Verfahren und Vorrichtung zum Aufbringen eines Hartlegierungsüberzuges auf die Sitzfläche eines Verbrennungsmotorventils hie vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen eines lIartlegierungsüberzuges auf Sitzflächen von Verbrennungsinotorventilen, namentlich Aus- lassventilen, um diese vor Flitze und Korro sion, verursacht durch die Verbrennungspro- (htkte, zu schützen, und eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.
Es ist bereits üblich, Sitzflächen von Ans mit einer Kobalt-Chrom-Legierung zii überziehen, wie beispielsweise die unter der Schutzmarke Stellite bekannte, indem inan einen Stab der Legierung schmelzt und die geschmolzene Legiermasse auf die Ventil- sitzfläelie tropfen lässt, während dieses Ventil in reduzierter Atmosphäre erhitzt und ge- drelit wird,
so dass die Tropfen der geschmol- zenen Legierung zerfliessen und einen glatten I'herzug auf besagter Fläche bilden. In bis- lierigen Verfahren wird die Sitzfläche des Ventils durch Gasflamme erhitzt, während das Ventil mechanisch gedreht wird. Die Gas- 17ainme dient gleichzeitig zum.
Schmelzen der iiussersten Spitze des Legierungsstabes, wäh- i etiddeni dieser automatisch vorgeschoben wird, und zwar in dem Masse, wie die Verkür- zun @-- des Stabes infolge des Schmelzens vor s>ieli geht., damit die Stabspitze so in der Tropf- la#z-e unmittelbar über der Ventilsitzfläche ge halten wird.
Das Verfahren nach der vorliegenden Er findung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hartlegierung in fester Form auf die Ventil sitzfläche aufgebracht und durch elektrische Ilochfrequenzerhitzung von Ventil und Legie rung das Schmelzen der Legierung sowie das Verschmelzen derselben mit dem Metall der Ventilsitzfläche bewirkt wird.
Gegenstand vorliegenden Patentes ist fer ner eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche gekennzeichnet ist durch eine Anzahl Ventilhalter in Form von sich fortwährend drehenden Spannfuttern, die in Abständen auf einem Träger montiert sind, der sich absatzweise dreht, um die Ventile durch eine Reihe sich folgender Arbeitssta tionen zu fördern, wobei die Ventile in jeder Station für eine gewisse Zeit verweilen und die Arbeitsstationen nacheinander die folgen den Einrichtungen aufweisen:
eine Einrich tung zum Aufspannen eines Ventils auf einem Spannfutter, einen Mechanismus zum Auf spritzen von öl auf die Ventilsitzfläche und den Legierungsring, eine Einrichtung für das Aufblasen eines pulvermässigen Flussmittels auf die Ventilsitzfläche und den Legierungs rind, einen elektrischen Induktionserhitzer für das Vorerhitzen des Ventils und des Legie rungsringes, einen zweiten elektrischen In duktionserhitzer zum Erhöhen der Tempera- tur der Ventilsitzfläche und des Legierungs ringes auf eine Temperatur, bei der die be sagte Sitzfläche und der Legierungsring mit einander verschmelzen, und einen Mechanis inus zum Ausspannen des Ventils aus dem Spannfutter.
An Hand der beigefügten Zeiehnungen wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise beschrieben, wobei die Zeich nungen in schematischer Form eine automa tisch arbeitende Maschine zur Verwirklichung des Verfahrens nach vorliegender Erfindung darstellen.
Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf die Maschine, Fig. 2 eine weitere schematische Drauf sicht zur Veranschaulichung der Anordnung der Arbeitsstationen, Fig. 3 einen schematischen Aufriss, teil weise im Schnitt, des in der ersten Arbeits station angeordneten Mechanismus, Fig. 4 bis 8 ähnliche Darstelhingen wie Fig. 3 mit dem Mechanismus bei andern Ar beitsstationen.
Nach Fig. 1 der Zeichnungen ist über der Masehinengrundplatte 10 ein auf ihr rotie render und von der Mittelwelle 12 gestützter Träger 11 montiert. Der Träger 11 trägt sechs gleichmässig distanzierte, bei 13 angezeichnete Spannfutter und wird durch einen passenden Antriebsmechanismus, in der Zeichnung als Elektromotor 14 angegeben, absatzweise um je 60 gedreht, wobei dieser Elektromotor 14 einen eine konstant durch den Motor gedrehte Scheibe 15 umfassenden Malteserkreuzmecha- il.ismus betätigt, in dem die Stifte 16 der Scheibe 15 die absatzweise Drehung eines ge schlitzten, mit dem Träger 11 gekuppelten Rades herbeiführen.
Ein weiterer Elektromotor 18 treibt ein Kettenrad 19 mit Kette 20; um die Drehung eines frei an der Mittelwelle 12 drehenden Ritzels 21 herbeizuführen. Das Ritzel 21 über trägt seine Drehung mittels sechs leerlaufen den Ritzeln 22 auf sechs die Spannfutter 13 drehende Ritzel 23, so dass diese Spannfutter während der schrittweisen Drehung des Trä gers 11 konstant gedreht werden, und bei ,jeder vollen Drehung des Trägers 11 vermag jedes Futter 13 in seehs je in einem Winkel von 60 distanzierten Positionen zu verweilen.
Die Spannfutter 13 vermögen daher Ven tile von einer zur andern der sechs Arbeits stationen , die in Fig. 2 mit<I>A, B, C, D, E</I> und F bezeichnet sind, zu leiten, wobei die Arbeitsstationen je dureh einen Meehanismus für die Durchführung eines bestimmten Be arbeitungsvorganges an dein dort befindlichen vom Spannfutter gestützten Ventil gebildet werden, wie dies im nachfolgenden besehrie- ben wird. Kurz gesagt: weist.
Station A einen Mechanismus zum Einspannen der Ventile in die Spannfutter auf; Station B umfasst einen Mechanismus zum Aufspritzen von Öl auf jedes der dort. befindlichen Ventile, damit das auf der nachfolgenden Station C Barauf geblasene pulverisierte Flussmittel auf den öligen Ventilen haftet; Station C umfasst eine Vorrichtung zum Aufblasen des pulverisier ten Flussmittels auf die öligen Ventile; die Stationen D und E umfassen mit elektrischer Hochfrequenz arbeitende Induktionserhitzer zur Durchführung der Vor- und Haupterhit zung und Station F umfasst eine Einrichtun\g- für das Ausspannen der Ventile aus den Spannfuttern.
Nach Fig. 3 der Zeichnungen zur Dar stellung des 14Teehanismus der Station < 1 der F ig. 2 werden die Ventile 24 von Hand in ein Magazin in Form einer Drehplatte 25 gesetzt, die mit Drehzapfen auf der Maschinengrund platte 10 befestigt ist. Das Magazin hat zwölf Öffnungen 2.6 (siehe auch Fig. 1 und 2), die dazu dienen, die mit. dem Ventilteller abwärts geriehteten Ventile aufzunehmen, je mit einem Ring 27 aus Hartlegierung, die auf der Ventilsitzfläche bleibt.
Besagte Ringe 27 wer den während des Beladens der Magazinplatte 25 über die Spindeln der Ventile 24 gesenkt und genannte Platte. wird am obern Ende der Welle 2$ befestigt, deren unteres Ende ein Ritzel 29 (siehe aueh Fig. 1) trägt. Ritzel 29 greift in ein weiteres Ritzel 30, das sich mit einem koaxialen Kettenrad 31 dreht, das dureh einen in Fig. 1 mit.
32 bezeiehneten Kettenantrieb, ausgehend vom Rand 17 des Malteserkreuzgetriebes, gedreht wird, Das Ge- triebeübersetzungsverhältnis zwischen dem Rad 1 7 und Magazinplatte 25 beträgt 2:1, so dass das Magazin absatzweise sich je um 30 dreht, um der Reihe nach jede Vertiefung 26 über eine Öffnung 33 (Fig. 3) in der Grund platte 10 zu placieren, welche Öffnung 33 nor malerweise durch einen in der Zeichnung in an -ehobener Position veranschaulichten senk recht beweglichen Stössel 34 ausgefüllt wird.
Jedesmal wenn der Träger 11 ein leeres Fut ter 13 senkrecht über der Öffnung 33 auf weist, zeigt die Magazinplatte 25 ein Ventil über der besagten Öffnung an. Während des Verweilens des Futters 13 und der Magazin platte 2.5 wird der Stössel 34 durch einen mit Hilfe von Pressflüssigkeit betätigten Kolben 35 mit Kolbenstange 35a in die v eranschau- lichte Lage gehoben; der Zylinder 36 des Kol bens 35 ist unter der Grundplatte 10 montiert und der Stössel 34 erfasst und hebt das auf ihm befindliche Ventil 24 und befördert es mit dem Ring 27 zum Spannfutter 13.
Dieses i;i'1'net sieh automatisch, sobald die Spindel des Ventils 24 sich nähert, und diese automa tische Öffnung wird schematisch über den Spannfutteröffnungshebel 37 bewirkt, der in der gehobenen Lage gezeigt wird, um das Spannfutter 13 mit Hilfe der Kolbenstange <B>38</B> (Fig. 3) eines Pressflüssigkeitszylinders 39 zu öffnen.
Die Kolbenstange 38 bewegt sich zurück, lässt den Hebel 37 los, so dass dieser fällt und das Futter 13 geschlossen wird, be- @ or der Stössel 34 in die Öffnung 33 zurück- 1-esenkt wird. Die automatische Steuerung der Flüssigkeitszufuhr zum Pressflüssigkeitszylin- der 36 wird durch die Nockenscheibe .0 aus geführt.
Der Pressflüssigkeitszylinder wird automatisch in genau bemessenen Zeitabstän- den funktionieren, und es ist augenscheinlich, dass die Nockenseheibe 40 beispielsweise einen die Zuleitung und Rückleitung der Flüssig keit zum bzw. vom Zylinder 36 regulierenden Steuerschieber betätigt. Auf die gleiche Weise ;kann der Zylinder 39 funktionieren.
Nach Fig. 4, die die Vorrichtung in Sta- l ion B der Fig. 2 darstellt, werden Spann futter 13 und Ventil 24 mit dem Ventilteller in Ausrichtung mit einer Öleinspritzdüse 41 gezeigt, die mit einem Ölbehälter 42 in Ver bindung ist. Die durch das Rohr 43 dem Be hälter zugeführte Pressluft bewirkt das Aus stossen eines Ölstrahles aus der Düse 41 auf die Sitzfläche des Ventiltellers sowie auf den Legierungsring 27. Der damit bewirkte Über zug hat den Zweck, das auf der nächsten Ar beitsstation aufgeblasene pulverisierte Fluss- mitt,el zum Haften zu bringen.
Der Ölstrahl auf den Ventilteller wird durch einen zylindrischen Schirm 44 begrenzt, der auf eine von einem Pressflüssigkeitszylin- der 46 betätigte, sich senkrecht bewegende Kolbenstange 45 montiert ist. Der Schirm 44 wird in gehobener Lage veranschaulicht., wo bei der Ölstrahl durch die Öffnung 47 in die. Seitenwand eintritt; in der Maschinengrund platte 10 ist ein Loch mit genügendem Spiel raum vorgesehen, damit der Schirm beim Niedergehen in dieses eindringen kann. Die Kolbenstange 45 trägt auf ihrem obern Ende eine Vorrichtung zum ungehinderten Weg heben des Ringes 27 von der Sitzfläche des Ventils 2.7, damit der Ölstrahl diese Fläche erreichen kann.
Diese Vorrichtung umfasst durch Federn vorgespannte schwenkbar ge lagerte Finger 48, die über Ventilteller und Stütze tasten und den Ring 27, wie in der Zeichnung veranschaulicht, wegheben. Die Finger 48 ruhen in einem Träger 49, der am Ende der Kolbenstange 45 drehbar montiert ist, so dass der Träger 49 und die Finger 48 sich mit dem Ventil 24 drehen. Besagter Trä ger beherbergt ferner eine kreisförmige Muffe 50 von etwas grösserem innerem Durchmesser als der Aussendurchmesser des Ringes 27, wo bei die Muffe dazu dient, den Ring 27 wieder in die genaue Lage über dem Ventilteller zu bringen, wenn er unrichtig darauf placiert war.
Die Reihenfolge der Arbeitsvorgänge ist die, dass das Futter 13 und das Ventil 24 in die Arbeitslage gebracht werden, wenn der Schirm 44 unten ist, und während des Ver- weilens des Ventils an dieser Station B bewegt <I>sieh</I> der Schirm 44 in die gezeigte Stellung, der Ölstrahl wird dann gespritzt und hierauf der Schirm wieder abwärts bewegt, indem er sieh unter den Ventilteller senkt. Die Nocken scheibe 51 bewirkt. die automatische zeitliche Regulierung der Arbeitsgänge des Druck zylinders 46, wie vorher erwähnt.
Nach Fig. 5, die die in Station C vorge sehene Vorrichtung darstellt, befinden sich Spannfutter 13 und Ventil 2.4 in Ausrichtung mit einer Flussmittel abgebenden Düse 52, die in Verbindung mit einem Trichter 53 steht, der pulverisiertes Flussmittel enthält, und bei Beginn auch über einem zweiten Schirmglied 54 (in gehobener Stellung veranschaulicht) sich befindet.
Der Schirm 54 ist auf einer sich mittels des Pressflüssigkeitszylinders 56 in gleicher Weise wie beim Schirm 44 der Fig. 4 senk recht bewegenden Kolbenstange 55 montiert. Gleicherweise heben Finger 57 den Ring 27 von der Sitzfläche des Ventiltellers 2,4 weg, bevor das pulverförmige Flussmittel auf das geölte Ventil und den Ring 2-7 aus der Düse 52 durch eine Öffnung 58 im Schirm 54 ge blasen wird; besagte Finger 57 ruhen in einem auf der Kolbenstange 55 drehbar angeordne ten Träger 59, so dass dieser sich mit dem Ventil 24 dreht.
In gleicher Weise wie beim Mechanismus der Station 13 ist die Reihenfolge der Arbeits gänge des Mechanismus in Station C, so dass das Spannfutter 13 und das Ventil 2:1 zuerst in Normallage gebracht werden, wenn der Schirm 54 in seiner untern Stellung ist, wobei ein geräumiges Loch in der Grundplatte 10 \orgesehen ist, um den Schirm dort eintreten zu lassen; während des Verweilens des Ventils bewegt sieh der Schirm 54 zuerst in die ver anschaulichte Stellung, die Flussmittelabgabe findet hierauf statt und der Schirm geht wie o der abwärts, sich unter den Ventilteller sen kend.
Die Nockenscheibe 60 bewirkt. die auto matische und zeitliche Steuerung des Druck zylinders 56 für die Auf- und Abwärtsbewe gung des Schirmes und die weitere Nocken ; scheibe 61 bewirkt die automatische und zeit liche Steuerung der Bewegungen des Kolbens eines Druckzylinders 62, der den Boden 63' einer Kammer mit einer biegsamen Wand 63 im obern Teil des Flussmitteltriehters 53 hin und her bewegt, um das pulverisierte Fluss mittel aus der Düse 52 wegzublasen.
Nach Fig. 6, die, wie aus Fig. \' hervorgeht., die Vorrichtung bei Punkt D veranschaulicht, werden Futter 13 und Ventil. 24 an diesem Punkt gezeigt., mit dem Ventilteller über einer stationären Hochfrequenzinduktionsspule 64; während des Verweilens des Ventils an diesem Punkt werden Ventilteller und Ring 23 all mählich auf niedrige Temperatur erhitzt.
Fig. 7 zeigt den Mechanismus an der Sta tion E der Fig. \? als Haupterhitzungsteller, umfassend einen senkrecht beweglichen Hoch frequenzinduktor 65, der in der Zeichnung in seiner gehobenen Lage gezeigt wird, in der er dem Ventilteller 2.4 und den Ring ?7 ein schliesst, um den Hartlegierungsring 27 zu schmelzen und die Oberflächenerhitzung der Sitzfläche des Ventiltellers auf die erforder liche Temperatur zu bringen, bei welcher sich die Legierung des Ringes 27 mit dem Metall der Ventilsitzfläche verschmelzt.
Der Induktor .65 wird von einem Träger 66 getragen, der auf das obere Ende einer in eine an der Grundplatte 10 befestigte Stütze 68 senkrecht gleitbaren Stange 67 montiert ist. Die Stange 67 wird aufwärts entgegen der Wirkung einer Rüekschlagfeder 69 durch einen Kipphebel 70 bewegt, der durch eine sich drehende Nockenwalze 71 betätigt wird.
Die Reihenfolge der Arbeitsvorgänge ist die, dass das Futter 13 und das Ventil 24, die schon in Station D vorerhitzt worden sind, sich zuerst über dem gesenkten Induktor 6'5 befinden, der dann während des Verweilens des Ventils zwecks Schmelzens des Ringes 65 in die gezeigte Lage gehoben wird, worauf der Induktor unter den Ventilteller sich senkt.
Bei 72 sind Brennerdüsen angezeigt, die den Ventilteller während des Ringschmelz- vorganges mit reduzierendem Gas, z. B. Ace tylen, versehen, um die Oxidierung auf ein Mindestmass zu beschränken.
Nach Verlassen der Arbeitsstation E ge langen Futter 13 und Ventil 24 mit den nun auf der Ventilsitzfläche angeschmolzenen Ring 27 zu der in Fig. 8 illustrierten Station F, als Endstation, wo die Ventile von den Spannfuttern abgenommen werden.
Ein senkrecht beweglicher Stössel 73, in jeder Beziehung gleich dem Stössel 34 der Fig. 3, bewirkt. das Senken des Ventils 24, das in senkrechter Stellung über dem genanntem Stü13el gezeigt ist, auf die Ebene der Grund platte 10. Der Stössel 73 ist in der Zeichnung in seiner gehobenen Lage veranschaulicht und befindet sieh auf dem obern Ende einer durch (len PreiJ)flüssigkeitszylinder 75 betätigten Kolbenstange 74 montiert, wobei eine Nocken- wheibe 76 die automatische und zeitmässige Steuerung des Zylinders 75 bewirkt.
Ein wei- i erer, den Spannfutterentlastungshebel 37 betätigender Pressflüssigkeitszylinder ist bei 77 abgebildet.
Bei Beginn des Arbeitsvorganges befinden sieh Spannfutter und Ventil senkrecht über dem Stössel 73, der unten in der Vertiefung 78, also in der Grundplatte 10, belagert ist. Während des Verweilens des Futters 13 an dieser Arbeitsstation hebt sieh der Stössel 73 in die gezeigte Lage und der Zylinder 77 be- wirkt die Freigabe des Ventils \?-1 aus dem Spannfutter 13. Dann senkt sich der Stössel 73, um das Ventil 28 auf die Ebene der (rundplatte 10 zu bringen.
Das Ventil 24 wird dann seitwärts und vom Stössel 73 weg mittels eines Stössels 79 (siehe auch Fig. 2) bewegt, der durch den Pressflüssigkeitszylinder 80 betätigt wird, dessen automatische und zeitliche Steuerung durch den Nocken 81 bestimmt wird.
Das Ventil 24 wird vom Stössel 79 durch eine Luke 82 in der Wandung der kreisförmi gen Kühlkammer<B>83</B> hindurchgeführt, die mit einem Drehboden 84 und Führungswänden 86 versehen ist, die das Ventil aufrecht hal ten, währenddem das Ventil durch die Kam mer 83 einen von den genannten Führungs wänden gebildeten Kanal passiert, wie dies in Fig. 2 klar dargestellt wird. Fig. 1 zeigt einen Elektromotor<B>87,</B> der den Drehboden der Kammer 83 mittels Kettenantrieb 88 antreibt.
Fig. 2 zeigt eine Abweichplatte 89, die dazu dient, die Ventile aus der Kammer 83 heraus in eine Rutsche 89 zur Beförderung nach einem (nicht gezeigten) passenden Sammel- behälter zu schleudern.
Die Kammer 83 wird vorzugsweise elek trisch beheizt, zum mindesten in dem Teil nahe der Luke 82, wo die Ventile zuerst durchkommen, damit eine allzurasche Abküh lung der Ventile nach ihrer Warmbehandlung in. Station E vermieden wird.
Nach Fig. 2 beginnt der vollständige Ar beitszyklus damit, dass man die leeren öff- nungen 26 der rotierenden Magazinplatte 25 in Station A mit den Ventilen belädt und auf jedem Ventil einen Hartlegierungsring pla- eiert, worauf die Ventile eins nach Odem andern nach den Spannfuttern 13 dieser Ar beitsstation gelangen.
Die Ventile werden dann durch die Spann futter und den rotierenden Träger 11 über die einzelnen Stationen<I>B, C, D</I> und E ge führt und verweilen eine gewisse Zeit an jeder einzelnen Station, wo die Arbeitsvor gänge des ölens, Flussmittelauftragens, Vor wärmens und Schmelzens des Ringes 27 und Verschmelzens mit der Ventilsitzfläche ausge führt werden, wärend dem das Ventil unauf hörlich gedreht wird.