<B>Verfahren zur Herstellung von Kolben für</B> Brennkraftmasehinen. Es ist bekannt, dass die Kolben von Brenn- kraftmaschinen bei höherer Belastung der Brennkraftmaschine infolge der hohen Tem peraturen an dem dem Brennraum zugekehr ten Kolbenboden leicht zerstört werden;
zu- mindest treten oftmals dadurch Schwierigkei ten auf, indem die obern Kolbenringe festbren- nen. Die unmittelbare Wärmeableitung aus dem Kolben durch Flüssigkeitskühlung ergibt erhebliche Nachteile bei der Konstruktion und im Betrieb der Brennkraftmaschinen. Die Bauart der Kolben selbst wird verwickelter und die Einrichtung des Kühlmittelkreislaufes belastet die Brennkraftmaschine nicht nur im Hinblick auf die Herstellungskosten, sondern auch in bezug auf die Betriebssicherheit.
Ausserdem wird ein verhältnismässig grosser Wärmebetrag der nutzbaren Verwertung im Klotor bzw. in der Abgasturbogruppe entzogen. Eine Kühlung durch Luft ist zwar einfacher, aber in Fällen thermischer Spitzenbelastung nicht ausreichend. Als Abhilfe hat man Leicht metallkolben eingeführt, die infolge ihrer grö sseren Wärmeleitfähigkeit den untern Kolben ringen mehr Wärme zuleiten und so die obern Ringe thermisch entlasten. Auch hat man ver sucht, die obern Kolbenringe gegen einen zu grossen Wärmezufluss abzuschirmen. Ein wei terer Weg bestand in der Verwendung von be sonderen Bodenplatten aus warmfesten Metal len oder andern :feuerfesten Baustoffen, z. B. keramische Werkstoffe.
Auch hierbei ergaben sich nicht tragbare Schwierigkeiten, die in erster Linie die einwandfreie Befestigung be treffen. Die infolge der hin und her gehenden Kolbenbewegung entstehenden Massenkräfte bewirken früher oder später eine Lockerung der Plattenbefestigung und damit eine vorzei. tige Zerstörung oft nicht nur des Kolbens, son dern auch des Zylinders und anderer wich tiger Teile der Brennkraftmaschine. Es lag also im Brennkraftmaschinenbait nach wie vor die wichtige Aufgabe vor, einen genügend wärmedichten Kolben zu schaffen, bei dem gleichzeitig der die Kolbendichtungsringe tra gende Mantelteil so kühl gehalten wird, dass ein Festbrennen der Kolbenringe nicht ein tritt.
Der Kolben soll also durch seinen obern, gegen den Brennraum gerichteten Teil den witern, die Kolbendichtungsringe tragenden Teil so gegen die auf den Kolbenboden einwir kende Verbrennungswärme abschirmen, dass ein Festbrennen der Kolbenringe infolge zu hoher Temperatur nicht eintreten kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren gelöst, bei welchem der gegen den Brennraum gerichtete Teil des Kol bens aus metallischem und keramischem Pul ver hergestellt wird, die im Brennofen gesin tert werden.
In der Zeichnung ist. als Beispiel eines nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestell ten Kolbens ein solcher im Schnitt dargestellt, dessen wärmeisolierender Oberteil 1 aus metal lischem und keramischem Pulver, z. B. Sili- ziumkarbid, Steatit usw., hergestellt worden ist. Die Trennschicht zwischen Oberteil 1 und metallischem Unterteil 4 ist mit 3 bezeichnet. Die Herstellung des Oberteils 1 erfolgt zum Beispiel in der Weise, dass keramisches und metallisches Pulver gemischt und im Brenn- ofen gesintert wird. Dabei ist es zweckmässig, das Mischungsverhältnis in den einzelnen Schichten des gesinterten Kolbenoberteils ver schieden zu wählen.
In den untern Schichten, die dem Kolbenunterteil 4- nahe liegen, über wiegt das Metallpulver, und in den obern Schichten gegen den Brennraum hin überwiegt das Keramikpulver. Zweckmässig ändert.
sieh das Mischungsverhältnis linear zum Beispiel so, dass der Anteil des keramischen Pulvers gegen die dem Brennraum benachbarte Ober- fläche hin von 0 bis 100 % zunimmt. In der untersten Schicht ist dann reines Metallpul ver vorhanden, während der Metallpulver- anteil nach oben ständig abnimmt und dafür der Anteil des Keramikpulvers in gleichem Masse zunimmt,
bis schliesslich in der obersten Schicht nur noch Keramikpulver vorhanden ist.
Das Metallpulver hat zweckmässigerweise annähernd den gleichen Wärmeausdehnungs- koeffizienten wie das Metall des Kolbenunter teils 4, so dass der Oberteil 1 ohne Bedenken auf den Unterteil 4 aufgesintert oder aufge schweisst werden kann.
Man kann den Kolbenunterteil. entweder giessen oder schmieden oder auch aus reinem 1t,letallpulv er sintern. In letzterem Falle würde man die Sinterung des gesamten Kolbens in einem Arbeitsgang vornehmen, das heisst man würde bei der Füllung der Sinterformen mit Metallpulver dem obern Kolbenteil in ständig zunehmendem Masse keramisches Pulver zuset zen. und dafür entsprechend weniger Metall Pulver nehmen.
<B> Process for the production of pistons for </B> internal combustion engines. It is known that the pistons of internal combustion engines are easily destroyed when the internal combustion engine is subjected to higher loads due to the high temperatures on the piston crown facing the combustion chamber;
At the very least, difficulties often arise because the upper piston rings stick. The direct dissipation of heat from the piston by liquid cooling results in considerable disadvantages in the design and operation of the internal combustion engine. The design of the pistons themselves becomes more complex and the installation of the coolant circuit burdens the internal combustion engine not only in terms of manufacturing costs, but also in terms of operational safety.
In addition, a relatively large amount of heat is withdrawn from usable utilization in the Klotor or in the exhaust gas turbine group. Cooling with air is easier, but not sufficient in cases of thermal peak loads. As a remedy, light metal pistons have been introduced which, due to their greater thermal conductivity, conduct more heat to the lower piston rings and thus relieve the thermal stress on the upper rings. Attempts have also been made to shield the upper piston rings from excessive heat influx. A further way consisted in the use of special floor plates made of heat-resistant metal len or other: refractory materials, such. B. ceramic materials.
Here, too, there were unsustainable difficulties that primarily affect the proper attachment be. The inertial forces arising as a result of the reciprocating piston movement sooner or later result in a loosening of the plate fastening and thus a premature. Term destruction often not only of the piston but also of the cylinder and other important parts of the internal combustion engine. In the internal combustion engine bait, the important task was still to create a sufficiently heat-proof piston, in which the jacket part carrying the piston sealing rings is kept so cool that the piston rings do not burn.
The piston should therefore shield through its upper part directed towards the combustion chamber the part carrying the piston sealing rings against the heat of combustion acting on the piston crown so that the piston rings cannot burn up due to excessively high temperature.
This object is achieved according to the invention by a method in which the part of the piston directed against the combustion chamber is made of metallic and ceramic powder which are sintered in the furnace.
In the drawing is. as an example of a piston hergestell th according to the invention such a shown in section, the heat-insulating upper part 1 made of metallic and ceramic powder, z. B. silicon carbide, steatite, etc. has been produced. The separating layer between the upper part 1 and the metallic lower part 4 is denoted by 3. The upper part 1 is produced, for example, in such a way that ceramic and metallic powder are mixed and sintered in the furnace. It is useful to choose the mixing ratio in the individual layers of the sintered piston top part differently.
In the lower layers, which are close to the lower piston part 4, the metal powder predominates, and the ceramic powder predominates in the upper layers towards the combustion chamber. Appropriate changes.
see the mixing ratio linear, for example, so that the proportion of ceramic powder increases from 0 to 100% towards the surface adjacent to the combustion chamber. Pure metal powder is then present in the bottom layer, while the metal powder content steadily decreases towards the top and the ceramic powder content increases to the same extent.
until finally there is only ceramic powder left in the top layer.
The metal powder expediently has approximately the same coefficient of thermal expansion as the metal of the piston lower part 4, so that the upper part 1 can be sintered or welded onto the lower part 4 without hesitation.
One can lower the piston. either casting or forging or sintering from pure 1t lethal powder. In the latter case, the entire piston would be sintered in one operation, which means that when the sintering molds were filled with metal powder, ceramic powder would be added to the upper piston part to an ever increasing extent. and use less metal powder.