DE102007027337B4

DE102007027337B4 - Method for producing a cooling channel piston for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102007027337B4
Application number: DE200710027337
Authority: DE
Inventors: Andreas Rehl
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2009-07-30
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: DE102007027337A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolben (11) einer Brennkraftmaschine, wobei zunächst in einem Schmiedeverfahren ein Kolbenrohling (1) aus einem Stahlwerkstoff geformt wird, wobei dieser Kolbenrohling (1) einen umlaufenden Kragen (3) im Bereich eines Kolbenbodens (2) und einen gegenüber dem Außendurchmesser des Kolbenrohlings (1) zurückliegenden Freibereich (9) unterhalb des Kragens (3) sowie einen Anlagebereich (5) oberhalb eines Kolbenschaftes (6) für den Kragen (3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kragen (3) in einem ersten Schritt in Richtung des Anlagebereiches (5) umgeformt wird, ohne dass er den Anlagebereich (5) berührt, dass in einem zweiten Schritt die Bereiche des Kolbenrohlings (1) und des Kragens (3), die in dem Anlagebereich (5) zur Anlage kommen sollen, erwärmt werden und in einem weiteren Schritt der Kragen (3) derart weiter verformt wird, dass er den Anlagebereich (5) berührt.A method for producing a cooling channel piston (11) of an internal combustion engine, wherein first a piston blank (1) is formed from a steel material in a forging method, said piston blank (1) has a circumferential collar (3) in the region of a piston crown (2) and one opposite Having outer diameter of the piston blank (1) past free area (9) below the collar (3) and a contact area (5) above a piston skirt (6) for the collar (3), characterized in that the collar (3) in a first step is transformed in the direction of the contact area (5), without touching the contact area (5), that in a second step the areas of the piston blank (1) and the collar (3) to come into contact in the contact area (5) , Are heated and in a further step, the collar (3) is further deformed such that it touches the contact area (5).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens einer Brennkraftmaschine, wobei zunächst ein Kolbenrohling aus einem Stahlwerkstoff geformt wird, wobei dieser Kolbenrohling einen umlaufenden Kragen im Bereich eines Kolbenbodens und einen gegenüber dem Außendurchmesser des Kolbenrohlings zurückliegenden Freibereich unterhalb des Kragens sowie einen Anlagebereich oberhalb eines Kolbenschaftes für den Kragen aufweist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The The invention relates to a method for producing a cooling channel piston an internal combustion engine, wherein initially a piston blank a steel material is formed, this piston blank a circumferential collar in the region of a piston crown and one opposite the outer diameter the piston blank last Open area below the collar as well as an area above a piston shaft for having the collar according to the features the preamble of claim 1.

Ein gattungsbildendes Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine ist aus der DE 10 2004 031 513 A1 bekannt. Dieses bekannte Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens für eine Brennkraftmaschine, der in seinem Kolbenboden einen Kühlkanal aufweist, wobei sich dem Kolbenboden ein Kolbenunterteil mit Kolbennaben, Bolzenbohrungen und Kolbenschäfte anschließt, wobei zunächst ein aus einem Stahlwerkstoff bestehender und geschmiedeter Kolbenrohling mit einem im Bereich des Kolbenbodens radial abstehenden und umlaufenden Kragen hergestellt wird, wobei der Kragen anschließend umgeformt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Übergangsbereich zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenunterteil ein Anlagebereich für den Kragen geformt wird und der Kragen derart umgeformt wird, bis dessen äußere radial umlaufende Kante sehr nahe oder vollständig zur Anlage an den Anlagebereich kommt, um dann den geschlossenen Kühlkanal zu bilden.A generic method for producing a cooling channel piston for an internal combustion engine is known from DE 10 2004 031 513 A1 known. This known method for producing a cooling channel piston for an internal combustion engine having a cooling channel in its piston head, wherein the piston crown is followed by a piston lower part with piston hubs, bolt holes and piston shanks, wherein initially one of a steel material existing and forged piston blank with a radial in the region of the piston crown protruding and circumferential collar is made, wherein the collar is then formed, is characterized in that in a transition region between the piston crown and the piston bottom an investment area for the collar is formed and the collar is so deformed until its outer radially circumferential edge very close or completely comes to rest on the contact area to then form the closed cooling channel.

Dabei ist es erforderlich, dass zur optimalen Wirkung des Kühlkanales die Endbereiche des Kragens an dem Anlagebereich vollständig zur Anlage kommen, damit durch den umgeformten Kragen der Kühlkanal vollständig (bis auf erforderliche Zulauf- und Ablauföffnungen) geschlossen wird. Hierzu ist es erforderlich, mit großem Aufwand den Kragen derart in Richtung des Anlagebereiches umzuformen, dass er vollständig zur Anlage an den Anlagebereich kommt. Dabei kann allerdings aufgrund der Materialeigenschaften nicht ausgeschlossen werden, dass trotzdem Bereiche des Kragens von dem Anlagebereich wieder abheben und somit ein unerwünschter Spalt entsteht. Zur Verhinderung dessen ist schon vorgeschlagen worden, den Kragen in dem Anlagebereich an diesem unlösbar, z. B. durch eine Lötung oder Schweißung, anzufügen. Dies bedeutet aber einen unerwünschten weiteren Bearbeitungsschritt. Außerdem kann es innerhalb des Kühlkanales zu Schweißspritzern kommen, die sich bei der Zirkulation von Motoröl lösen und in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine gelangen können. Dort können sie dann insbesondere an den Zylinderlaufflächen große Schäden verursachen.there It is necessary that for optimal effect of the cooling channel the end portions of the collar at the investment area completely to Come so that through the formed collar of the cooling channel Completely (except for required inlet and outlet openings) is closed. For this it is necessary with great effort the collar in such a way Direction of the investment area that he completely to Plant comes to the investment area. It can, however, due to the material properties can not be excluded that anyway Detach areas of the collar from the investment area and thus an undesirable gap arises. To prevent this has already been proposed the collar in the investment area at this insoluble, z. B. by soldering or weld, to add. But this means an undesirable further processing step. Moreover, it can be within the cooling channel to spatters come loose in the circulation of engine oil and in the oil cycle the internal combustion engine can get. There you can then cause great damage especially to the cylinder surfaces.

Aufgrund der heutigen Anforderungen an moderne Brennkraftmaschinen, in denen ein solcher Kühlkanalkolben eingesetzt wird, hinsichtlich des Schadstoffausstoßes und des Verbrauches, ist es erforderlich, einen Kühlkanalkolben so herzustellen, dass er die an ihn gestellten Anforderungen erfüllt. So hat bei Durchführung des Verfahrens, welches aus der DE 10 2004 031 513 A1 bekannt ist, eine Kaltumformung (ohne Erwärmung des Kolbenrohlings während des Umformvorganges) den Nachteil, dass das Umformvermögen des Stahlwerkstoffes bei Raumtemperatur (etwa 30 bis 40 Grad) und der bekannten Geometrie nicht ausreichend ist und es zu Rissbildungen im Umformbereich kommen kann. Dadurch ist die Festigkeit des auf diese Art und Weise hergestellten Kühlkanalkolbens beeinträchtigt, sodass mit ihm z. B. in der Brennkraftmaschine die erforderlichen hohen Verbrennungsdrücke nicht erzielt werden können.Due to today's demands on modern internal combustion engines, in which such a cooling channel piston is used, in terms of pollutant emissions and consumption, it is necessary to produce a cooling channel piston so that it meets the requirements placed on it. So has in carrying out the process, which from the DE 10 2004 031 513 A1 is known, cold forming (without heating the piston blank during the forming process) has the disadvantage that the forming capacity of the steel material at room temperature (about 30 to 40 degrees) and the known geometry is not sufficient and there may be cracks in the forming area. As a result, the strength of the cooling channel piston produced in this way is impaired, so that with him z. B. in the internal combustion engine, the required high combustion pressures can not be achieved.

Anstelle der Kaltumformung ist schon daran gedacht worden, eine Warmumformung (beispielsweise etwa oberhalb von 700 Grad Celsius) an dem Kolbenrohling durchzuführen. Dies verbessert zwar das Gefüge des bearbeiteten Kolbenrohlings und auch des später fertigen Kühlkanalkolbens, wobei es allerdings eines sehr hohen Energieaufwandes bedarf, um den gesamten Kolbenrohling auf das gewünschte und erforderliche Temperaturniveau zu erwärmen. Darüber hinaus kommt es bei Erwärmungstemperaturen etwa oberhalb von 550 Grad Celsius in nachteiliger Weise zu Verzunderungen im Kühlkanal. Diese haben den gleichen Nachteil wie die Schweißspritzer.Instead of cold forming has already been considered, a hot forming (For example, above about 700 degrees Celsius) on the piston blank perform. Although this improves the structure the machined piston blank and also the later finished cooling channel piston, although it requires a very high energy expenditure, in order to the entire piston blank to the desired and required temperature level to warm up. About that In addition, it comes at heating temperatures above about 550 degrees Celsius disadvantageously to scaling in the cooling channel. These have the same disadvantage as the spatter.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderten Nachteile zu vermeiden. Es soll vor allen Dingen ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens angegeben werden, mit dem ein in der Brennkraftmaschine hochbelastbarer Kühlkanalkolben aus einem Stahlwerkstoff in einteiliger Ausführung hergestellt werden kann, wobei der Kolbenrohling durch die Ausführung des Verfahrens seine vorteilhaften Eigenschaften, die er durch seine Herstellung im Schmiedeverfahren erhält, weitestgehend beibehalten soll.Of the The invention is therefore based on the object described at the outset To avoid disadvantages. It should above all be a process for production a cooling channel piston be specified, with a high load in the internal combustion engine Cooling channel piston can be made of a steel material in one-piece design, wherein the piston blank by the execution of the procedure its advantageous qualities, which he by his Production in the forging process receives, largely retained should.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der umlaufende Kragen in einem ersten Schritt in Richtung des Anlagebereiches des Kolbenrohlings umgeformt wird, ohne dass er den Anlagebereich berührt, dass in einem zweiten Schritt die Bereiche des Kolbenrohlings und des Kragens, die in dem Anlagebereich zur Anlage kommen sollen, erwärmt werden und in einem weiteren Schritt der Kragen derart weiter verformt wird, dass er den Anlagebereich berührt. Gegebenenfalls kann alternativ oder ergänzend auch der Biegebereich des Kragens lokal erwärmt werden.According to the invention, the peripheral collar is shaped in a first step in the direction of the abutment region of the piston blank, without it touching the abutment region, that in a second step the regions of the piston blank and the collar which are to come into abutment in the abutment region, are heated and in a further step, the collar is further deformed such that it touches the investment area. Optionally, as an alternative or in addition, also the bending area of the collar are heated locally.

Durch die zwei aufeinander folgenden Umformschritte, zwischen denen eine lokale Erwärmung erfolgt, werden die folgenden Vorteile erzielt:
Aufgrund der Herstellung des Kolbenrohlings aus einem Stahlwerkstoff in einem Schmiedeverfahren wird zunächst die an sich bekannte und sehr gute Grundfestigkeit des Kolbenrohlings erzielt. Anschließend wird der Kragen in Richtung des Anlagebereiches umgeformt, sodass dessen umlaufende Kante schon in die Nähe des Anlagebereiches des Kolbenrohlings kommt, wobei durch diese Umformung die Festigkeit des Kolbenrohlings nach wie vor beibehalten wird und der umlaufende Rand des Kragens in eine solche Position in Bezug auf den Anlagebereich des Kolbenrohlings gebracht wird, die es gestattet, von dort diejenigen Bereiche des Kolberohlings und des Kragens, die in dem Anlagebereich zur Anlage kommen sollen, und gegebenenfalls alternativ oder ergänzend jetzt auch den Biegebereich des von dem Kolbenrohling abstehenden Kragens lokal erwärmen zu können. Anschließend erfolgt eine weitere Umformung des Kragens, die sich aufgrund der lokalen Erwärmung dahingehend einfacher gestaltet, als dass durch die partiell ausgeführte Warmumformung das Ziel erreicht wird, dass der umlaufende Rand des Kragens an dem Anlagebereich zur Anlage kommt und somit den verschlossenen Kühlkanal bildet. Durch die lokale Erwärmung des Biegereiches des von dem Kolbenrohling abstehenden Kragens läßt sich dieser auch wesentlicher einfacher umformen, als es bei einer Kaltumformung der Fall wäre. Durch dieses erfindungsgemäße Verfahren wird somit sichergestellt, dass der Kolbenrohling und damit auch der fertige spätere Kühlkanalkolben seine Grundfestigkeit beibehält, gleichzeitig aber auch der Kühlkanalkolben durch die Umformung des Kragens nicht nur gebildet, sondern auch vollständig geschlossen wird.The following advantages are achieved by the two successive forming steps between which local heating takes place:
Due to the production of the piston blank made of a steel material in a forging process, the known per se and very good basic strength of the piston blank is initially achieved. Subsequently, the collar is deformed in the direction of the contact area, so that its peripheral edge comes already in the vicinity of the contact area of the piston blank, whereby the strength of the piston blank is still maintained by this deformation and the peripheral edge of the collar in such a position with respect to the abutment region of the piston blank is brought, which allows it to locally locally heat those areas of the Kolberohlings and the collar, which should come to rest in the investment area, and optionally alternatively or additionally now also the bending region of the protruding from the piston blank collar. Subsequently, a further deformation of the collar, which is made simpler due to the local warming, than that achieved by the partially performed hot forming the goal that the peripheral edge of the collar comes to rest on the contact area and thus forms the sealed cooling channel. Due to the local heating of the bending region of the collar projecting from the piston blank, it can also be shaped much more easily than would be the case with cold forming. By this method according to the invention is thus ensured that the piston blank and thus the finished later cooling channel piston retains its basic strength, but at the same time not only the cooling channel piston formed by the deformation of the collar, but also completely closed.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erwärmung der Bereiche des Kolbenrohlings, die in dem Anlagebereich zur Anlage kommen sollen, auf ein solches Temperaturniveau erfolgt, das diese Bereiche aufschmelzen. Dass heißt, dass der umlaufende Kragenrand des Kragens nach seiner Umformung in Richtung des Anlagebereiches und der korrespondierende Anlagebereich des Kolbenrohlings aufgeschmolzen werden, sodass die beteiligten Bereiche nach der weiteren Umformung des Kragens in Richtung des Kolbenrohlings eine quasi-formschlüssige Verbindung eingehen. Dabei ist sicher zu stellen, dass die Aufschmelzung der beteiligten Teile so erfolgt, dass sie nicht vollständig schmelzen und damit Material verloren geht. Außerdem ist sicher zu stellen, dass nach dem Aufschmelzvorgang die weitere Umformung in einem solchen Zeitfenster erfolgt, dass nach dem weiteren Umformvorgang die aufgeschmolzenen Bereiche von Kragen und Kolbenrohling im Anlagebereich die quasi-formschlüssige Verbindung eingehen können. Für den Fall, dass die Zeitspanne zwischen Aufschmelzvorgang und weiterem Umformschritt zu groß ist und wieder zu einer zumindest teilweise, insbesondere vollständigen Erstarrung der aufgeschmolzenen Bereiche führen sollte, führt dies trotzdem zu einem sehr guten formschlüssigen Zustand, in dem der Rand des Kragens formschlüssig an den Kolbenrohling anliegt und den Kühlkanal dichtend verschließt.In Further development of the invention is provided that the heating of Areas of the piston blank that in the investment area to plant should come to such a temperature level that this Melt areas. That means that the circumferential collar edge of the collar after its transformation in the direction of the investment area and the corresponding investment area of the Flask blanks are melted so that the involved areas after the further deformation of the collar in the direction of the piston blank a quasi-positive Make contact. It is important to make sure that the meltdown The parts involved are made so that they do not melt completely and thus material is lost. It's also important to make sure that after the melting process, the further transformation in such Time window takes place, that after the further forming process, the molten Areas of collar and piston blank in the investment area the quasi-positive connection can enter. For the Case that the time between melting and more Forming step is too big and again to an at least partial, especially complete solidification should lead to the melted areas, does this Nevertheless, to a very good form-fitting state in which the Edge of the collar form-fitting abuts the piston blank and sealingly seals the cooling channel.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die weitere Umformung des Kragens, die zur Anlage seiner Enden an den Kolbenrohling führt, unter Druck in Richtung des Kolbenrohlings erfolgt. Dies hat den Vorteil, dass insbesondere die noch aufgeschmolzenen Bereiche (teigige Bereiche) oder die aufgeschmolzenen und schon erstarrten Bereiche des Kragens und des Kolbenrohlings zuverlässig zur Anlage kommen, um den Kühlkanal dichtend zu verschließen.In Further development of the invention is provided that the further transformation of the collar, which leads to the plant of its ends to the piston blank under Pressure in the direction of the piston blank takes place. This has the advantage that in particular the still melted areas (doughy areas) or the melted and already solidified areas of the collar and the piston blank reliably come to the plant to the cooling channel seal tightly.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die lokale Erwärmung durch einen hochfrequenten Wechselstrom, durch ein elektromagnetisches Wechselfeld oder durch Wirbelströme erfolgt. Diese durch elektrische Energie erzeugten lokale Erwärmung hat den Vorteil, dass sie sehr gut steuerbar ist und auf die jeweiligen Geometrien des Kolbenrohlings, insbesondere der Dicke und Länge des umlaufenden Kragens, sowie auf das Material des Kolbenrohlings abgestimmt werden kann. Eine solche elektrische Energie kann beispielsweise mittels einer Induktionsspule, die koaxial über den Kolbenschaft des Kolbenrohlings in Richtung des Anlagebereiches bewegt wird, lokal gezielt eingebracht werden. Neben der Erzeugung der Erwärmung mittels elektrischer Energie sind aber auch andere Verfahren wie z. B. das Richten einer Gasflamme auf die aufzuschmelzenden Bereiche, denkbar.In Further development of the invention is provided that the local heating by a high-frequency alternating current, by an electromagnetic Alternating field or by eddy currents he follows. This has local heating generated by electrical energy the advantage that it is very well controllable and on the respective Geometries of the piston blank, in particular the thickness and length of the circumferential collar, and matched to the material of the piston blank can be. Such electrical energy can, for example by means of an induction coil coaxial with the piston skirt of the piston blank is moved in the direction of the investment area, introduced locally targeted become. In addition to the generation of heating by means of electrical energy but are also other methods such. B. directing a gas flame on the areas to be melted, conceivable.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Kühlkanalkolben, der nach den vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden ist.Finally, concerns the invention a cooling channel piston, which has been prepared by the methods described above is.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens einer Brennkraftmaschine wird im Folgenden beschrieben und anhand der Figuren erläutert.The inventive method for producing a cooling channel piston an internal combustion engine is described below and based on the Figures explained.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist schrittweise in den 1 bis 4 gezeigt.The inventive method is gradually in the 1 to 4 shown.

1 zeigt einen Kolbenrohling 1 aus einem Stahlwerkstoff, der in einem Schmiedeverfahren in der gezeigten Geometrie hergestellt worden ist. Der Stahlwerkstoff hat den Vorteil, dass er die gewünschten Festigkeitsanforderungen erfüllt und darüber hinaus kostengünstig ist. Das Schmiedeverfahren hat den Vorteil, dass das Grundgefüge des Kolbenrohlings 1 zu den gewünschten Festigkeiten führt, die auch während des weiteren Bearbeitungsverfahrens, welches noch geschildert wird, beibehalten werden. 1 shows a piston blank 1 from a steel material that has been produced in a forging process in the geometry shown. The steel material has the advantage that it meets the desired strength requirements and, moreover, is inexpensive. The forging process has the advantage that the basic structure of Kolbenroh lings 1 leads to the desired strength, which also during the further processing method, which will be described, maintained.

Der Kolbenrohling 1 weist einen Kolbenboden 2 auf, wobei abstehend von dem Kolbenboden 2, insbesondere dessen oberen Bereich, durch das Schmiedeverfahren ein umlaufender Kragen 3 gebildet wird. Außerdem sind unterhalb des Kolbenbodens 2 Kolbennaben 4 vorhanden. Weiterhin weist der Kolbenrohling 1 einen Anlagebereich 5 auf, der sich oberhalb der Kolbennaben 4 bzw. am oberen Ende des Kolbenschaftes 6 befindet. In diesem Anlagebereich 5 kann, muss aber nicht Absatz 7 oder eine ähnliche geometrische Ausformung vorhanden sein. Dieser Absatz 7 bewirkt, dass nach der Umformung der Kragen 3 dort nicht nur zur Anlage kommen kann, sondern dessen Bewegung in Richtung einer Kolbenhubachse 8 auch begrenzt ist. Damit kann sicher gestellt werden, dass der Kragen 3 aufgrund seiner Umformung von seiner Ausgangslage (bei diesem Ausführungsbeispiel etwa eine Erstreckung senkrecht zu der Kolbenhubachse 8) bis in seine Endposition (Erstreckung etwa parallel zu der Kolbenhubachse 8) in die gewünschte Endposition gebracht werden kann, um einen Freibereich 9, der beispielsweise mittels spanabhebender Bearbeitung in den Kolbenrohling 1 eingebracht worden ist (Einstich), zu verschließen. Außerdem stellt der Absatz 7 sicher, dass keine Schweißspritzer in den Kühlkanal gelangen.The piston blank 1 has a piston bottom 2 on, projecting from the piston crown 2 , in particular its upper area, by the forging method a circumferential collar 3 is formed. Also, below the piston crown 2 pin bosses 4 available. Furthermore, the piston blank 1 an investment area 5 on, located above the piston hubs 4 or at the upper end of the piston skirt 6 located. In this investment area 5 can, but does not have paragraph 7 or a similar geometric shape may be present. This paragraph 7 causes after the forming of the collar 3 There not only can come to the plant, but its movement in the direction of a Kolbenhubachse 8th is also limited. This can be made sure that the collar 3 due to its deformation from its initial position (in this embodiment, about an extension perpendicular to the Kolbenhubachse 8th ) to its final position (extension approximately parallel to the Kolbenhubachse 8th ) can be brought into the desired end position to a free area 9 , for example, by machining in the piston blank 1 has been introduced (puncture), to close. In addition, the paragraph represents 7 sure that no spatters get into the cooling channel.

Ein solcher Kolbenrohling 1 ist damit der Ausgangspunkt für die weitere Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens.Such a piston blank 1 is thus the starting point for the further implementation of the method according to the invention for the production of a cooling channel piston.

Der nächste Schritt ist in 2 gezeigt, bei dem erkennbar ist, dass der Kragen 3 in einem ersten Schritt in Richtung des Anlagebereiches 5 umgeformt wird, ohne dass er den Anlagebereich 5 berührt. Dieser Umformschritt, z. B. ein Walzdrücken, führt dazu, dass der abstehende umlaufende Kragen 3 beispielsweise einen Anstellwinkel von etwa 45 Grad in Bezug auf die Kolbenhubachse 8 erfährt. Dieser Wert ist aber nur beispielhaft und kann dahingehend variieren, dass der umlaufende Rand des Kragens nahe bis an den Anlagebereich 5 des Kolbenrohlings 1 umgeformt wird, ohne diesen zu berühren. Das bedeutet, dass je nach Geometrie des Kolbenrohlings 1 und des Kragens 3 dieser auch bis auf wenige Millimeter an den Anlagebereich 5 des Kolbenrohlings 1 heran umgeformt werden kann. Wichtig ist dabei nur, dass der Kragen 3 so umgeformt wird, dass es noch möglich ist, seine Endbereiche sowie den Kolbenrohling 1 in dem Bereich, in dem der Kragen 3 zur Anlage kommen soll, lokal zu erwärmen.The next step is in 2 shown, in which it can be seen that the collar 3 in a first step in the direction of the investment area 5 is transformed without him the investment area 5 touched. This forming step, z. As a rolling press, causes the protruding circumferential collar 3 For example, an angle of about 45 degrees with respect to the Kolbenhubachse 8th experiences. However, this value is only an example and may vary so that the peripheral edge of the collar is close to the abutment area 5 of the piston blank 1 is transformed without touching it. That means, depending on the geometry of the piston blank 1 and the collar 3 This also up to a few millimeters to the investment area 5 of the piston blank 1 can be reshaped. The only important thing is that the collar 3 is reshaped so that it is still possible, its end portions and the piston blank 1 in the area where the collar 3 should come to the plant to heat locally.

Die lokale Erwärmung ist in 3 gezeigt. Hier ist erkennbar, dass in einem zweiten Schritt die Bereiche 31, 51 des Kolbenrohlings 1 und des Kragens 3, die in dem Analgebereich 5 zur Anlage kommen sollen, erwärmt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Induktionsspule 10 koaxial über den Kolbenschaft 6 bis in den Anlagebereich 5 hineinbewegt und dann mit Strom beaufschlagt, sodass die Bereiche 31 des Kragens 3 und 51 des Kolbenrohlings 1 erwärmt werden, wobei von besonderem Vorteil ist, dass die Erwärmung auf ein solches Temperaturniveau erfolgt, dass diese Bereiche 31, 51 aufschmelzen. Hierbei ist auch sehr gut zu erkennen, dass nach dem ersten Umformschritt des Kragens 3 so viel Platz zwischen seinem Endbereich und dem Anlagebereich 5 des Kolbenrohlings 1 verbleiben muss, dass die Induktionsspule 10 an die gewünschte Position bringbar ist. Allerdings sollte zwischen Kolbenrohling 1 und Induktionsspule 10 sowie zwischen Induktionsspule 10 und Kragen 3 nicht allzu viel Zwischenraum verbleiben, um die Erwärmung der gewünschten Bereiche möglichst effektiv und ohne Energieverluste durchführen zu können.The local warming is in 3 shown. Here it can be seen that in a second step the areas 31 . 51 of the piston blank 1 and the collar 3 in the anal area 5 to come to the plant to be heated. In this embodiment, an induction coil 10 coaxial over the piston skirt 6 into the investment area 5 moved in and then energized, so the areas 31 of the collar 3 and 51 of the piston blank 1 be heated, it being particularly advantageous that the heating takes place at such a temperature level that these areas 31 . 51 melt. It is also very easy to see that after the first forming step of the collar 3 so much space between its end area and the investment area 5 of the piston blank 1 must remain that the induction coil 10 can be brought to the desired position. However, should be between piston blank 1 and induction coil 10 as well as between induction coil 10 and collar 3 not too much space remain in order to perform the heating of the desired areas as effectively as possible and without energy loss.

Die 4 zeigt, dass in einem weiteren Schritt der Kragen 3 derart weiter verformt wird, dass er den Anlagebereich 5 berührt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird also der etwa im Winkel von 45 Grad gemäß 3 angestellte Kragen 3 nach dem lokalen Aufwärmvorgang weiter verformt, sodass er in etwa parallel zu der Kolbenhubachse 8 umgeformt wird. Diese Umformung erfolgt ebenfalls unter Druck (z. B. wieder Walzdrücken), sodass durch die Anlage des Kragens 3 und des Kolbenrohlings 1 im Anlagebereich 5 der nahezu fertige Kühlkanalkolben 11 entsteht. Aufgrund der Aufschmelzung der Bereiche 31, 51 kommt es im Anlagebereich 5 zu einer nahezu oder vollständigen formschlüssigen Verbindung, sodass der bisherige Freibereich 9 nahezu vollständig verschlossen wird und einen Kühlkanal 12 bildet. D. h., dass durch die beschriebenen Schritte der Kühlkanal 12 vollständig verschlossen ist aufgrund der nahezu oder vollständigen formschlüssigen Verbindung zwischen Kragen 3 und Kolbenrohling 1. Damit kann ein weiterer Bearbeitungsschritt (wie z. B. ein Schweißen oder Löten) im Anlagebereich 5 entfallen.The 4 shows that in a further step the collar 3 is further deformed so that he the investment area 5 touched. In this embodiment, so the approximately at an angle of 45 degrees 3 employed collar 3 deformed further after the local warm-up, so that it is approximately parallel to the Kolbenhubachse 8th is transformed. This transformation also takes place under pressure (for example rolling back again), so that the collar is in contact with it 3 and the piston blank 1 in the investment area 5 the almost finished cooling channel piston 11 arises. Due to the melting of the areas 31 . 51 it comes in the investment area 5 to a nearly or complete positive connection, so the previous open space 9 is almost completely closed and a cooling channel 12 forms. This means that through the steps described the cooling channel 12 is completely closed due to the almost or complete positive connection between collar 3 and piston blank 1 , This can be another processing step (such as welding or soldering) in the investment area 5 omitted.

Nach Ausführung der Schritte, wie sie vorstehend beschrieben und in den 1 bis 4 gezeigt sind, ist es lediglich erforderlich, den in 4 gezeigten fast fertigen Kühlkanalkolben 11 noch dahingehend zu bearbeiten, dass er auf seinen Soll-Außendurchmesser gebracht wird. Denn bei Betrachtung der 4 ist es erkennbar, dass der umgeformte Kragen 3 noch einen etwas größeren Außendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Kolbenschaftes 6. Somit wird ein nachgeschaltetes Bearbeitungsverfahren, wie z. B. eine spanabhebende Bearbeitung durchgeführt, um den Außendurchmesser des Kühlkanalkolbens 11 auf Maß zu bringen. Außerdem ist es noch erforderlich, den jetzt vollständig geschlossenen Kühlkanal 12 dahingehend zu öffnen, in dem Zulauf- und Ablauföffnungen mittels eines Bohrvorganges eingebracht werden. Durch diese Öffnungen wird beim späteren Betrieb des Kühlkanalkolbens 11 in an sich bekannter Weise Kühlöl durch den Kühlkanal 12 geführt. Der Bohrvorgang wird vorzugsweise vor dem Umformvorgang durchgeführt, damit Bohrgrate entfernt werden können.After performing the steps as described above and in the 1 to 4 are shown, it is only necessary that in 4 shown almost finished cooling channel piston 11 still to edit so that it is brought to its desired outer diameter. Because when looking at the 4 it is recognizable that the formed collar 3 still has a slightly larger outer diameter than the outer diameter of the piston skirt 6 , Thus, a downstream processing method, such. B. a machining performed to the outer diameter of the cooling channel piston 11 to measure. In addition, it is still necessary, the now completely closed cooling channel 12 to open to that be introduced in the inlet and outlet openings by means of a drilling operation. Through these openings during later operation of the cooling channel piston 11 in a conventional manner, cooling oil through the cooling channel 12 guided. The drilling operation is preferably carried out before the forming operation so that Bohrgrate can be removed.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, dass in den 1 bis 4 links von der Kolbenhubachse 8 ein Längsschnitt durch den Kolbenrohling 1 und rechts ein Querschnitt durch diesen gezeigt ist.Finally, it should be noted that in the 1 to 4 to the left of the piston stroke axis 8th a longitudinal section through the piston blank 1 and a cross section through it is shown on the right.

11: Kolbenrohlingpiston blank
22: Kolbenbodenpiston crown
33: Kragencollar
44: Kolbennabenpin bosses
55: Anlagebereichplant area
66: Kolbenschaftpiston shaft
77: Absatzparagraph
88th: Kolbenhubachsepiston stroke
99: Freibereichoutdoor Space
1010: Induktionsspuleinduction coil
1111: KühlkanalkolbenCooling channel piston
1212: Kühlkanalcooling channel

Claims

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine, wherein first in a forging process a piston blank ( 1 ) is formed from a steel material, this piston blank ( 1 ) a circumferential collar ( 3 ) in the region of a piston crown ( 2 ) and one opposite the outer diameter of the piston blank ( 1 ) outdoor area ( 9 ) below the collar ( 3 ) and an investment area ( 5 ) above a piston stem ( 6 ) for the collar ( 3 ), characterized in that the collar ( 3 ) in a first step in the direction of the investment area ( 5 ) is transformed, without him the investment area ( 5 ), that in a second step the areas of the piston blank ( 1 ) and the collar ( 3 ) located in the investment area ( 5 ) are to be used, heated and in a further step the collar ( 3 ) is further deformed in such a way that it covers the contact area ( 5 ) touched.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the heating of the areas of the piston blank ( 1 ) located in the investment area ( 5 ) should come to rest on such a temperature level that these areas melt.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the areas of the piston blank ( 1 ) located in the investment area ( 5 ) are to come to rest, after the further deformation of the collar ( 3 ) come to the plant and make a quasi-positive connection.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the further deformation of the collar ( 3 ), which bear against the piston blank ( 1 ), under pressure in the direction of the piston blank ( 1 ) he follows.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that on the piston blank ( 1 ) in the investment area ( 5 ) a paragraph ( 7 ) is provided.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) An internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the local heating is effected by a high-frequency alternating current.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the local heating is effected by an electromagnetic alternating field.

Method for producing a cooling channel piston ( 11 ) of an internal combustion engine according to any one of the preceding claims, characterized in that the local heating is effected by eddy currents.