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Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, wie man Leichtmetallkolben betriebssicher und ohne wesentliche Beeinträchtigung der Wärmeabführung mit hartem Kolbenringträger ausstatten kann, indem man die Wärmeausdehnung beider Baustoffe, nämlich der Leichtmetall-Legierung des Kolbens einerseits und der Eisenlegierung für den Ringträger anderseits durch entsprechende Legierungszusätze einander möglichst angleicht. Um dies zu erreichen, wurde es für nötig angesehen, der Leiehtmetall-Legierung des Kolbens einen entsprechenden Zusatz von Silicium zu geben. Dadurch wird jedoch die Wärmeleitfähigkeit des Leichtmetalls und auch dessen Festigkeit und Dehnung herabgesetzt.
Die Erfindung vermeidet diese Beeinträchtigung der erwünschten Eigenschaften der Leichtmetall-Legierung in einer Weise, die einen Zusatz von Silicium zum Leichtmetall überhaupt unnötig macht. Es hat sich nämlich gezeigt, dass eine vollkommene Ausgleichung der Wärmeausdehnungszahlen jener beiden Baustoffe nicht nötig ist, sondern die Wärmeausdehnung des Kolbenbaustoffes ohne Nachteil innerhalb gewisser Grenzen noch etwas grösser gehalten werden kann als die Wärmeausdehnung des Kolbenringträgers, nämlich um so viel grösser, dass die grössere Wärmeausdehnung des Kolbenwerkstoffes bei eintretender Erwärmung zwar in einem, die Festigkeit des Kolbenringträgers nicht übersteigendem Masse gegen diesen Träger drückt und dadurch eine gewisse Einschnürung des Kolbenkörpers bzw. eine Ausdehnung des Kolbenringträgers über.
das durch die Temperatur gegebene Mass hinaus verursacht, diese Einschnürung jedoch im wesentlichen innerhalb der Elastizitätsgrenze des Kolbenwerkstoffes sowie des Werkstoffes des harten Ringträgers bleibt.
Man kann nun z. B. anstatt derAluminium-Silicium-Legierung eine der gebräuchlichen AluminiumKupfer-Legierungen verwenden, z. B. eine Legierung, welche aus 9-11% Kupfer, 0'1-0'5% Mangan, 1% Eisen und mindestens 87% Aluminium besteht, oder eine Legierung, die aus 4% Kupfer, 1'5% Magnesium, 2% Nickel, 92'5% Aluminium besteht, oder auch eine Legierung mit Kupfer und mit Nickel und mit Silicium, z. B. 12% Kupfer, 2-5% Nickel, 4% Silicium, 81-5% Aluminium. An Stelle einer
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2% Silicium, 95% Magnesium. Die Wärmeausdehnung solcher Aluminium-Kupfer-Legierung beträgt nur noch etwa 0-000022.
Anderseits wird erfindungsgemäss für den Kolbenringträger eine Eisenlegierung mit besonders hoher Wärmeausdehnung gewählt, die jedoch noch etwas hinter derjenigen jener AluminiumKupfer-Legierung zurückbleibt, beispielsweise eine Eisenlegierung mit 27% Nickel und 5% Molybdän und von einer Wärmeausdehnung von 0'000020.
Dadurch wird eine genügende Angleichung der Wärmeausdehnung erreicht. Der geringfügige, noch bestehende Unterschied hat auf die Betriebssicherheit keinen Einfluss, weil bei gleichzeitiger Erwärmung von Kolbenringträger und Kolbenwerkstoff dieser Unterschied sich durch noch zulässige Formänderungen innerhalb der Elastizitätsgrenze der beiden Werkstoffe ausgleicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen mit eisernem Kolbenringträger, bei dem die Wärmeausdehnung des eisernen Kolbenringträgers derjenigen der Leichtmetall-Legierung des Kolbenkörpers angeglichen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Wärmeausdehnung des Kolbenringträgers durch Anwendung einer Eisenlegierung mit Nickel auf etwa 0'000020 gesteigert und als Werkstoff für den Kolbenkörper eine der gebräuchlichen Leichtmetall-Legierungen verwendet wird von nicht wesentlich mehr als 0-000022 Wärmeausdehnung.
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