CH499719A

CH499719A - Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für Verbrennungsmotoren und nach dem Verfahren hergestellter Kolben

Info

Publication number: CH499719A
Application number: CH1658168A
Authority: CH
Inventors: G Solomir John
Original assignee: Nova Werke Ferber & Wran
Priority date: 1968-11-06
Filing date: 1968-11-06
Publication date: 1970-11-30

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für Verbrennungsmotoren und nach dem Verfahren hergestellter Kolben
Die stetig steigende spezifische Leistung der Dieselmotoren hat zur Folge, dass ihre Kolben immer stärker beansprucht werden. Es hat sich gezeigt, dass bei konventionell gegossenen oder geschmiedeten Leichtmetallkolben besonders die oberste Kolbenringnut dem grössten Verschleiss unterliegt. Es wurden deshalb bereits Kolben mit speziellen Kolbenringträgern aus besonders verschleissfestem Material verwendet. Solche Ringträger konnten jedoch nur bei gegossenen Leichtmetallkolben Verwendung finden, da sie bei der Herstellung der Kolben in diese eingegossen werden mussten.

Die Festigkeit und die Laufeigenschaften von gegossenen Leichtmetallkolben haben sich jedoch bei sehr hohen spezifischen Leistungen der Motoren als ungenügend erwiesen. Für solche Motoren sind geschmiedete Leichtmetallkolben zweckmässiger.

Die Erfindung bezweckt, ein Verfahren zu schaffen, das gestattet, auch geschmiedete Kolben mit verschleissfesten Ringträgern zu versehen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass auf einen geschmiedeten Kolbenkörperrohling ein gegossener, einen Kolbenringträger enthaltender Stauchring aufgesetzt und in den Boden des Kolbenkörperrohlings warm eingepresst wird.

In den durch Giessen hergestellten Stauchring kann auf übliche Weise ein spezieller Ringträger eingegossen werden. Der Stauchring selbst könnte aber auch aus einem verschleissfesten Werkstoff hergestellt sein, so dass auf einen zusätzlichen Ringträger verzichtet werden könnte.

Die Erfindung betrifft auch einen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Kolben. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen geschmiedeten Kolbenkörper mit einem aufgepressten, gegossenen Stauchring mit einem Kolbenringträger aufweist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Kolbens dargestellt. Anhand desselben wird das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutert.

Es zeigen:
Fig. 1 einen Kolbenkörperrohling und einen separaten Stauchring im Längsschnitt; und
Fig. 2 einen Kolbenrohling mit aufgepresstem Stauchring im Längsschnitt.

Zur Herstellung eines Kolbenrohlings nach Fig. 2 wird ein Kolbenkörper 1 (vgl. Fig. 1) aus einer Leichtmetallegierung in üblicher Weise geschmiedet. Im Kolbenkörperboden wird dann eine Zentrierrille 2 eingedreht.

Separat wird ein Stauchring 3 hergestellt indem in einer Kokille z.B. nach dem Alfin-Verfahren ein Ringträger 4 mit einer Leichtmetallegierung umgossen wird. Der Ringträger 4 besteht vorzugsweise aus aNiresist , d.h.

einem austenitischen Gusseisen, das nahezu die gleiche Wärmedehnung wie die Legierung des Stauchrings aufweist.

Zum Vereinigen von Kolbenkörper 1 und Stauchring 3 wird der Kolbenkörper auf eine Temperatur von 400 bis 5500C erwärmt. Der Stauchring wird auf eine Temperatur gebracht, die je nach Werkstoff 20 bis 4500C niedriger liegt als die Temperatur des Kolbenkörpers 1.

Nun wird der Stauchring 3 auf die Zentrierrille 2 aufgesetzt und in den Kolbenboden eingepresst, so dass der in Fig. 2 dargestellte Kolbenrohling entsteht, bei dem der geschmiedete Kolbenkörper 1 mit dem gegossenen Stauchring 3 durch Pressschweissung einwandfrei verbunden ist. Die weitere Bearbeitung des Rohlings kann dann auf übliche Weise erfolgen.

Beim Zusammenpressen der Teile 1 und 3 kann es zweckmässig sein, den einen Teil gegenüber dem anderen in Rotation zu versetzen.

Der Stauchring 3 hat zweckmässig eine dreieckige Querschnittsform, wobei die Hypotenuse 5 des Dreiecks gebogen ist. An der durch die Hypotenuse 5 begrenzten Innenfläche des Stauchrings 3 könnten auch Unebenheiten, wie Vorsprünge oder Vertiefungen vorgesehen sein, um die Verbindung mit dem Boden des Kolbenrohlings 1 zu verbessern. Bei der Herstellung des Stauchrings könnte auch zusätzlich ein Ölkanal in diesen eingegossen werden. Auf diese Weise können Kolben mit ölkühlung hergestellt werden.

Falls der herzustellende Kolben im Kolbenboden einen Verbrennungsraum oder eine Wirbelkammer aufweisen soll, kann eine entsprechende Ausnehmung beim Aufpressen des Stauchrings 3 gleichzeitig eingepresst werden.

Der im Stauchring 3 eingegossene Ringträger 4 weist zweckmässig eine symmetrische Querschnittsform, vorzugsweise eine Tonnenform auf, wie in den Figuren dargestellt, um eine gleichmässige Kräfteverteilung beim Einpressen zu erzielen.

Ein auf die beschriebene Weise hergestellter Kolben weist dann in der Ringzone ein gegossenes Gefüge, in der Zone des Bolzenlochs und am Kolbenhemd ein stark durchknetetes Gefüge auf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen geschmiedeten Kolbenkörperrohling ein gegossener, einen Kolbenringträger (4) enthaltender Stauchring (3) aufgesetzt und in den Boden des Kolbenkörperrohlings warm eingepresst wird.

II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellter Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass er einen geschmiedeten Kolbenkörper (1) mit einem aufgepressten, gegossenen Stauchring (3) mit einem Kolbenringträger (4) aufweist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Aufpressen des Stauchringsauf den Kolbenkörperrohling der letztere auf eine Temperatur von 400 bis 5500C und der Stauchring auf eine um 20 bis 4500C niedrigere Temperatur erwärmt werden.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufpressen des Stauchrings auf den Kolbenkörperrohling die beiden Teile relativ zueinander in Rotation versetzt werden.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufpressen des Stauchrings auf den Kolbenkörperrohling der Stauchring in eine am Boden des Kolbenkörperrohlings angeordnete Zentriernut eingesetzt wird.

4. Kolben nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgesetzte Stauchring (3) einen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, wobei die mit dem Kolbenkörper 1 verbundene Fläche (5) gewölbt ist.

5. Kolben nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenträger (4) im Querschnitt symmetrisch, z.B. tonnenförmig ausgebildet ist.