Verfahren zum Herstellen von Leichtmetallkolben mit in deren Wandungen vorgesehenen Kühlmittelkanälen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallkolben mit in deren Wandungen, z. B. im Boden und in der Ringzone, vor gesehenen Kanälen zum Durchleiten eines Kühlmit tels, z. B. von! Schmieröl. Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, derartige Kolben auf einfache Art in ein- stückiger Ausführung so herzustellen, dass die Kanäle allseitig von Leichtmetallwänden begrenzt sind.
Es ist bereits bekannt, Leichtmetallkolben mit überwiegend von Leichtmetall begrenzten ringförmi gen Kühlmittelkanälen derart herzustellen, dass von einem geschmiedeten Kolbenrohling ausgegangen wird, welcher eine einseitig offene, sich nach der Öff nung erweiternde Nut enthält, dass man in den erwei terten; Teil dieser Ringnut einen Verschlussring, z. B. aus Kupfer, einlegt und hierauf :den ausserhalb des Verschlussringes freigebliebenen Raum der Nut mit tels durch Auftragschweissung eingebrachtem Leicht metall ausfüllt. Dabei ist es besonders vorteilhaft, ge mäss dem schweiz. Patent Nr. 352529 der Anmelderin einen Verschlussring mit einem kantenfreien, z. B.
elliptischen Querschnitt zu verwenden und die Auf tragschweissung so vorzunehmen, dass das ein gebrachte Leichtmetall nur mit den ausserhalb des Verschlussringes befindlichen Wandteilen der Nut, nicht aber auch mit dem Verschlussring verschweisst. Man erhält dann ein Werkstück mit einem geschlosse nen Kühlmittelkanal, dessen Begrenzungen frei von Ecken und scharfen Kanten sind', von denen gegebe nenfalls Spannungsrisse ausgehen können. Innerhalb dieses Kanals bleibt aber der eine seiner Wände bil dende Verschlussring als Fremdkörper liegen, der unter Umständen störend sein kann.
Insbesondere kann durch den: Verschlussring der Wärmeübergang vom Kolbenwerkstoff zu dem im Kanal enthaltenen Kühlmittel verschlechtert werden, und es kann wenn der Verschlussring .aus einem spezifisch schwe reren Werkstoff gebildet ist - auch die Gefahr beste hen, dass er sich unter dem Einfluss der beim Hin und Hergehen des Kolbens auftretenden Massenkräfte lockert und freischlägt und dadurch die Barüberlie gende Schweissnaht gefährdet.
Erfindungsgemäss werden diese, Nachteile dadurch vermieden, dass zunächst ein Vorwerkstück hergestellt wird., in Sem die im fertigen Kolben zu bildenden Kanäle ganz oder teilweise durch Einlagen aus einem Werkstück ausgefüllt sind, der in einem den Kolben- werkstoff nicht angreifenden Mittel löslich ist,
und dass hierauf die Einlagen durch Einführung des Lö sungsmittels herausgelöst werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens. nach der Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung er läutert, in welcher ein. Schnitt durch den Kolbenroh ling während einer Phase des Verfahrens .dargestellt ist.
In den Kolbenrohling 1 ist durch Ausdrehen eine Nut 2 eingearbeitet, die durch einen Verschlussring 3 abgeschlossen wird. Der darüber befindliche weitere Teil der Nut 2 äst durch Einbringen einer dem Kot benwerkstoff ähnlichen Legierung nach dem Auftrag- schweissverfahTen ausgefüllt. Die Auftragschweissung ist in der Zeichnung
mit 4 bezeichnet. Nach Abschluss dieser Verfahrensschritte wird der Kolbenrohling wie üblich fertig bearbeitet, wobei in bekannter Weise auch Zu- und A'bflussbohrungen für das Kühlmittel angebracht werden, das :durch den nunmehr in der abgedeckten Nut 2 gebildeten Ringkanal 5 geleitet werden soll.
Diese in der Zeichnung nicht dargestell- ten Bohrungen werden nun dazu, benützt, um das Lösungsmittel durch den Kanal 5 zu leiten, wobei der Verschlussring 3 herausgelöst wird und der Kanal 5 nunmehr nur noch vom Kolbenwerkstoff und von der Auftragschweissung 4, also ausschliesslich von Leicht metallteilen begrenzt ist.
Beispielsweise kann der Verschlussring 3 aus Kup fer bestehen. In diesem Falle kann als Lösungsmittel konzentrierte Salpetersäure dienen, die Kupfer stark angreift, während die üblichen Kolbenaluminiumlegie rungen in konzentrierter Salpetersäure praktisch un löslich sind, das heisst in der zur Auflösung der Kup ferringe benötigten Zeit nicht merklich angegriffen werden.
Als Lösungsmittel kommen ferner auch konzen- trierte Schwefelsäure und konzentrierte Salzsäure in Betracht, die ebenfalls die üblichen Kolbenbaustoffe kaum angreifen, während anderseits in: konzentrierter Salzsäure z. B. Silber und in konzentrierter Schwefel säure z. B. hochlegierte Chromstähle leicht lösbar sind und daher als Werkstoffe für Verschlussringe in Betracht kommen.
Ähnliche Probleme können auch auftreten, wenn man Kühlölkanäle oder -ähnliche Hohlräume in ge gossenen Leichtmetallkolben bilden will. Hier besteht zwar die Möglichkeit, mit zerstörbaren Kernen zu arbeiten, die beim Herstellen geschmiedeter Kolben nach dem vorstehend beschriebenen Verfahrendes halb nicht gegeben ist, weil die üblichen zerstörbaren Kernmassen der Schweissflamme nicht standhalten.
Häufig macht aber die restlose Entfernung der Kerne wegen der verwickelten Gestalt der durch diese aus- gefüllten Kühlkanäle Schwierigkeiten. Man zieht es deshalb in der Regel vor, die gewünschten Hohlräume durch Eingiessen von Rohren oder dergleichen aus höher schmelzenden Metallen zu bilden,
die jedoch ebenso wie die oben beschriebenen Abdeckringe den Wärmeübergang verschlechtern und gegebenenfalls dazu neigen, sich loszuschlagen. Nach vorliegendem Verfahren können solche Rohre auch aus Kupfer, Chromstahl oder dergleichen gebildet und nach dem Eingiessen durch Anwendung eines geeigneten Lö sungsmittels wied'e'r entfernt werden, so dass ein ein stückiger Kolben mit allseitig vom Kolbenwerkstoff umschlossenen Hohlräumen übrigbleibt.
Method for producing light metal pistons with coolant channels provided in their walls. The invention relates to a method for producing light metal pistons with in their walls, e.g. B. in the ground and in the annular zone, in front of channels seen for passing a Kühlmit means, z. B. from! Lubricating oil. It is based on the task of producing such pistons in a simple manner in a one-piece design so that the channels are delimited on all sides by light metal walls.
It is already known to produce light metal pistons with predominantly light metal limited ringförmi gene coolant channels in such a way that it is assumed that a forged piston blank which contains a groove that is open on one side and widens after the opening that is extended into the widened; Part of this ring groove a locking ring, for. B. made of copper, and then: fills the space of the groove that has remained free outside the locking ring with means of light metal introduced by build-up welding. It is particularly advantageous, according to Switzerland. Applicant's patent no. 352529 discloses a locking ring with an edge-free, e.g. B.
to use elliptical cross-section and to carry out the application welding in such a way that the light metal introduced is only welded to the wall parts of the groove located outside the locking ring, but not also to the locking ring. A workpiece is then obtained with a closed coolant duct, the boundaries of which are free of corners and sharp edges, from which stress cracks may arise. Within this channel, however, the locking ring forming one of its walls remains lying as a foreign body, which can be disruptive under certain circumstances.
In particular, the heat transfer from the piston material to the coolant contained in the channel can be worsened by the locking ring, and if the locking ring is made of a specifically heavier material, there is also the risk that it will move under the influence of the and moving the piston occurring mass forces loosens and strikes free and thereby endangers the Barüberlie ing weld seam.
According to the invention, these disadvantages are avoided by first producing a preliminary workpiece. In Sem the channels to be formed in the finished piston are completely or partially filled with inserts from a workpiece which is soluble in an agent that does not attack the piston material,
and that the deposits are then removed by introducing the solvent.
An embodiment of the method. according to the invention it is based on the accompanying drawings, in which a. Section through the piston blank during one phase of the process.
A groove 2 is machined into the piston blank 1 by turning it and is closed by a locking ring 3. The further part of the groove 2 located above it is filled by the introduction of an alloy similar to the manure material using the build-up welding method. The build-up welding is in the drawing
labeled 4. After these process steps have been completed, the piston blank is finished as usual, with inflow and outflow bores for the coolant also being made in a known manner, which is to be passed through the annular channel 5 now formed in the covered groove 2.
These bores, not shown in the drawing, are now used to guide the solvent through the channel 5, the locking ring 3 being detached and the channel 5 now only from the piston material and from the build-up welding 4, i.e. exclusively from Leicht metal parts is limited.
For example, the locking ring 3 can consist of Kup fer. In this case, concentrated nitric acid can serve as the solvent, which strongly attacks copper, while the usual piston aluminum alloys are practically insoluble in concentrated nitric acid, i.e. they are not noticeably attacked in the time required to dissolve the Kup ferringe.
Concentrated sulfuric acid and concentrated hydrochloric acid, which likewise hardly attack the usual piston building materials, are also suitable solvents. B. silver and acid in concentrated sulfur z. B. high-alloy chrome steels are easily detachable and therefore come into consideration as materials for locking rings.
Similar problems can also arise when you want to form cooling oil channels or similar cavities in cast light metal pistons. Here there is the possibility of working with destructible cores, which is not possible when producing forged pistons according to the method described above, because the usual destructible core masses cannot withstand the welding flame.
Often, however, the complete removal of the cores causes difficulties because of the intricate shape of the cooling channels filled by them. It is therefore usually preferred to form the desired cavities by pouring pipes or the like from higher melting metals,
However, like the cover rings described above, they impair the heat transfer and possibly tend to break loose. According to the present method, such tubes can also be made of copper, chrome steel or the like and removed again after pouring by using a suitable solvent, so that a lumpy piston remains with cavities enclosed on all sides by the piston material.