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Vorfahren zur Herstellung hohler Ventilkörper, insbesondere für Brennkraftmasehineu.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung hohler Ventilkörper, deren Kopf einen Hohlraum aufweist, dessen Durchmesser grösser ist als der Durchmesser des Hohlraumes, der mindestens in einem Teil der Ventilspindel vorgesehen ist. Insbesondere bezieht sieh die Erfindung auf solche Ventilkörper der genannten Art, die für Brennkraftmaschinen bestimmt sind. Der im Innern des Ventilkörpers vorgesehene freie Raum wird in bekannter Weise zum Teil mit einem Kühlmittel (Salz oder Metall) ausgefüllt, welches bei den Temperaturen, die das Ventil während des Arbeitens der Brennkraftmaschine, zu der es gehört, erreicht, flüssig wird.
Bisher hat man zur Herstellung eines Hohlraumes in dem Kopf des Ventilkörpers, wenn dieser Hohlraum einen grösseren Durchmesser hatte, als der in der Ventilspinde] vorgesehene Hohlraum, die folgenden Verfahren angewendet. Bei dem einen Verfahren wird ein Werkzeug benutzt, dessen Kopf sich vergrössert, nachdem es in eine Bohrung liineingesenkt ist, die in dem Rohling des Ventilkörpers angebracht ist. Dieses Herstellungsverfahren ist kompliziert und erfordert teuere Werkzeuge. Gemäss einem andern Verfahren wird eine zylindrische Bohrung des Rohlings des Ventilkörpers mit einem unkomprimierbaren Werkstoff, beispielsweise einem Metall, das bei niedriger Temperatur schmilzt (z. B.
Kupfer) ausgefüllt. Der Kopf des Ventilkörpers wird dann einem solchen Schmiedeverfahren unterworfen, dass sich das Ende des in der genannten Weise hergestellten. unkomprimierbaren Kerns ausweitet. Wenn dann das Kernmaterial entfernt ist, erhält man in dem Kopf des Ventilkörpers wegen der genannten Ausweitung einen Hohlraum, dessen Querschnitt grösser ist als der Querschnitt der Bohrung, die man in dem Rohling vorher angebracht hatte. Auch dieses bekannte Verfahren ist kompliziert und teuer.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Herstellung der in Rede stehenden Ventilkörper zu vereinfachen und ihnen bessere Eigenschaften zu verleihen, als wenn sie durch eines der bisher üblichen Verfahren hergestellt wären. Gemäss der Erfindung wird zur Schaffung eines Ventilkörpers der in Rede stehenden Art zuerst ein Sackrohr hergestellt, dessen Innendurchmesser im wesentlichen dem grössten Durchmesser der im Inneren des Ventilkopfes vorzusehenden Ausnehmung gleich ist. Dann wird der Querschnitt dieses Rohres mit Ausnahme seines geschlossenen Endes verengt, so dass man auf diese Weise die hohle Ventilspindel erhält.
Abgesehen von dem genannten Hauptgedanken bezieht sich die Erfindung auf weitere Massnahmen, die vorzugsweise zugleich mit dem Hauptgedanken Anwendung finden und weiter unten näher erläutert sind.
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kraftmaschinen mit hohem Wirkungsgrad, beispielsweise für die Brennkraftmaschine von Luftfahrzeugen Verwendung finden können.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, u. zw. zeigen die Fig. 1-10 zehn Stadien, welche ein Metallblock, aus dem ein Ventilkörper hergestellt werden soll, bei einer Ausfiihrungsform des Verfahrens gemäss der Erfindung durchmachen muss. Die Fig. 11-20 stellen zehn entsprechende Stadien einer zweiten Ausführungsform des Verfahren gemäss der Erfindung dar.
Es wird zuerst eine Art von Sackrohr hergestellt, das eine innere zylindrische Ansnehmung aufweist, deren Durchmesser im wesentlichen gleich dem grössten Durchmesser des inneren Hohlraumes ist, welcher in dem Kopf des herzustellenden Ventilkörpers vorzusehen ist.
Hiebei ist vorausgesetzt, dass es sich um einen Ventilkörper handelt, dessen Kopf einen Durchmesser von ungefähr 75 mm besitzt, während die Gesamtlänge des Ventilkörpers z. B. ungefähr 140 niiiz
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beträgt. Selbstverständlich beziehen sich alle Dimensionen, die im Vorstellenden angegeben sind und die weiter unten noch angegeben werden, auf das in Rede stehende Beispiel, welches den Gegenstand
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man auf ungefähr 10000 erhitzt. Die Stange wird in.'Stücke von geeigneter Länge zerschnitten. Die Länge hängt insbesondere von der Länge ab, die die Ventilspindel erhalten soll. Bei dem betrachteten Beispiel beträgt die Länge eines jeden Stückes 75 mm (Fig. 1 und 11).
Die in der genannten Weise erhaltenen Stücke werden zuerst auf beispielsweise 10000 erhitzt und dann in einer Presse durch Stauchen etwas breiter gequetscht, so dass ihr Durchmesser etwas zunimmt, beispielsweise auf 60 mm. Gleichzeitig wird an ihrem einen Ende ein zum Zentrieren dienender Kegelstumpf erzeugt, dessen Höhe 10 mm beträgt, während der Winkel an der Spitze des Kegels 600 gross ist (Fig. 2 und 12).
In einem zweiten Arbeitsgang, der ebenfalls aus einem Pressvorgang in einer Presse besteht, in der das in Rede stehende Metallstück durch seinen Zentrierkonus zentriert wird, wird im Inneren des Klotzes ein Sackloeh erzeugt, dessen Innendurchmesser 40 mm beträgt, während der Aussendurehmesser des Blockes auf 55 mm verringert und seine Länge auf 77 Mm gebracht wird. Die Dicke des Bodens des
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Arbeitsgang, dem vorzugsweise eine neuerliche Erhitzung auf 10000 vorangegangen ist. besteht in dem Ausziehen der Seitenwände des in Rede stehenden Tiegels, so dass dieser eine Gesamtlänge von ungefähr 120 mm erhält. Sein Aussendurchmesser wird nur wenig verringert und beispielsweise auf 52 mm gebracht. Die Stärke seines Bodens a und der Durchmesser des inneren Hohlraumes b bleiben unverändert (Fig. 4 und 14).
Auf diese Weise erhält man das Sackrohr, von dem weiter oben die Rede gewesen ist. Selbstverständlich kann das Saekrohr auch in irgendeiner andern Weise hergestellt werden, z. B. kann man von einem Rohr ausgehen, dessen eines Ende derart gestaucht wird, dass es einen Pfropfen von geeigneter Dicke bildet.
Bevor die Formung der inneren Höhlung des Ventilkörpers weiter fortgesetzt wird, wird zweek- mässigerweise der Kopf des Ventilkörpers herausgearbeitet. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein Stempel in die Höhlung b hineingesen1.'t und das Metall des Bodens a gegen die Wände einer oder mehrerer Matrizen, die in der Presse angeordnet sind, gepresst. Bei diesem Arbeitsgang wird zweckmässigerweise gleichzeitig in der Mitte des Kopfes ein Zapfen c erzeugt (Fig. 5 und 15).
Nachdem dies geschehen ist, wird das in der genannten Weise hergestellte Sackrohr mit Ausnahme seines geschlossenen Endes verengt, indem man es reckt, so dass man auf diese Weise die hohle Spindel des Ventilkörpers erhält. Diese Operation geht zweckmässigerweise in zwei Arbeitsgängen vor sieh, zwischen denen eine Erhitzung auf ungefähr 10000 stattfindet. In dem ersten Arbeitsgang wird die Ventilspindel auf einen Aussendurchmesser von ungefähr 35 mm gebracht, während die Gesamtlänge auf über 150 mm wächst (Fig. 6 und 16). Im zweiten Arbeitsgang wird die Ventilspindel auf einen Durchmesser von ungefähr 27 mm gebracht, während die Länge im wesentlichen die gleiche bleibt (Fig. 7 und 17).
Dieser Verengungsvorgang, der von einem Recken des Materials begleitet ist, geschieht beispiels- weise in einer Reekmaschine bekannter Bauart, welche zwei halbzylinderförmige Backen umfasst. Zwischen diesen wird das zu formende Stück gewaltsam durch eine Öffnung hindurchgefördert, die die Form eines Trichters hat. Das zu formende Stück wird hiebei um seine Achse gedreht.
Auf die genannte Weise erhält man einen Ventilrohling, dessen Spindel eine zylindrische Bohrung von ungefähr 10 mm Durchmesser aufweist. Die Bohrung mündet einerseits an dem Ende der Ventil-
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einmal dieser Rohling hergestellt ist, kann der Ventilkörper auf beliebige Weise fertig gemacht werden.
Zu diesem Zweck kalibriert man beispielsweise den Kopf durch eine geeignete Pressung (Fig. 8 und 18). Dann verringert man auf der Drehbank den Aussendurchmesser der Ventilspindel derart, dass der Durchmesser überall gleich wird, mit Ausnahme einer bestimmten Zone, in der man eine äussere Wulst f bestehen lässt. Diese Zone kann an einer beliebigen Stelle der Spindel liegen, beispielsweise an ihrem freien Ende (Fig. 9) oder in ihrer Mitte (Fig. 19).
Die Abmessungen der Wulst sind derart gewählt. dass man im Inneren der zylindrischen Bohrung d eine Art Pfropfen g erhält, wenn man die Wulst in bekannter Weise nach innen presst, nachdem man zweckmässig das Innere der zylindrischen Bohrung
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dann in irgendeiner geeigneten Art fertig gemacht, indem man ihn äusserlich bearbeitet, einer geeigneten Wärmebehandlung aussetzt, das Kühlmittel in ihn einführt und den Kanal schliesst.
Man erhält auf die genannte Weise einen Ventilkörper, bei dem der gesamte Formprozess durch Schmiedeoperationen gebildet wird. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist daher ausserordentlich wirtschaftlich, insbesondere wenn es sich um Massenfabrikation handelt.
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die an die Kompressionskammer der Brennkraftmaschine angrenzende Wand weniger der Gefahr des Sich-Loslösens ausgesetzt ist, als wenn die Fasern des Metalls unterbrochen wären.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung : hohler Ventilkörper, bei denen der Durchmesser des in ihrem Kopf vorgesehenen Hohlraumes grösser ist als der Durchmesser des mindestens in einem Teil der Ventilspindel vorgesehenen Hohlraumes, insbesondere für Brennkraftmasehinen, dadurch gekennzeichnet, dass der
Querschnitt eines Sackrohres, dessen Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem grössten Durchmesser der im Inneren des Ventilkopfes vorgesehenen Ausnehmung ist, mit Ausnahme des geschlossenen
Sackrohrendes verengt wird, so dass auf diese Weise die hohle Ventilspindel gebildet wird.