AT146759B - Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen. - Google Patents

Description

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  Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen. 



   Die Erfindung betrifft einen Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen und bezweckt, auf eine neue, vorteilhafte Weise den in den einzelnen Kolbenzonen unterschiedlichen Beanspruchungen und den dort gewünschten Werkstoffeigenschaften Rechnung zu tragen. 



   Beispielsweise wird der Boden eines Dieselmotors während des Betriebes an der Einspritzstelle bis zu etwa   4400 C   erhitzt und nimmt dabei   Verbrennungsdrüeke   bis zu 90 Atm. auf. Diese Beanspruchungen würden zweifellos zur Zerstörung des Kolbenbodens führen, der infolge dieser Hochbeanspruchungen Risse erhält und dann durchbrennt, wenn der Werkstoff nicht gute Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Dehnungsfähigkeit besitzt. Demgegenüber ist für die Laufflächenzone des Kolbens ein Werkstoff von grosser   Verschleissfestigkeit   mit   Rücksicht   auf die ständige gleitende Reibung im Zylinder notwendig.

   Ausserdem sollte aber die Wärmedehnungsziffer des Kolbenwerkstoffes in dieser Laufzone möglichst klein sein, um durch kleine Einbauspiele ein schnelles und klapperfreies Einlaufen des Kolbens erreichen zu können. 



   Man versuchte, diesen unterschiedlichen Beanspruchungen durch den Bau von sogenannten Zweimetallkolben zu begegnen. So sind z. B. Ausführungen bekannt, bei denen ein Leichtmetallkolben mit einer Schwermetallbodenplatte ausgestattet ist. Bekannt ist es ferner, einen Leichtmetallkolbenboden mit einem Stahl-oder Gusseisenmantel durch Vergiessen oder Verschrauben zusammenzufügen. Zur reihenmässigen Herstellung und Verwendung dieser Kolbenart ist es jedoch kaum gekommen. Ihre Herstellung wurde wesentlich verteuert, weil der Schwermetallteil des Kolbens gesondert hergestellt werden musste.

   Es sind ferner besondere Kokillen nötig, um den Bodenteil mit dem Schwermetallmantel zu vergiessen, oder aber die mechanische Zusammenfügung erfordert erheblichen Zeitaufwand.   Schliesslich   besteht auch die Möglichkeit, dass sich der Schwermetallteil nach einer gewissen Betriebsdauer lockert, da die Festigkeit eines homogenen Stückes nicht erreicht werden kann. 



   Durch die Erfindung soll nun ein Kolben geschaffen werden, bei dem die unterschiedlichen Beanspruchungen und notwendigen Eigenschaften der einzelnen Kolbenzonen berücksichtigt werden, ohne dass dabei die oben angegebenen Nachteile der bisher bekannten Ausführungsformen auftreten. Gemäss der Erfindung besteht der neue Kolben aus zwei oder mehreren Legierungen von unterschiedlicher Zusammensetzung, deren Zusammenfügung unter Bildung einer Zwischenlegierung bei einem über der Betriebstemperatur des Kolbens liegenden Wärmegrad erfolgt. Auf diese Weise erhält man einen homogenen Körper mit in bestimmten Zonen unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften. Die Herstellung erfolgt im Giessverfahren, und es besteht auch die Möglichkeit, Formstücke zu giessen, die aus mehreren Legierungsschichten bestehen, und diese Formstücke im Pressverfahren zu Kolbenrohlingen vorzupressen. 



   Die Erfindung bietet die Möglichkeit, bisher bewährte Kolbenausführungen aller Art, z. B. Kolben mit Einsatzstreifen zur Regelung der Wärmedehnung, sowie alle Kolbenbauformen beizubehalten, die sich bisher als   zweckmässig   erwiesen haben. 



   Unter Berücksichtigung der spezifischen Gewichte und der Erstarrungstemperaturen der einzelnen Legierungen kann man die Zwischenlegierungszone der einzelnen Schichten festlegen, indem man die zeitliche Folge der einzelnen Giessvorgänge entsprechend bemisst und gegebenenfalls die Art des Giess- 
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 diese in verschiedener Höhenlage angeordnet sein, und je nach den vorliegenden Verhältnissen kann die Ebene der   Bodenfläche   oder die des Schaftrandes des Kolbens mit der Kokillengrundfläche zusammenfallen. Es wurde schon erwähnt, dass man bei gepressten Kolben die Anordnung der Legierungsschichten nach besonderen Richtlinien in Anpassung an die unterschiedlichen Beanspruchungen der einzelnen Kolbenzonen durch Vorbereitung entsprechender Formstücke für die Herstellung von Vorpresslingen erreicht. 



   Die schematischen Abbildungen der Zeichnung erläutern und veranschaulichen die Erfindung. 



  Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt eines Kolbens, der aus zwei Legierungsschichten mit im wesentlichen eben verlaufender Grenzzone besteht, während Fig. 2 den Längsschnitt eines Kolbens zeigt, bei dem eine mehr- 
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 Zwischenlegierungszone ist mit 3 bezeichnet und verläuft nahezu eben. Die Legierung 1 kann z. B. eine Aluminium-Kupferlegierung mit guter Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Dehnung sein und die Legierung 2 könnte durch eine Aluminium-Siliziumlegierung mit geringer Wärmeausdehnungsziffer und gutem   Verschleisswert   gebildet werden. 



   Der Kolben nach Fig. 2 setzt sich aus mehreren   Legierungssehichten     4,   5 und 6 zusammen. Dabei können die Legierungen 4 und 6 gleiche Beschaffenheit haben. Bei dem gezeichneten Beispiel verlaufen die Grenzzonen bzw. die Zwischenlegierungssehichten 7 und 8 kurvenförmig.

Claims (1)

1. PATENT-ANSPRUCH : Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass er aus zwei oder mehreren Legierungen von unterschiedlicher Beschaffenheit besteht, deren Zusammenfügung unter Bildung einer Zwischenlegierung in der Grenzzone bzw. den Grenzzonen bei einem über der Betriebs- EMI2.2 EMI2.3