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Verfahren zum Stauchen von einteiligen aus einem Kopf und einem Schaft bestehenden Hohlkörpern, insbesondere Tellerventilen für Brennkraftmaschinen.
Bei für Luftfahrzeuge bestimmten Explosions-und Brennkraftmaschinen sind sehr widerstandsfähige und leichte Ventile erforderlich, die sich-insbesondere, wenn es sich um Auslassventile handeltwährend des normalen Betriebes des Motors sehr wirksam abkühlen müssen.
Ein aus einem Stück hergestelltes Ventil, dessen Kopf wie auch Schaft hohl ist, entspricht zweifellos aufs beste diesen Anforderungen. Das aus einem Stück hergestellte Hohlventil ist nicht nur von äusserster Widerstandsfähigkeit und Leichtigkeit, sondern kühlt sich auch am besten ab, wodurch die Erhaltung und die Lebensdauer des Ventils auch unter den schwierigsten Betriebsbedingungen des Motors gewährleistet wird.
Das Hohlventil ist für eine rasche Abkühlung besonders geeignet, nicht nur, weil durch seine Form die Abkühlung des Kopfes durch Leitung und Ausstrahlung wirksamer ist, sondern auch, weil der Hohlraum teilweise mit einem geeigneten Metall oder Salz gefüllt werden kann, das bei der von dem Ventilkopf während des normalen Betriebes des Motors erreichten Temperatur schmilzt oder siedet, so dass ausser der bereits erwähnten Abkühlung noch die durch die Übertragung der Wärme vom Kopf zum Schaft, die durch die geschmolzene Masse bewirkt wird, bedingte äusserst wirksame Abkühlung erzielt wird.
Bei dem vorliegenden Ventil wird infolge der wirksameren Abkühlung ein Temperatursprung an der Anschlussstelle zwischen Kopf und Schaft, wie er bei den üblichen Vollventilen eintritt, vermieden.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren, das die Herstellung eines Hohlventils in einem einzigen Stück ermöglicht, wobei von einem hohlen Stab oder einem an einem Ende geschlossenen rohrförmigen Körper ausgegangen wird. Im allgemeinen ist es vorzuziehen, einen vollen zylindrischen Stab, in dem eine Längsbohrung ausgespart wird, als Ausgangsmaterial zu benutzen.
Auf der Zeichnung sind zwei nach dem den Gegenstand der Erfindung bildenden Verfahren hergestellte Hohlventile sowie dessen verschiedenen Arbeitsstufen dargestellt. Es zeigen : Fig. 1, 2 und 3 die drei dem Stauchen des Ventils vorangehende Arbeitsvorgänge ; Fig. 4 und 5 zwei mittels entspre- chender Pressformen aus dem in der Fig. 3 dargestellten Werkstück erhaltene Ventile ; Fig. 6,7 und 8 drei Arbeitsvorgänge zur Erzielung der Ventile nach Fig. 4 und 5, die eine Abänderung der in den Fig. 1-3 dargestellten Arbeitsvorgänge darstellen, die insbesondere für hartes Ausgangsmaterial und Ventile mit längeren Schäften angezeigt sind.
In dem in den Fig. 1-5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der für die Herstellung des Ventils verwendete zylindrische Stab in Teile 1 von genau vorherbestimmter Länge geschnitten. In dem Teil 1 wird an einem Ende eine blinde Längsbohrung 2 von vorherbestimmtem Durchmesser ausgebohrt, der geringer ist als der, den der Schaft des fertigen Ventils aufweisen soll. Die Bohrung 2 erstreckt sich, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, fast bis zum andern Ende des Teiles 1.
In diese blinde Längsbohrung 2 wird ein Füllmaterial hineingepresst, das nicht nur plastische und Fliesseigenschaften besitzt, sondern auch während des Stauchen des Ventils unter der Wirkung der hohen Temperaturen oder des Druckes das Material des Ventils auf keine Weise angreift oder irgendwie ver- ändert und das nach dem Stauchvorgang vollständig entfernt werden kann. Ein Stoff, der diesen Anforderungen vollkommen gerecht wird und ausserdem nicht kostspielig ist, ist Calciumearbid, dessen Anwendung in Anbetracht der hiedurch erzielten technischen Fortschritte einen Teil der Erfindung bildet. Selbstverständlich kann das erfindungsgemässe Verfahren auch bei Verwendung eines andern
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geeigneten Füllmaterials ausgeführt werden, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung über- schritten wird.
Nachdem das Material in die blinde Öffnung 2 bis zu einem geringen Abstand vom Rand der Bohrung eingeführt und gut hineingepresst worden ist, wird die Bohrung durch Einschnürung des Durchmessers des Werkstückes 1 auf dem Abschnitt 11 (Fig. 2) geschlossen. Dieser Arbeitsvorgang wird zweckmässig bei Schmiedetemperatur ausgeführt.
Der Teil, der jetzt eine vollständig geschlossene Aushöhlung 2 aufweist, wird nun auch auf dem Abschnitt 12 auf den gleichen Durchmesser des Abschnittes gebracht (Fig. 3), der dem des fertigen Ventilschaftes entspricht. Dieser Arbeitsvorgang wird zweckmässig auf der Drehbank vorgenommen. Hierauf wird nun der Teil mit grösserem Durchmesser lt auf Schmiedetemperatur erhitzt und darauf das Ventil wie üblich gestaucht (Fig. 4 und 5).
Durch das Füllmaterial wird eine durch den Teilt im Innern des Kopfes T gebildete Aushöhlung geschaffen, die eine Verlängerung der Aushöhlung 2 des Schaftes G darstellt. Die Dicke der Wandungen wird gegen den Kopf hin allmählich grösser, wie aus der Fig. 5 deutlich hervorgeht. Nach dem Stauchen wird das Ende des Schaftes in Längsrichtung bei 3 ausgebohrt, um das in der Aushöhlung 2 enthaltene Füllmaterial zu entfernen. Ist dieses Füllmaterial vollständig entfernt, so wird die Bohrung 3 mit einem Stopfen 4 verschlossen. Die Bohrung 3 wird zweckmässig mit Gewinde versehen, damit der Stopfen 4 eingeschraubt werden kann.
Erfindungsgemäss wird als Füllmaterial pulverförmiges oder fein zerkleinertes Caleiumearbid verwendet. Calciumearbid eignet sich ausgezeichnet für den vorliegenden Zweck und kann durch einfaches Eintauchen des Ventils in Wasser vollständig und leicht entfernt werden.
Bei Verwendung sehr harten Materials, bei welchem das Lochen langer Stäbe (wie in Fig. 1 dar- gestellt) schwierig und kostspielig ist, da diese im Verhältnis zu ihrer Länge nur einen geringen Durch- messer aufweisen, kann das Verfahren nach Fig. 6,7 und 8 zur Anwendung gelangen. Bei dieser Ab- änderung wird zur Erzielung eines Ventils nach den Fig. 4 und 5 von einem Stab 5 mit einem viel grösseren
Durchmesser ausgegangen, in welchem die Längsbohrung 6 ausgeführt wird, die einen grösseren Durch- messer aufweist als die in der Stange 1 der Fig. 1. Die Bohrung 6 wird mit Caleiumearbid gefüllt und das Werkstück darauf durch Schmieden in die in Fig. 7 dargestellte Form gebracht, die aus einem Ende 5, mit Anfangsdurchmesser, einem Schaft 52 und einem Ende 51, das die Längsbohrung abschliesst, besteht.
Bei der Bearbeitung auf der Drehbank erhält dann das Stück die in Fig. 8 dargestellte Form und ist dann zum Stauchen und zur Endbearbeitung in der beschriebenen Weise bereit.
Das beschriebene Verfahren kann selbstverständlich auch zur Herstellung anderer Hohlkörper in einem Stück, die aus einem Kopf und einem Schaft bestehen, benutzt werden, ohne dass dadurch der
Rahmen der vorliegenden Erfindung überschritten wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Stauchen von einteiligen aus einem Kopf und einem Schaft bestehenden Hohlkörpern, insbesondere Tellerventilen für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Hohlraum eines in der gewünschten Länge geschnittenen Stabes, der eine blinde Längsbohrung besitzt, oder eines einseitig geschlossenen rohrförmigen Körpers ein den Stabwerkstoff nicht angreifendes Füllmaterial bis nahe dem Rande eingeführt und dann der Hohlraum durch Einschnürung des Stabendes in der Wärme verschlossen wird, worauf, nachdem der Schaft auf den gewünschten Durchmesser gebracht worden ist, das Stauchen des Kopfes und danach zwecks Entfernung des Füllmaterials das Lochen des Schaftendes vorgenommen und hierauf die Bohrung auf beliebige Weise, z. B. vermittels eines mit Gewinde versehenen Stopfens geschlossen wird.