Untersuchung und Charakterisierung von Kolbenwerkstoff K20

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    Moin Helmchen,
    erstmal ein Großes Lob für deine Mühen!


    Mir fehlen bei deiner Zusammenfassung allerdings einige Information, die Ich für wichtig halte.
    So wäre es nett zu wissen, an welchen Stellen der Kolben du die Korngefüge miteinander verglichen hast. Meiner Meinung ist grade der Randbereich des Kolbenhemds von entscheidender Wichtigkeit.


    Wie sieht es mit Bildern aus den Gefügeuntersuchungen aus? Kann mir zwar vorstellen, dass du die ungern Veröffentlichen möchtest aber grade da würde ich leuchtende Augen bekommen!


    Weiter wäre es für mich wichtig, welche Methode der Härtemessung angewendet hast? Und auch hier erachte ich Werte aus dem Kolbenrandbereich bzw. der Kolbenoberfläche als wichtiger als welche aus dem Kolbeninneren. Bevorzugen würde ich dabei die Brinellhärte, an Stelle von Vickers.


    Alles in allem finde ich deine Auswertung etwas mager würde mir wünschen, dass du deine Aussagen mit konkreten Werten oder Bildmaterial belegst.


    Ich möchte deine Arbeit keinesfalls in Frage stellen oder dich sonst wie angreifen: im Gegenteil: dein Engagement ist sehr löblich. Bitte versteh meine Kritik also nicht falsch.


    Zitat von Der Alte

    bei welcher Temperatur schmilzt der Kolben?


    Eine Legierung aus 80%Al und 20%Si hat einen Schmelzbereich von 577°C bis 700°C

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    Die Angaben sind deswegen erstmal dezent gehalten, da ich erstmal sehen muss, inwieweit überhaupt Interesses an der Thematik besteht.


    Ich habe Schliffproben von der Kolben-OF (wo der Durchmesser eingestragen ist), einen Querschliff sowie Aufnahmen vom Randbereich. Dort gab es keine Unterschiede im Vergleich zum Schliffbild an der OF und zum Querschliff. Wenn ich noch dazu komme, werde ich mal ein zwei Aufnahmen rein stellen.


    Die Härte habe ich mit Brinell gemessen. Kugeldurchmesser war 2,5 mm, 62,5 Prüfkraft und einen Beanspruchungsgrad von 10. Da lagen die Härtewert bei DDR-Kolben 89,7HBW und bei den Nachbaukolben 84,9HBW. Hier ist der Unterschied auch nicht wirklich groß. Da machen sich die großen Primärsiliziumkörner im alten Werkstoff bemerkbar und führen zu dem etwas größeren Härtewerte. Gleichzeitig sorgen die wiederum für eine Erhöhung der STABW. Somit relativiert sich das ganze wieder ein wenig. Die Härtewerte sind ebenfalls wieder an den gleichen Stellen wie die metallographischen Aufnahmen entstanden.


    Bei dieser übereutektischen Legierung liegt der Schmelzpunkt im übrigen bei ca. 700 °C


    Nekro, nehme dir deine Kritik nicht übel. Vielmehr zeigt es mir, dass du wirklich dran interessiert bist. Und das nicht (gleich) alles präsentieren werde ist ja wohl klar. Aber um es nochmal zu betonen. Ich werde nur Auszüge hier bringen, um die Mythen und Legenden etwas zu entkräften und mit stichhaltigen Argumente zu belegen. Sie dienen nur zur Information.



    Das ist von der Kolbenoberflächebei 25facher Vergrößerung. Das schwarze sind die Primärsiliziumkristalle. Der Rest ist Alu-Matrix sowie Nickel, Kupfer, Magnesium und Eisen, welches über die komplette Matrix verteilt ist. Intermetallische sind erstmal nicht dabei. Und wenn, dann nur sehr vereinzelt und klein.



    Hier nochmal eine Aufnahme bei 200facher Vergrößerung.



    Tante Edit: Die metallographischen Aufnahmen sind alle ohne Ätzung entstanden.

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    4 Mal editiert, zuletzt von LordHelmchen ()

    Zitat von LordHelmchen

    Wenn ich noch dazu komme, werde ich mal ein zwei Aufnahmen rein stellen.


    Daran wäre ich sehr interessiert.


    Zitat von LordHelmchen

    die großen Primärsiliziumkörner im alten Werkstoff


    könnte mir vorstellen, dass hier eine mögliche Ursache des vermeintlichen Qualitätsunterschiedes zu finden ist. Die unterschiedliche Erscheinung der Primärsiliziumkörner könnte durch unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten beim Guss hervorgerufen werden.


    Die Härteunterschiede würde ich nicht so sehr herunterspielen. Es gibt einem messbaren Unterschied von immerhin mehreren %.


    Könnte mir weiter auch vorstellen, dass tribologische Untersuchungen der Paarung Kolben-Buchse (Neu-Neu; Alt-Neu; Neu-Alt, Alt-Alt) interessant sein könnten. Wäre aber ne Menge Aufwand.


    Zitat von LordHelmchen

    Bei dieser übereutektischen Legierung liegt der Schmelzpunkt im übrigen bei ca. 700 °C


    Bei etwa 700°C ist die Legierung völlig Flüssig (ende des Schmelzbereiches), das ist richtig, jedoch beginnt der Schmelzbereich bereits bei 577°C, was bedeut, dass ab dort mit steigender Temperatur der Anteil an Festen Phasen sinkt wobei der Anteil von flüssigen Steigt. Das ganze kann man sich in etwa so wie schmelzenden Schneematsch vorstellen. Der Schneematsch hat dabei nicht mehr die (Festigkeits) Eigenschften von Eis. Mann kann sich nun sicher vorstellen, dass ein Matschkolben ziemlich schnell versagen wird.

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    Und genau diese Schmelztemperatur mit diesen breiten Erstarrungsbereich macht die Verarbeitung dieser Legierung so problematisch. Man hat ein unheimlich schlechtes Fließvermögen. Da kommt kommt dein matschiger Schneeball ins Spiel. Sobald man die Schmelztemperatur unterschreitet, lässt sich das Gelumpe verdamt bescheiden vergießen. Wenn es anfängt zu kristallisieren, steigt dien Viskosität rapide an und damit verschlechtert sich dein Formfüllungsvermögen enorm. Wenn dann noch Fremdpartikel o.ä. dazu kommen, kannst die Charge gleich wieder einschmelzen.


    Bilder habe ich mal rein gestellt. Die vom neuen Werkstoff sehen ähnlich aus.


    Tribologische Untersuchungen wären auf alle Fälle interessant. Die Möglichkeiten wären theoretisch auch da. Aber wie gesagt, es würde im Endeffekt nichts bringen, da mir die Hände gebunden sind. Nichts bringen ist etwas zu naiv. Bringen würde es was, dass endlich mal das ganze Halbwissen verschwindet. Zur Argumentation wäre es auf alle Fälle Gold wert.

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    Einmal editiert, zuletzt von LordHelmchen ()

    Wenn ich das richtig liege sieht man folgende Phasen:
    Braun - Primärsilizium
    Weiß - Eutektikum (Al/Si)
    Braun/Lila- andere intermetallische Aluminumphasen



    Du schriebst ja:

    Zitat von LordHelmchen

    Metallographisch sind keine großartigen Unterschiede erkennbar. Einzig die Ausprägung der Primärsilziumkristalle sind etwas unterschiedlich. Beim Megu-Kolben sind sie etwas größer und scharfkantiger in der Ausprägung. Im Gegensatz dazu sind die Primärsiliziumkristalle im Nachbaukolben flächig betrachtet etwas kleiner und "hom***gener" verteilt.


    Das finde ich tatsächlich wieder weniger dramatisch formuliert als es ich es empfinde. Die Unterschiede in der Ausprägung der Primärsiliziumkristalle sind meines Erachtens nach deutlich zu erkennen. Beim Megu Kolben würde ich zu "größer und scharfkantiger" noch von länglicherer Natur hinzufügen. "hom***gener verteilt" finde ich das Silizium im Nachbaukolben ehr nicht.


    eiter sind auch die eutektischen, sowie die anderen intermetallischen Phasen zu betrachten. Hier erkenne ich, dass beim Nachbaukolben sich die intermetalischen Aluminiumphasen hin zum Primärsilizium konzentrieren (vor allem die "Braunen"), was beim Megu ehr nicht der Fall ist. Daraus folgt wiederum, dass beim Nachbaukolben die eutektischen Bereiche in Gebieten mit hoher Primärsilizium Dichte weniger flächig in Erscheinung Treten, als in Bereichen mit weniger Primärsilizium. Beim Megu zeigt sich da meiner Meinung nach ein gleichmäßigeres Bild.


    Für die letzte Feststellung würde ich die Nahbereiche der Primärsiliziumkörner gern noch mal in einer stärkeren Vergrößerung betrachten.


    Mit deinen Aussagen der art "eigentlich sind die Gefüge ziemlich ähnlich" wäre ich also vorsichtig. Klar sind sie sich auf eine Weise ähnlich, du vergleichst ja auch zwei Legierungen ,mit annähernd der gleichen Zusammensetzung. Hier gehts also nicht darum eine Erdnuss und eine Pistazie miteinander zu vergleichen, sondern du hast vielmehr zwei Erdnüsse vor dir liegen. Bei der Geschichte mit der Härte hatte ich das auch schon versucht anzudeuten.

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    Zitat von Hohner

    Wenn Interesse besteht kann ich von Laufbuchse oder Kolben oder Ringen ne ICP OES A**lyse machen


    Soweit ich weiß, kann man damit aber keinen Kohlenstoff quantifizieren. Bei Eisen-Gusswerkstoffen ja nicht ganz unwichtig.

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    zu den Kolbenringen, ich hatte mal einen DDR Kolbenring und einen Kolbenring neuerer Bauart in der Hand, es fühlte sich wie zwei unterschiedliche Werkstoffe, der DDR Ring fühlte sich flexibler federnder an, während der neuere härter und spröder wirkte. Isdas jetzt nr rein subjektiver Natur oder sind die neuen Ringe "härter"? Wenn die Laufbuchsen gleicher Qualität sein sollten, müssten die sich doch mit den neuen Ringen schneller abnutzen ? Oder liege ich falsch mit dem Gedankengang ?


    bei meinem 60er Almot Zylinder war nach ca 5000 km kein Kreuzschliff mehr erkennbar in der Laufbuchse

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