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Verfahren zum Herstellen geschmiedeter Leichtmetallkolben mit einem zum Durchleiten einer Kühlflüssigkeit dienenden ringförmigen Kanal
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen geschmiedeter Leichtmetallkolben, in deren
Kopfteil ein ringförmiger Kanal vorgesehen ist, der zur Durchleitung einer Kühlflüssigkeit dient.
Bei einem bekannten derartigen Verfahren geht man von einem der Form des fertigen Kolbens an- nähernd entsprechenden Leichtmetallschmiedesriick aus, welches einen einseitig offenen Ringkanal enthält oder in welches ein solcher eingearbeitet wird. Dieser zunächst offene Kanal wird dann unter Anwendung einer Schweissnaht nachträglich geschlossen. Die Brauchbarkeit so hergestellter Kolben wird entscheidend durch die Qualität der Schweissnaht beeinflusst, deren Herstellung in gleichbleibender und fehlerfreier Ausführung grosse Erfahrung und viel Geschick erfordert.
Bei einem andern ekannten Verfahren geht man von einem durch Schmieden oder Pressen hergestellten Kolben aus. welcher an der Stelle, an welcher der ringförmige Kanal gebildet werden soll, eine grösser bemessene ringförmig an seinem Umfang verlaufende Ausnehmung aufweist. In dieser Ausnehmung wird ein den Ringkanal bildender Rohrkörper eingelegt und hierauf wird der noch verbleibende freie Raum durch Umgiessen oder Umspritzen mit metallischem Werkstoff ausgefüllt, so dass der fertige Kolben aus einem Schmiedestück und aus einer gegossenen oder gespritzten Hülse besteht, in welche der den Ringkanal bildende Rohrkörper eingebettet ist. Das Fertigprodukt ist also kein homogener geschmiede- ter Körper.
Der Wärmeübergang vom heissen Kolbenboden zum Ringkanal ist durch die Fugen zwischen den einzelnen Teilen, aus denen der Kolben besteht, erschwert. Ausserdem besteht die Gefahr, dass sich die einzelnen Teile des Kolbens im Betrieb lockern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, und einen geschmiedeten Leichtmetallkolben mit einem in seinem Kopfteil angeordneten geschlossenen Ringkanal einstückig und ohne Verwendung einer Schweissnaht herzustellen.
Das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren bedient sich, wie das an zweiter Stelle erwähnte bekannte Verfahren, zur Bildung des Ringkanales eines rohrförmigen Einsatzstückes und es übernimmt. auch die Massnahme, dass dieses Einsatzstück durch Umgiessen mit demkolbenwerkstoif verbunden wird. Im Gegensatz zu diesem bekannten Verfahren wird jedoch nicht eine das Einsatzstück umhüllende Hülse an den bereits fertig geschmiedeten Kolben angegossen, sondern das Einsatzstück wird in das in üblicher Weise blöckchenförmige Vorwerkstück eingegossen, aus dem später durch Hohlpressen ein Kolben gebildet wird. Dabei wählt man zur Bildung des Einsatzstückes einen Werkstoff, der in einem den Kolbenwerkstoff nicht angreifenden Mittel löslich ist.
Danach wird das Einsatzstück durch Anbohren des Kolbens teilweise freigelegt und durchEinführen des Lösungsmittels in an sich bekannter Weise herausgelöst. Das Resultat ist ein homogener, geschmiedeter Kolben, in dessen Wandungen keinerlei den Wärme- übergang hindernde Fugen gebildet sind,
Zur Veranschaulichung dieses Verfahrens ist in der Zeichnung in Fig. l ein Beispiel eines Vorwerkstückes im Längsschnitt sowie in den Fig. 2 und 3 im Längsschnitt bzw. in Draufsicht ein daraus durch Hohlpressen hergestellter Kolben dargestellt. Die Fig. 4 und 5 zeigen in gleicher Darstellung denselben Kolben nach dem Herauslösen der kanalbildenden Einlage.
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Das Vorwerkstück besteht aus einem gegossenen Leichtmetallblock 1, der ein flaches, rohrförmiges Einsatzstück 2 enthält, das einen ringförmigen Hohlraum 3 umschliesst. Dieses EinsatzstUck kann z. B. aus Kupfer gebildet sein.
Durch Hohlpressen wird aus diesem Vorwerkstück in bekannter Weise ein Kolben 10 gemäss den Fig. 2 und 3 gebildet. Dabei verformt sich das Einsatzstück 2 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise derart, dass Hohlräume 3 nur noch im Bereich der Schmalseiten übrig bleiben. Das Hohlpressen wird zweckmässiger- weise bei erhöhter Temperatur vorgenommen, u. zw. empfiehlt es sich, das benützte Pressgesenk aufet- wa 400 C und das Vorwerkstück auf etwa 5000C zu erwärmen.
Als nächster Arbeitsgang wird das Einzelstück teilweise freigelegt, u. zw. durch Anbohren des Kolbenkörpers derart, dass die Bohrungen die Hohlräume 3 anschneiden. Es ist zweckmässig, zwei Bohrungen an einander diametral gegenüberliegenden Stellen anzulegen, z. B. können Bohrungen 4 in axialer Richtung, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich, vorgesehen werden.
Durch eine dieser Bohrungen wird ein Lösungsmittel für den Werkstoff des Einsatzstückes, das den Kolbenwerkstoff nicht angreift, z. B. konzentrierte Salpetersäure, eingeführt, so dass es durch die Hohlräume 3 fliesst und über die andere Bohrung wieder austritt. Dabei wird das Einsatzstück 2 herausgelöst und die Hohlräume 3 erweitern sich entsprechend zu einem ringförmigen Kanal 30.
Im fertigen Kolben können die Bohrungen 4 zum Zu-und Ableiten der Kühlflüssigkeit benützt werden.