 m/min und vorzugsweise mit 1,5 bis 5 m/min durchgeführt werden.

[0023] Die Temperatur der Pressbolzen während des Strangpressens kann beispielsweise bei 300 bis 500°C und zweckmässig bei 380 bis 480°C liegen.

[0024] Die Pressdrücke liegen bei 30,3975 bis 354,6375 bar (30 bis 350 kg/cm²), wobei 81,06 bis 283,71 bar (80 bis 280 kg/cm²) bevorzugt sind.

[0025] Nach dem Strangpressverfahren können die Hohlprofile, falls erforderlich, abgeschreckt, lösungsglühungsbehandelt, gereckt, gesägt, gerichtet und kalt bzw. warm ausgelagert werden.

[0026] Das erfindungsgemässe Verfahren kann vorteilhaft zum Strangpressen von Hohlprofilen wie Zylinderlaufbuchsen angewendet werden.

[0027] Die Hohlprofile können z.B. als Zylinderlaufbuchsen mit wenigstens einer Zylinderlauffläche, zweckmässig zwei bis acht, vorteilhaft zwei bis sechs und insbesondere vier Zylinderlaufflächen in Kolbenmaschinen, wie Verbrennungsmotoren mit Eigen- oder Fremdzündung, Kolbenkompressoren, Dampfmaschinen, Kolbenpumpen usw. eingesetzt werden.

[0028] Falls erforderlich können die Hohlprofile weiteren Bearbeitungsverfahren ausgesetzt werden. Beispielsweise können die Zylinderflächen von Zylinderlaufbuchsen durch mechanische und/oder chemische Verfahren bearbeitet werden. Beispielsweise können die Zylinderlaufbuchsen ausgedreht, geschliffen, geläppt oder gehont werden, oder die Zylinderlaufflächen können einem chemischen Prozess ausgesetzt werden, in dem die oberflächliche Aluminiumschicht um einige µm entfernt und die im Oberflächenbereich befindlichen Siliciumkristalle teilweise freigelegt werden.

[0029] Die Hohlprofile können dann beispielsweise als sogenannte nasse Zylinderbuchsen in Verbrennungsmotoren eingesetzt werden. Bevorzugt werden die Hohlprofile zur Herstellung von Zylinderblöcken eingesetzt, wobei das Hohlprofil einen integrierten Teil des Zylinderblockes darstellt. Der Zylinderblock wird durch Giessen mit Schwerkraft oder durch Druckguss hergestellt, wobei das Hohlprofil umgossen und im Gussmetall, in der Regel entlang den äusseren Seitenwänden ganz oder teilweise, eingebettet wird. Es entsteht dabei ein Zylinderblock als Gusstück, wobei das erfindungsgemäss hergestellte Hohlprofil die im Gusstück eingegossenen trockenen Zylinderlaufbuchsen bildet. Das den weiteren Teil des Zylinderblockes bildende Gussmetall ist beispielsweise von gleicher oder ähnlicher Zusammensetzung wie das entsprechende Hohlprofil.

[0030] Anhand der Figuren 1 bis 3 werden verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäss hergestellten Strangpressprofilen in der Draufsicht beschrieben.

Figur 1 zeigt die Draufsicht auf einen Formkörper, welcher als Zylinderlaufbuchsenteil z.B. in die Gussform für einen Zylinderblock eingesetzt werden kann. Dargestellt sind die Wände des Mehrkammerhohlprofils. Die einzelnen Kammern, resp. Zylinderlaufbuchsen, sind durch Stege, die während dem Strangpressen angelegt werden, verbunden.

Figur 2 zeigt die Draufsicht auf einen Formkörper gemäss Figur 1, wobei die Formrohre eine Aussenprofilierung aufweisen.

Figur 3 zeigt die Draufsicht auf einen Formkörper, wobei die einzelnen Kammern, resp. Zylinderlaufbuchsen, nicht in gerader Linie aneinander gereiht, sondern gegeneinander versetzt auf zwei Querachsen liegend angeordnet sind.

[0031] Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass an den Hohlprofilen visuell, auch bei einer Zuhilfenahme von optischen Geräten, keine Porosität erkennbar ist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Hohlprofilen durch Strangpressen einer Aluminiumlegierung, enthaltend mehr als 10 Gew.-% Si, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pressbolzen aus einer Aluminiumlegierung, welche zu einem der Typen AlSi12, AlSi18, AlSi16, AlCuMgSi15-19, AlMgCuSi15-19 oder AlFeMgCuSi15-19 gehört, auf eine Temperatur von 300 bis 500 °C gebracht und durch Strangpressen bei einem Pressdruck von 30,3975 bis 354,6375 bar zu Hohlprofilen, enthaltend wenigstens eine zylindrische Lauffläche in Formrohrgestalt, verarbeitet wird, wobei die Profilgeschwindigkeit 0.5 bis 12 m/min beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung 12 bis 22 Gew.-% Silicium und insbesondere 16 bis 18 Gew.-% Silicium enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Siliciumpartikel einer Grösse von kleiner als 200 µm enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Pressbolzens 380 bis 480 °C beträgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pressdruck 81,06 bis 283,71 bar beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilgeschwindigkeit 1 bis 7 m/min und insbesondere 1.5 bis 5 m/min beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlprofile durch direktes Strangpressen hergestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil mindestens zwei Kammern in Gestalt von aneinandergereihten, verbundenen Formrobren enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittfläche pro zylindrische Lauffläche wenigstens 15 cm² beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil in seiner Querschnittsfläche zwei bis sechs zylindrische Laufflächen aufweist, und die Querschnittsfläche des Materials des Hohlprofils 30 cm² bis 240 cm² beträgt.

Claims

1. Process for the production of hollow profiles by the extrusion of an aluminium alloy containing more than 10 % by weight Si, characterised in that an extrusion billet consisting of an aluminium alloy belonging to one of the types AlSi12, AlSi18, AlSi16, AlCuMgSi15-19, AlMgCuSi15-19 or AlFeMgCuSi15-19 is brought to a temperature of 300 to 500°C and is worked by extrusion at a pressure of 30.3975 to 354.6375 bar into hollow profiles containing at least one cylindrical working surface in the form of a section tube, the profile speed being 0.5 to 12 m/min.

2. Process according to claim 1, characterised in that the aluminium alloy contains 12 to 22 % by weight silicon and, in particular, 16 to 18 % by weight silicon.

3. Process according to claim 1, characterised in that the aluminium alloy contains silicon particles having dimensions of less than 200 µm.

4. Process according to claim 1, characterised in that the temperature of the extrusion billet is 380 to 480°C.

5. Process according to claim 1, characterised in that the pressure is 81.06 to 283.71 bar.

6. Process according to claim 1, characterised in that the profile speed is 1 to 7 m/min and, in particular, 1.5 to 5 m/min.

7. Process according to claim 1, characterised in that the hollow profiles are produced by direct extrusion.

8. Process according to claim 1, characterised in that the hollow profile contains at least two chambers in the form of section tubes arranged in a row and connected together.

9. Process according to claim 1, characterised in that the cross-sectional surface area per cylindrical working surface is at least 15 cm².

10. Process according to claim 1, characterised in that the hollow profile has two to six cylindrical working surfaces in its cross-sectional surface area, and the cross-sectional surface area of the material of the hollow profile is 30 cm² to 240 cm².

Revendications

1. Procédé de fabrication de profilés creux par extrusion d'un alliage d'aluminium contenant plus de 10 % en masse de Si, caractérisé en ce qu'une billette constituée par un alliage d'aluminium qui appartient à l'un des types AlSi12, AlSi18, AlSi16, AlCuMgSi15-19, AlMgCuSi15-19 ou AlFeMgCuSi15-19 est portée à une température de 300 à 500°C et est transformée par extrusion à une pression d'extrusion de 30,3975 à 354,6375 bar en profilés creux contenant au moins une glace de cylindre sous forme de tube façonné, la vitesse des profilés étant de 0,5 à 12 m/min.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium contient 12 à 22 % en masse de silicium et en particulier 16 à 18 % en masse de silicium.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage d'aluminium contient des particules de silicium d'une taille inférieure à 200 µm.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température de la billette est de 380 à 480°C.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pression d'extrusion est de 81,06 à 283,71 bar.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse des profilés est de 1 à 7 m/min et en particulier de 1,5 à 5 m/min.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les profilés creux sont fabriqués par extrusion directe.

8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profile creux contient au moins deux chambres sous forme de tubes façonnés disposés côte à côte et reliés.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aire en section droite par glace de cylindre est d'au moins 15 cm².

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profilé creux comporte dans sa surface transversale 2 à 6 glaces de cylindre et en ce que l'aire en section droite du matériau du profilé creux est de 30 cm² à 240 cm².

Zeichnung