DD239961A1 - Verfahren zur herstellung von hochbeanspruchbaren hubventilen fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
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Abstract
Die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es moeglich ist, die gefaehrdeten Zonen der Hubventile unter Vermeidung von geometrisch komplizierten Auflage- bzw. Formkoerpern mit einer Beschichtung zu versehen, wird dadurch geloest, dass der zylindrische Rohling an einem Ende mit einer ebenen Platte und/oder dessen Mantelflaeche mit einem weitgehend hohlzylindrischen, aus einer hochwarm- und verschleissfesten Werkstoffschicht oder aus in radialer und/oder axialer Richtung mehreren Werkstoffschichten unterschiedlicher metallischer Zusammensetzung bestehenden Formkoerper beschichtet und dann einem Umformungsprozess unterzogen wird, indem durch Materialreckung oder Materialanhaeufung Birne und Schaft vorgeformt werden, die dann im Gesenk ausgeschmiedet und danach spanend fertigbearbeitet werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von hochbeanspruchbaren Hubventilen für Brennkraftmaschinen, insbesondere zur Herstellung von Auslaßventilen.
Hubventile für Brennkraftmaschinen unterliegen hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen. Hinzu treten hohe Anforderungen an Verschleißfestigkeit, Wärmeleitvermögen und Korrosionsbeständigkeit gegen chemische Einflüsse durch die Verbrennungsprodukte. Während für die Einlaßventile keine so großen Anforderungen an den Werkstoff gestellt werden, verlangt das hohen Temperaturen ausgesetzte Auslaßventil eine große Warmfestigkeit, die durch Stahllegierungen mit Cr, Si, Ni, Mo oder Mn erreicht wird. Da kein Stahl allen für das Auslaßventil wünschenswerten Eigenschaften genügt, ist man zu konstruktiven Maßnahmen an besonderen Stellen der Ventile gezwungen.
So sind beispielsweise Lösungen bekannt, die eine vollständige oder partielle Beschichtung von Hubventilen mittels Explosivplattierung von vorgeformten und der Hubventilkontur angepaßten Blechen bzw. Formkörpern zum Inhalt haben. Informationsquellen: DE-PS 2 653 729, B 23 P 3/09; DD-PS 216 187, B 23 K 20/08
Diese Lösungen weisen verschiedene Nachteile auf:
- Für den Plattiervorgang sind teure und komplizierte Vorrichtungen notwendig.
- Eine sichere Beherrschung des Plattiervorganges ist auf Grund der Hubventilgeometrie sehr schwierig.
- Die Auflage- bzw. Formkörper sind schwer herzustellen, da die Innenkontur im wesentlichen der Hubventilgeometrie entsprechen muß.
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von hochbelastbaren Hubventilen für Brennkraftmaschinen aufzuzeigen, mit dem es möglich ist, oberflächenveredelte Hubventile einfach und kostengünstig herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von hochbelastbaren Hubventilen für Brennkraftmaschinen zu entwickeln, mit dem es möglich ist, die gefährdeten Zonen der Hübventile unter Vermeidung von geometrisch komplizierten Auflage- bzw. Formkörpern mit einer Beschichtung zu versehen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der zylindrische Rohling an einem Ende mit einer ebenen Platte und/oder dessen Mantelfläche mit einem weitgehend hohlzylindrischen, aus einer hochwarm- und verschleißfesten Werkstoffschicht oder aus in radialer und/oder axialer Richtung mehreren Werkstoffschichten unterschiedlicher metallischer Zusammensetzung bestehenden Formkörper beschichtet und dann einem Umformungsprozeß unterzogen wird, indem durch Materialreckung oder Materialhäufung Birne und Schaft vorgeformt werden, die dann im Gesenk ausgeschmiedet und danach spanend fertigbearbeitet werden. -,
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der zylindrische Rohling über die Länge der Mantelfläche vollständig oder partiell beschichtet werden. Außerdem kann die Beschichtung des Rohlings forrhschlüssig, vorzugsweise durch Aufschrumpfung des Formkörpers, oder stoffschlüssig, vorzugsweise durch Explosivplattierung, erfolgen. Damit entfallen für den Plattiervorgang teure und komplizierte Vorrichtungen, wie sie sonst zur Aufbringung der Auflage- bzw. Formkörper auf das Hubventil notwendig wären. Somit ist auch eine sichere und jederzeit reproduzierbare metallische Verbindung zwischen dem Rohling und dem hohlzylindrischen Formkörper gegeben, da geometrisch komplizierte Auflagekörper, die teuer herzustellen sind und außerdem den Plattiervorgang schwierig gestalten, wegfallen.
Darüberhinaus besteht ein wesentlicher Vorteil darin, bewährte Herstellungsverfahren für Hubventile ohne Einschränkung anwenden zu können, da anstelle des üblichen, aus Stangenmaterial zugeschnittenen Rohlings lediglich ein bereits mit Beschichtung versehener Rohling zum Einsatz gelangt.
Ausführungsbeispiel
Die erfindungsgemäße Lösung soll anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.
Im ersten Beispiel wird ein zylindrischer Rohling, der aus dem Werkstoff X45 CrNiW 18.9 besteht und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 10:1 aufweist, mit einem dickwandigen Rohr der Werkstoffzusammensetzung X6 NiCrTiAI 75.20 auf seiner gesamten Länge der Mantelfläche vollständig unter Einbeziehung einer Stirnfläche explosiv beschichtet. Danach schließt sich die Ventilausformung durch Materialreckung mitteis Feinschmiedens an, und zwar so, daß ein Teil des Rohlings im Bereich der plattierten Stirnfläche den ursprünglichen Außendurchmesser des zylindrischen Rohlings beibehält. Die somit ausgebildete Birne wird nunmehr nach Erwärmung auf Umformtemperatur zum Ventilteller ausgeschmiedet. Anschließend werden Ventilteller und Schaft einer spanenden Endbearbeitung unterzogen.
Im zweiten Beispiel wird der zylindrische Rohling, der ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 50:1 aufweist und aus dem Werkstoff X45 CrNiW 18.9 besteht, auf seiner halben Länge um den doppelten Betrag des explosiv aufzuplattierenden Rohres im Durchmesser abgearbeitet.
Danach erfolgt das Explosivplattieren des aus dem Werkstoff X6 NiCrTiAI 75.20 bestehenden Rohres auf den vorbereiteten zylindrischen Rohling. Das Rohr weist hierbei eine Wanddicke von etwa 5 mm auf, wobei der Innendurchmesser des Rohres der Summe des Durchmessers des bearbeiteten Teils des zylindrischen Rohlings und der doppelten Wanddicke des Rohres entspricht.
Durch Materialanhäufung im plattierten Teilbereich wird mittels Elektrostauchung die Birne vorgeformt, die dann, nach nochmaliger Erwärmung auf Umformtemperatur, zum Ventilteller im Gesenk ausgeschmiedet wird. Als letzter Bearbeitungsschritt schließt sich ein Überdrehen von Schaft und Ventilteller an.
Claims (4)
- Patentansprüche:1. Verfahren zur Herstellung von hochbeanspruchbaren Hubventilen für Brennkraftmaschinen unter Verwendung von aus Stangenmaterial zugeschnittenen zylindrischen Rohlingen, gekennzeichnet dadurch, daß der zylindrische Rohling an einem Ende mit einer ebenen Platte und/oder dessen Mantelfläche mit einem weitgehend hohlzylindrischen, aus einer hochwarm- und verschleißfesten Werkstoffschicht oder aus in radialer und/oder axialer Richtung mehreren Werkstoffschichten unterschiedlicher metallischer Zusammensetzung bestehenden Formkörper beschichtet und dann einem Umformungsprozeß unterzogen wird, indem durch Materialreckung oder Materialhäufung Birne und Schaft vorgeformt werden, die dann im Gesenk ausgeschmiedet und danach spanend fertigbearbeitet werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der zylindrische Rohling über die Länge der Mantelfläche vollständig oder partiell beschichtet wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung des Rohlings formschlüssig, vorzugsweise durch Aufschrumpfung des Formkörpers erfolgt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Beschichtung des Rohlings stoffschlüssig, vorzugsweise durch Explosivplattierung erfolgt.
Priority Applications (3)
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Family Applications (1)
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