Al Si9MnMg-Druckgusslegierung



Duktile Aluminium-Druckgusslegierung für Druckgussteile mit hohen Ansprüchen sowohl an die Festigkeit als auch die Duktilität, Bruchdehnung bzw. mit hohen Anforderungen an das Verformungsvermögen. Eine Übersicht (ohne Anspruch auf Vollständigkeit) über die Legierungen dieses Typs und deren chemische Zusammensetzungen und mechanische Eigenschaften geben die Tabelle 1 und 2 wieder.

Die Druckgusslegierungen der AlSi9MnMg-Reihe

Al Si9

Als naheutektische Aluminium-Silizium-Gusslegierung weist diese Legierung ein sehr gutes Formfüllungsvermögen und ausgezeichneten Gießeigenschaften auf. Die Neigung zum Kleben ist aufgrund des geringen Gehaltes an Eisen sowie des ausgewogenen Manganzusatzes nicht zu befürchten, so dass auch komplizierte Druckgussstücke leicht entformt werden können. Diese Legierung wird bevorzugt für hochwertige Druckgusserzeugnisse eingesetzt, bei denen hohe Duktilität bei hohen Festigkeiten verlangt wird. Wegen der hohen Bruchdehnung können Druckgussteile aus Al Si9 hohen dynamischen Beanspruchungen ausgesetzt werden. Die Legierung zeichnet sich durch sehr gute Korrosionsbeständigkeit gegen Witterung und Wasser aus und lässt sich gut spanabhebend bearbeiten und ist ebenfalls gut polierbar. Gussteile aus dieser Legierung können anodisiert werden.

Al Si10MgMnCr

Ziel bei der Entwicklung dieses Werkstoffes war die Einstellung einer optimalen Zusammensetzung, die einerseits für eine geringe Klebeneigung sorgt und andererseits die Bildung von Einschlüssen zuverlässig vermeidet. Die Wahl eines ausgewogenen Mangan zu Chrom-Verhältnisses zur Vermeidung von intermetallischen Ausscheidungen war ein wesentlicher Schwerpunkt bei der Legierungsentwicklung. Diese Legierungselemente verhindern maßgeblich das Ankleben und verbessern das Entformungsverhalten, die Veredelung mit Strontium sorgt für die hohe Duktilität im Bauteil. Durch Variation des Magnesiumgehaltes können die mechanischen Eigenschaften für die jeweiligen Anforderungen maßgeschneidert angepasst werden. Die Legierung hat sich bei der Herstellung von druckgegossenen Strukturteilen als ausgezeichnet gießbare Druckgusslegierung bewährt. Im Serieneinsatz hat sich die Druckgusslegierung Al Si9MnMg durch eine praktisch nicht vorhandene Klebeneigung bewährt.

Bereits im Gusszustand sind hohe Bruchdehnungswerte erreichbar, die bei poren- und oxidarm gegossenen Bauteilen durch eine Wärmebehandlung noch verbessert werden können (Bild 1). Mit der neu entwickelten patentierten SST-Wärmebehandlung (Silicon-Spheroidisation-Treatment) werden besonders duktile Bauteile mit guter Festigkeit zu deutlich abgesenkten Wärmebehandlungskosten erhalten. Mit diesem Kurzzeit-Wärmebehandlungsverfahren kann die Lösungsglühdauer auf wenige Minuten reduziert werden. Ermöglicht wird das einerseits durch ausreichend in Zwangslösung vorliegenden Härtebildner (im α-Mischkristall gelöstes Magnesiumsilizid Mg2Si) und der Sphäroidisierung des AlSi-Eutektikums. Das SST-Verfahren ist generell für veredelte unter- bis naheutektische Aluminium-Silizium-Legierungen anwendbar.

Im Gussteil erreicht man dadurch sehr hohe Bruchdehnungswerte sowie gute Festigkeitseigenschaften. Die sphäroidisiert vorliegenden Siliziumpartikel besitzen eine annähernd kugelförmige Ausbildung und beeinflussen sowohl die Bruchdehnung als auch die Dauerfestigkeit positiv. Das Verfahren ersetzt den zeitaufwändigen Lösungsglühprozess, das rasche Abkühlen und die Warmauslagerung werden wie bei der Vollaushärtung durchgeführt. Dieses Verfahren ist vor allem für Gießverfahren mit hoher Erstarrungsgeschwindigkeit bei der Formgebung (Thixoforming, Druckguss, Kokillenguss) anwendbar.

Al Si9MnMg (Silafont®-36)

Diese Legierung ist eine eisenarme Aluminium-Druckgusslegierung mit einem einstellbaren, weiten Eigenschaftsprofil, je nach Wärmebehandlungszustand und Magnesium-Gehalt (Bild 2). Die Legierung ist schweißbar und kann (die geeignete Verarbeitungstechnik vorausgesetzt) für Struktur- und Sicherheitsteile eingesetzt werden.

Bereits im Gusszustand sind hohe Bruchdehnungswerte erreichbar, die durch eine nachfolgende Wärmebehandlung noch weiter verbessert werden können. So kann mit einer T6-Behandlung die Festigkeit deutlich erhöht werden. Werden die Gussteile aus Silafont®-36 mit dem herkömmlichen Kaltkammer-Druckgießverfahren ohne Vakuumunterstützung hergestellt, so bietet sich eine T5-Wärmbehandlung an, die bei geeigneten Wärmebehandlungsparametern (Warmauslagerungstemperatur und -dauer) sowohl die Festigkeit als auch die Dehnung gegenüber dem Gusszustand erhöht. Im Falle der Überalterung mit einer T7-Behandlung lassen sich hohe Bruchdehnungen im Bauteil erreichen.

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