<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallkolben
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
teil, dass die Regelwirkung der aufgespritzten Schicht leicht den jeweiligen Erfordernissen angepasst wer- den kann. Erfahrungsgemäss kann das Problem der Wärmeableitung und der damit zusammenhängenden
Dehnungsregelung nicht gleichartig für die Leichtmetallkolben aller Motorbauarten gelöst werden, da zu viele Einflussfaktoren vorhanden sind. Aus dem gleichen Grunde ist auch eine rechnerische Ermittlung des ! Regelteiles am Kolben kaum möglich, sondern die Festlegung der Abmessungen und Anordnung erfolgt auf
Grund von Erfahrungswerten und Versuchsreihen bei neuen Kolbentypen.
Solche Versuchsreihen sind beim
Eingiessen vorgeformter Einlagen langwierig und kostspielig, während die Änderung der Dicke und Anord- nung aufgespritzter Schichten verhältnismässig einfach ist. Die gesamte Dicke der aufgespritzten Schicht wird erfindungsgemäss ungefähr zwischen der 0, 2-fachen bis 1, 5-fachen an der Aufspritzstelle vorhande- nen mittleren Kolbenwandstärke gewählt, um die gewünschte Dehnungsregelung zu erzielen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallkolben mit Dehnungsregelung weist auch noch den Vorteil auf, dass man hinsichtlich der Werkstoffauswahl weitgehend freie Hand hat. Es be- steht nicht nur die Möglichkeit, Metalle und Metallegierungen aufzuspritzen, welche hinsichtlich ihrer
Wärmedehnzahl, die kleiner sein muss als jene des Kolben-Grundwerkstoffes, den Anforderungen entspre- chen, sondern es können auch nichtmetallische Stoffe wie Oxyde oder Karbide oder auch synthetische
Stoffe aufgespritzt werden. Schliesslich kann man zum Aufspritzen auch Stoffe verwenden, welche nicht nur die Wärmedehnung des Kolbenkörpers günstig beeinflussen, sondern auch die Wärmeableitung ver- bessern. Dies kann insofern bedeutungsvoll sein, als die aufgespritzten Schichten eine verhältnismässig grosse freie Oberfläche besitzen.
Die Regelwirkung muss sich im allgemeinen auf die unterhalb der Ringzone gelegenen Querschnitts- ebenen des Kolbens erstrecken, wobei insbesondere in der Bolzennabenebene ein Ausgleich der verschieden grossen Dehnungswerte in den beiden Hauptrichtungen, d. i. in Bolzenrichtung und senkrecht dazu, infolge der ungleichen Verteilung der Kolbenmasse erforderlich ist. Ein solcher Ausgleich ist durch eine Schicht bzw. durch Schichten erzielbar, die erfindungsgemäss in Linien-oder Streifenform, u. zw. längs einer oder mehreren, gegebenenfalls untereinander parallelen, in sich geschlossenen umlaufenden Ringzonen aufgespritzt werden. Erfolgt das Aufspritzen mit nur einer Düse, so können die Schichten auch längs
Schraubenlinien aufgebracht werden.
Es besteht jedoch auch in der Längsrichtung des Kolbens eine un- gleichförmige Massenverteilung, zu welcher infolge des einseitigen Wärmeeinfalles noch eine ungleich- förmige Temperaturverteilung kommt, welchen Einflüssen durch entsprechende Form der Aussenkontur im
Kolbenlängsschnitt begegnet wird. Erfindungsgemäss kann auch hier eine Besserung des Dehnungsverhal- tens und eine Vereinfachung der Formgebung dadurch erzielt werden, dass Schichten in Linien-oder Strei- fenform in parallel zur Kolbenlängsachse verlaufenden Zonen aufgespritzt werden.
Meist wird es zweckmässig sein, den zum Zwecke der Dehnungsregelung aufgespritzten ring-oder schraubenförmig verlaufenden Schichten in Richtung der Kolbenbolzenachsen und senkrecht dazu ver- schiedene Stärke zu geben. Die Erzeugung verschieden starker Schichten, bei welchen der Übergang von der geringsten zur grössten Schichtstärke allmählich erfolgen soll, geschieht derart, dass der Antrieb der
Kolbeneinspannvorrichtung während des Aufspritzvorganges nicht wie bei der Erzeugung gleichmässig star-
EMI2.1
kreisförmige Zahnräder. gleichförmig, sondernmig erfolgt, wobei der Unterschied in der Schichtstärke in einfacher Weise durch entsprechende Wahl des Achsenverhältnisses der Ellipsenräder geregelt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann dahingehend abgeändert werden, dass jede Schicht in eine hiefür an der Kolbeninnenseite vorgesehene Vertiefung gespritzt wird. Es sind zwar bereits Vorschläge gemacht worden, nach welchen die Grundfläche mit Nuten bzw. Gewinde versehen wird, um eine bessere Haftung deräufgespritztenSchicht zu erzielen. Erfindungsgemäss wird dagegen vorgeschlagen, jede Schicht in eine eigens hiefür an der Kolbeninnenwand vorgesehene Nut zu spritzen, wodurch die Gesamtwandstärke an den mit Schichten versehenen Stellen in mässigen Grenzen gehalten werden kann.
Im allgemeinen wird die Bindung zwischen der aufgespritzten Schicht und der Leichtmetallegierung des Kolben-Grundkörpers zur Übertragung der bei der Dehnungsregelung auftretenden Spannungen ausreichen ; im übrigen kann aber vor dem Aufspritzen der zur Dehnungsregelung dienenden Schicht oder Schichten eine die Bindung zwischen der Leichtmetallegierung des Kolben-Grundkörpers und dem aufgespritzten Werkstoff verbessernde an sich bekannte Zwischenschicht aufgebracht, vorzugsweise aufgespritzt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, die Zwischen- und Hauptschicht in einem einzigen Arbeitsgang aufzuspritzen.
Es sei noch angeführt, dass jas Aufspritzen einer metallischen oder nichtmetallischen Schicht auf der Innenseite des Kolbens zum Zwecke der Dehnungsregelung mit an sich bekannten und dem gleichen
<Desc/Clms Page number 3>
Zwecke dienenden Massnahmen, wie z. B. Schlitzen des Kolbenmantels, Eingiessen von Einlagen usw., kombiniert werden kann. So ist es insbesonders möglich, die Dehnungsregelung Im Bereich der Bolzennaben durch eine Einlage der bisher üblichen Form durchzuführen und dann am offenen Schaftende eine der Dehnungsregelung dienende Schicht aufzuspritzen.
In den Rahmen dieser Erfindung sollen auch alle Leichtme tallkolben mit auf Zwei- oder Mehrstoffwirkung beruhender Dehnungsregelung fallen, die nach einem der bisher angegebenen Verfahren zur Aufbringung von dehnungsregelnden Schichten hergestellt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallkolben mit an ihrer Innenseite angeordneter, der Dehnungsregelung dienender Schicht oder mehreren solchen Schichten aus einem Werkstoff geringerer Wärmedehnung als jener des Kolben-Grundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht oder Schichten im Zuge der Fertigstellung von Kolbenrohlingen auf deren Innenseite, jedoch nur einen Bruchteil ihrer Oberfläche bedecked, aufgespritzt werden, wobei die Schichtdicke ungefähr zwischen der 0, 2-fachen und 1, 5-fachen an den zu bedeckenden Stellen vorhandenen mittleren Kolbenwandstärke liegt.