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Verfahren und Vorrichtung zum Auskleiden eines aus Leichtmetall bestehenden Motorzylinders mit einem Futter grösserer Härte und höherem Schmelzpunkt durch Schleuderguss.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Auskleiden eines aus Leichtmetall bestehenden Motorzylinders mit einem Futter grösserer Härte und höherem Schmelzpunkt durch Schleuderguss.
Die Erfindung bedient sich eines vereinigten Schleuder-und Verbundgussverfahrens und besteht im wesentlichen darin, dass das Auskleidungsmetall durch einen zum Zylinder vorteilhaft gegenläufig umlaufenden und axial zu ihm verschiebbaren, am Boden mit schräg zur Zylinderinnenfläche geriehteten Auslassöffnung versehenen Behälter in so dünnem Strahl auf die Zylinderinnenfläche sehraubenlinienfönnig abgelagert wird, dass es unter Legierungsbildung mit dem Zylindermetall an der Auftragstelle erstarrt.
Da das flüssige Metall bei der Einführung in einer Schraubenlinie gewissermassen Punkt neben Punkt gesetzt wird, wird die Wärme des auftreffenden flüssigen Metalls gut abgeführt, so dass eine Legierungsbildung nur an der Oberfläche des Leichtmetallzylinders erfolgt.
Der Leichtmetallzylinder wird gemäss der Erfindung während des Eingiessens zweckmässig so schnell um seine Achse gedreht, dass der in einer Schraubenlinie abgelagerte Strahlfaden, der zunächst eine rauhe Gesamtoberfläche ergibt, an seiner dem Zylinderinneren zugekehrten Seite geglättet und zu einer gleichmässigen Gesamtschicht verteilt wird.
Auf diese Weise lässt sich ein aus Leichtmetall bestehender Motorzylinder leicht und sicher mit einem Futter grösserer Härte und höherem Schmelzpunkt auskleiden. Die Erfindung ermöglicht, die eingebrachte Futterschicht dünn und gleichmässig aufzutragen, wobei sich eine gleichmässig starke Legierungszwischenschicht mit dem Leichtmetall bildet, welche nicht unerwünscht tief in den Leichtmetallkörper eindringt.
Bei der Ausführung einer inneren Laufbüchse in einem Leichtmetallzylinder im Schleuderguss- verfahren ist es schwierig oder fast ausgeschlossen, das Metall mit höherem Schmelzpunkt auf ein solches mit niedrigerem Schmelzpunkt als gleichmässige und zusammenhängende Schicht aufzutragen, wenn das zuerst genannte Metall sofort in der gesamten Menge nach dem üblichen Verfahren in den Zylinder eingegossen wird. Das erstgenannte Metall ist nicht imstande, die Wärmemenge schnell genug abzuführen und geht deshalb mit dem Zweitmetall eine unerwünscht tiefreichende Legierung ein, die an der Eingussstelle am tiefsten reicht.
Es ist an sich bekannt, einen Leichtmetallzylinder für Motoren mit einer Laufbüchse aus härterem Werkstoff, z. B. Stahl oder Eisen, in der Weise zu versehen, dass das Leichtmetall von aussen an die vorher fertiggestellte Laufbüchse angegossen wird. Dabei lässt sich aber infolge der vergleichsweise sehr niedrigen Schmelztemperatur des Leichtmetall kaum die Bildung einer einen guten Wärme- übergang aus dem Arbeitsraum des Zylinders auf die Kühlrippen bei laufendem Motor vermittelnden Legierungszwisehenschicht erzielen, vielmehr wird in diesem Falle die Büchse in dem Zylinder durch Aufschrumpfung gehalten.
Würde man die Büchse vor dem Angiessen des Leichtmetall bis auf annähernd Schmelztemperatur erwärmen, so dass eine geringe Wärmezufuhr durch das angegossene Leichtmetall zur Verflüssigung und damit Legierungsbildung genügt, so würde das Metall der Büchse bis auf grössere Tiefe, unter Umständen sogar in der ganzen Wandstärke, wieder verflüssigt werden, wobei aus den beiden Werkstoffen dann eine homogene Legierung entstehen würde, die nicht mehr die Eigenschaften der beiden Werkstoffe aufweist, welche gerade durch deren Verwendung erwünscht ist.
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Bei der Herstellung von Röhren mittels Schleuderguss in einer Form ist es ferner an sich bekannt, das flüssige Metall durch ein langes Eingussrohr mit gegen die Wand der zylindrischen Form gerichtetem Auslass in die Form einzubringen, indem das Eingussrohr in Richtung der Längsachse der umlaufenden zylindrischen Form beim Giessen verschoben wird. Hiebei tritt auf dem langen Wege, den das flüssige Metall in dem Eingussrohr zu durchlaufen hat, eine erhebliche Abkühlung des Metalles ein, die aber ohne Nachteil in Kauf genommen werden kann, wenn nur das Metall beim Austritt aus dem Mundstück noch eben flüssig ist. Die Grösse der Öffnung des Mundstückes ist hiebei ohne Belang. Eine Verbindung des zur Bildung der Röhre dienenden flüssigen Metalls mit demjenigen der Form steht dabei ausser Frage.
Die zur Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung dienende Vorrichtung, welche von einer an sich bekannten drehbaren Trägerscheibe für den Leichtmetallzylinder Gebrauch macht, kennzeichnet sich dadurch, dass die Trägerscheibe mit einer dreh-und längsverschiebbaren Spindel verbunden ist, die von der den Giesstriehter tragenden, vorzugsweise gegenläufig drehbaren Welle durchsetzt ist, wobei die Trägerseheibe mit einer Auslassöffnung für etwas aus dem Trichter ausfliessendes
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gesammelt wird.
Die Vorrichtung der Erfindung ermöglicht, die Auskleidung von Leichtmetallzylindern wirtschaftlich in schneller Folge vorzunehmen, da der Zylinder leicht auf die Trägerscheibe aufgespannt und von ihr abgenommen werden kann. Die Vorrichtung eignet sich für den vorliegenden Zweck auch deshalb in besonders gutem Masse, weil durch die vorzugsweise gegenläufige Drehung der Trägerscheibe bzw. des Zylinders und des Eingusstriehters infolge einer Differentialwirkung eine gute Verteilung der in den Zylinder eingebrachten Metallfäden gefürdert und die Auskleidung in gleichmässiger dünner Schicht mit dem Leichtmetall des Zylinders zum Zusammenschmelzen gebracht wird.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Herstellung der Kolbenlauffläche eines Motorzylinders aus Leichtmetall in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt. Die Figur zeigt einen senkrechten Längsschnitt durch die erwähnte Vorrichtung.
Zur Herstellung der inneren, härteren Schicht wird der Zylinder auf einem Träger in Form einer Scheibe 3 befestigt, die am oberen Ende einer senkrecht gelagerten Hohlspindel 4 angeordnet und in Lagern 5 drehbar ist. Mittels einer durch Nut und Feder auf der Spindel geführten Riemenscheibe 6 und eines Riemens 7 oder einer ähnlichen Antriebsvorrichtung kann die Spindel in Drehung versetzt werden. In der Spindel 4 ist eine Welle 8 drehbar, die auf ihrem oberen Ende einen Eingusstriehter 9 trägt, der mit einem schrägen Auslass 10 versehen ist. Auf dem unteren Ende der Welle 8 ist eine Scheibe 12 befestigt, die mittels eines Riemens 13 angetrieben werden kann. Am unteren Ende der Spindel 4 greift ein Gleitring oder eine Rollengabel.
M an, die mittels eines Hebels 15 oder eines anderen Bewegungsgliedes auf und nieder bewegt werden kann, um die Spindel 4 zu heben und zu senken. In dem Träger 3 können zweckmässig Öffnungen 16 vorgesehen sein, durch die herabfallendes Eingussmetall herausgeschleudert wird, das von einer Schale 17 aufgefangen wird.
Die Vorrichtung wird in folgender Weise benutzt. Das auf der Innenfläche des Motorzylinders-M
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des Leichtmetall des Zylinders mit niedrigerem Schmelzpunkt, wobei eine fugenlose und die Wärme gut leitende Verbindung entsteht. Durch die Fliehkraft werden aber auch die schraubenförmig nebeneinander liegenden Fäden des geschmolzenen härteren Metalls sofort zusammengedrängt und zu einer gleichmässigen zusammenhängenden Schicht von annähernd gleicher Stärke vereinigt.
Auf diese Weise ist es möglich, eine verhältnismässig dünne Schicht auf der Hohlzylinderfläche herzustellen, die zwar mit der Oberfläche des Motorzylinders durch teilweises Schmelzen des Metalls eine feste Verbindung herstellt, jedoch so rasch abkühlt, dass der Zylinder dann aus konzentrischen Schichten verschiedener Metalle oder Legierungen und Härten besteht.
Die Relativdreh-und-axialbewegung von Zylinder und Trichter kann je nach den Umständen verschieden gewählt werden. Anstatt den Trichter axial zu bewegen, kann der Zylinder in dieser Richtung
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ausführen, wobei eine Differentialwirkung entsteht, und der Strahl flüssigen Metalls unter der Fliehkraft mit grösserem Druck auf der Zylinderwand aufprallt. Der Trichter kann anfangs bis zu gewisser Höhe gefüllt oder ständig nachgefüllt werden, und es kann auch ein Druckmedium auf den Inhalt des
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Als Werkstoff für die Kolbenlauffläche in einem Leiehtmetallzylinder kann eine bei höherer Temperatur schmelzende Leichtmetallegierung von grösserer Härte oder ein hartes Metall, wie Gusseisen, Stahl, verwendet werden.
Falls die innere Schicht aus Eisen oder Stahl hergestellt werden soll, wird zweckmässig zum Schutz des Aluminiums gegen Verbrennung eine Atmosphäre von indifferentem Gas, z. B. Kohlensäure, in und gegebenenfalls auch um den Zylinder gebildet, wobei die Kohlensäure auch gleichzeitig als Kühlmittel wirken kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Auskleiden eines aus Leichtmetall bestehenden Motorzylinders mit einem Futter grösserer Härte und höherem Schmelzpunkt durch Schleuderguss, dadurch gekennzeichnet, dass das Auskleidungsmetall durch einen zum Zylinder vorteilhaft gegenläufig umlaufenden und axial zu ihm verschiebbaren, am Boden mit schräg zur Zylinderinnenfläche gerichteter Auslassöffnung versehenen Behälter in so dünnem Strahl auf die Zylinderinnenfläche schraubenlinienförmig abgelagert
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