Bewertung neuer AlSi9CuMg- Aluminiumgusslegierungen für Automobil-Zylinderköpfe

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GIESSEREI PRAXIS 11-12/2021
Legierungen

Die Verwendung von Aluminiumgusslegierungen in Zylinderköpfen ist ein wichtiger Beitrag zur Gewichtsreduzierung in der Automobilindustrie. Fortschritte bei der Kraftstoffeffizienz und der Leistung von Verbrennungsmotoren haben zu einem Anstieg der Betriebstemperaturen und des Drucks im Motor geführt, wodurch die Entwicklung von Hochtemperaturaluminium stark vorangetrieben wurde. In diesem Beitrag werden die Eigenschaften einer handelsüblichen Zylinderkopflegierung (A356+0,5Cu) und zweier neuer Legierungen (AlSi9Cu2 und AlSi9Cu3,5) vergleichend bewertet. Die Gießbarkeit sowie die thermophysikalischen und mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen wurden in dieser Studie umfassend untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Legierungen AlSi9Cu3.5 und AlSi9Cu2 eine bessere Gießbarkeit, thermische Stabilität, geringere thermische Ausdehnung, höhere Hochtemperaturzugfestigkeit, Kriechfestigkeit und bessere Ermüdungseigenschaften aufweisen als die Legierung A356+0,5Cu. Diese Ergebnisse bieten interessante Möglichkeiten, um die spezifische Leistung bestehender Zylinderköpfe deutlich zu erhöhen. Andererseits wies die Legierung AlSi9Cu3.5 die niedrigste Wärmeleitfähigkeit der drei getesteten Legierungen auf.

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Evaluation of New AlSi9CuMg Cast Aluminium Alloys for Automotive Cylinder Heads
Application of foundry aluminium alloys in cylinder heads has been a significant light-weighting achievement in the automotive industry. Progress in fuel efficiency and performance of internal combustion engines have led to an increase in the engine operating temperature and pressure, thus leading the high drive for developing high temperature aluminium. This paper reports a comparative property evaluation of a current commercial cylinder head alloy (A356+0.5Cu) and two new alloys (AlSi9Cu2 and AlSi9Cu3.5). The castability, thermo-physical and mechanical properties of these alloys were fully evaluated in this study. Results showed that alloys AlSi9Cu3.5 and AlSi9Cu2 exhibited better castability, thermal stability, lower thermal expansion, higher temperature tensile properties, creep resistance and fatigue properties than alloy A356+0.5Cu. These results provide interesting possibilities to allow a significant increase in the specific power of existing cylinder heads. On the other hand, alloy AlSi9Cu3.5 demonstrated the lowest thermal conductivity of the three alloys tested.

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