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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens, der zumindest in einem, einem Kolbenboden zugewandten Umfangsbereich aus einer schmiedefähigen Leichtmetalllegierung besteht, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen nach diesem Verfahren hergestellten Kolben.
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Aus der
DE 10 2012 024 406 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Kolbens bekannt, bei der zumindest der dem Kolbenboden zugewandte Umfangsbereich des Kolbenschaftes aus einer schmiedefähigen Leichtmetalllegierung besteht und zumindest einen Ringträger zur Aufnahme eines Kolbenringes aufweist. Bei dem bekannten Verfahren wird dabei von einem Kolben mit abgestufter Umfangsfläche ausgegangen und zwar derart, dass der Kolben ausgehend von einer Stufe zum Kolbenboden hin einen reduzierten Durchmesser aufweist und dass auf diese Stufe der Ringträger aufgelegt und anschließend durch Schmieden des Kolbens fest mit dem Kolben verbunden wird. Nachteilig bei diesem Verfahren ist jedoch, dass bei einem Einschmieden des Ringträgers vergleichsweise hohe Kräfte wirken, die über den zuvor geschmiedeten und relativ dünnwandigen Innenformbereich abgeführt werden müssen, was dort zu hohen Belastungen führt und damit verbunden auch Beschädigungen hervorrufen kann.
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Aus der
DE 33 00 582 C2 ist ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Ringträgern von Kolben aus austenitischen Eisenlegierungen bekannt. Hierbei wird eine Charge der Eisenlegierung zunächst in einem Ofen geschmolzen, die Schmelze abgegossen und mittels eines Wasser-, Luft- oder Gasstromes zur Erzeugung von Pulver mit Korngrößen im Bereich von 0,044 bis 0,42 mm mit austenitischer Weißgussstruktur und keiner effektiven Grünfestigkeit verdüst. Anschließend wird das derart erzeugte Material in reduzierender Atmosphäre geglüht und ihm so viel Schmierstoff zugesetzt, dass es durch eine nachfolgende Verdichtung zur gewünschten Nutform eine höchst mögliche Gründichte erhält und dass sodann der Schmierstoff in Schutzatmosphäre ausgebrannt und anschließend das verdichtete Material gesintert und hiernach plötzlich abgekühlt wird.
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Generell sind steigende Zünddrücke sowie höhere Verbrennungstemperaturen ein bekanntes Mittel in der Motorenentwicklung, um den Verbrauch an Kraftstoff reduzieren zu können. Erhöhte Zünddrücke und höhere Verbrennungstemperaturen stellen jedoch auch erhöhte Anforderungen an die verwendeten Werkstoffe der Kolben, so dass diese üblicherweise aus Aluminiumlegierungen im Schwerkraftkokillenguss hergestellt werden. Für besondere Anforderungen werden auch Schmiedekolben für Ottomotoren produziert, da diese durch einen Umformprozess unter Umständen bessere, physikalische Werkstoffkennwerte erhalten.
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Wiederum bedingt durch die steigenden Zünddrücke werden auch vermehrt Ringträger zur Bewehrung einer ersten Kolbenringnut in den Kolben eingegossen, wobei diese Ringträger in der Regel aus einem austenitischen Gusseisen im Schleuderguss hergestellt und im Kokillenguss nach einem Alfinierprozess, der eine metallurgische Bindung zwischen dem Ringträger und der Kolbenlegierung bewirkt. Ein derartiger Alfinierprozess ist jedoch nicht auf geschmiedete Ringträgerkolben übertragbar, da sich hierfür wegen der bestehenden Oberflächenoxidhaut des Schmiederohlings keine metallurgische Bindung entwickeln kann.
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Bei Schmiedekolben wurde deshalb bislang beispielsweise in einen endkonturnahen Schmiederohling eine größere Nut als die spätere Nut des Fertigungskolbens eingearbeitet und anschließend diese Nut durch ein thermisches Beschichtungsverfahren mit einem verschleißfesten Werkstoff gefüllt. In weiteren spanenden Bearbeitungsgängen wurde dann die endgültige Endgeometrie der Ringnut hergestellt, wobei die Nutbewehrung durch das thermisch aufgespritzte und verschleißfeste Material gewährleistet wird. Ein derartiges Verfahren ist jedoch vergleichsweise aufwendig und dadurch äußerst teuer.
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Eine weitere Möglichkeit bietet beispielsweise das aus der
DE 10 2012 024 406 A1 bekannte Einschmieden des Ringträgers, wobei in einem ersten Umformschritt der gestauchte Kolbenrohling zunächst so vorgeformt oder vorbearbeitet wird, dass an der endgültigen Position der Kolbennutbewehrung eine Fläche vorgeformt wurde, auf der der Ringträger vor dem zweiten Umformschritt positioniert werden kann. Mit dem zweiten Umformschritt konnte jedoch nur dann eine mechanische Verklammerung zwischen dem Ringträger und dem Kolbenrohling erzeugt werden, wenn der Ringträger vor dem Einschmieden mit Hinterschnitten, beispielsweise durch eine mechanische Bearbeitung, versehen worden war. Nachteilig bei diesem Verfahren sind jedoch die vergleichsweise hohen Herstellungskosten, die insbesondere durch die Erzeugung der Hinterschnitte sowie die Notwendigkeit eines zusätzlichen Schmiede- bzw. Bearbeitungsschrittes bedingt sind.
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Weiterhin hat sich gezeigt, dass bedingt durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Aluminiumlegierungen der Kolbenwerkstoffe und der Eisenlegierungen der möglichen Ringträgerlegierung die mechanisch erzeugten Hinterschnitte bei hohen Zünddrücke nicht ausreichen, um dauerhaft eine mechanische Bindung zu gewährleisten und Schäden durch das Versagen der Ringträgerbindung zum Kolben zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Verfahren der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile beim Einschmieden eines Ringträgers in einen Kolben überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Zwischenschritt vorzusehen, bei welchem eine als Niederhalter bezeichnete, radial äußere Abstützung den Ringträger über zumindest Teilbereiche oder an seinem gesamten Umfang fixiert, wodurch eine Innenform mittels eines Fertigformstempels geschmiedet werden kann, ohne dass der zuvor eingeschmiedete Ringträger stark belastet und beschädigt wird. Bei dem aus der
DE 10 2012 024 406 A1 bekannten Schmiedeverfahren wirken demgegenüber vergleichsweise hohe Kräfte, die über den zuvor geschmiedeten und relativ dünnwandigen Innenformbereich abgeführt werden müssen, was dort zu Beschädigungen führen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist nun diese Reihenfolge nicht nur umgekehrt, das heißt es erfolgt zuerst ein Einschmieden des Ringträgers und erst anschließend ein Fertigformen einer Innenform, sondern der Ringträger wird zusätzlich durch den Niederhalter beim Erzeugen der Innenform fixiert und dadurch erheblich entlastet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Kolbens, der zumindest in einem, einem Kolbenboden zugewandten Umfangsbereich aus einer schmiedefähigen Leichtmetalllegierung besteht und zumindest einen Ringträger zur Aufnahme eines Kolbenrings aufweist, wird somit zunächst der Kolbenrohling in einem ersten Umformwerkzeug derart umgeformt, bis er den durch einen Sinterprozess hergestellten und dadurch porösen Ringträger formschlüssig umgreift und diesen insbesondere zumindest an den Ringträgeroberflächen formschlüssig infiltriert und mit diesen verklammert, wodurch eine besonders zuverlässige Fixierung gegeben ist. Anschließend wird der vorgeschmiedete Kolbenrohling aus dem ersten Umformwerkzeug entnommen und in ein zweites Umformwerkzeug eingelegt und der erfindungsgemäße Niederhalter eingefahren, der den Ringträger bei einem weiteren, sich anschließenden Schmiedeschritt, niederhält. Danach wird der Fertigformstempel eingepresst und dadurch der Kolbenrohling hinsichtlich seiner Innenform zum Kolben fertig geformt. Wie gesagt, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur der Herstellungsprozess im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren umgekehrt, sondern zudem auch durch den Niederhalter der Ringträger während des Fertigschmiedens fixiert und dadurch entlastet, wodurch es erstmals möglich ist, einen geschmiedeten Kolben mit einem eingeschmiedeten Ringträger zuverlässig, prozesssicher und zudem kostengünstig und dadurch für Großserien geeignet herzustellen. Dabei können auch verbleibende Restporositäten des porösen Ringträgers durch thermisch stabile Imprägnierharze nach dem Schmieden verschlossen werden.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird der Kolbenrohling zunächst derart in ein Untergesenk des ersten Umformwerkzeugs eingelegt, dass ein späterer Kolbenboden des Kolbenrohlings auf einem Stauchboden des Untergesenks aufliegt, wobei der Kolbenrohling am Kolbenboden einen ersten Durchmesser aufweist, der sich über eine Stufe zu einem zweiten, kleineren Durchmesser hin verjüngt und wobei der Kolbenrohling mit seinem ersten Durchmesser formschlüssig in dem Untergesenk aufgenommen ist. Formschlüssig in diesem Sinne bedeutet, dass ein Innendurchmesser des Untergesenks im Wesentlichen einem Außendurchmesser des Kolbenrohlings in seinem Kolbenbodenbereich entspricht. Anschließend wird der durch den Sinterprozess hergestellte Ringträger auf die Stufe aufgelegt, wobei dessen Außendurchmesser einem Innendurchmesser des Untergesenks entspricht und somit ebenfalls formschlüssig in dem Untergesenk aufgenommen ist. Nunmehr wird ein Obergesenk auf das Untergesenk aufgesetzt, wobei ein Innendurchmesser des Obergesenks kleiner ist als ein Innendurchmesser des Untergesenks, so dass bei einem nachfolgenden Stauchen des Kolbenrohlings mittels eines Stauchstempels nicht nur der Ringträger fest mit dem Kolben verbunden, insbesondere durch Infiltration verklammert, wird, sondern zudem der Kolbenrohling eine weitere Stufe erhält. Der derart vorgeschmiedete Kolbenrohling wird nun aus dem ersten Umformwerkzeug entnommen und in ein zweites Umformwerkzeug eingelegt, dessen Innendurchmesser den Innendurchmesser des Untergesenks des ersten Umformwerkzeugs entspricht, wobei ein späterer Kolbenboden des Kolbenrohlings nunmehr auf einem Fertigformboden des zweiten Umformwerkzeugs aufliegt. Anschließend wird der Niederhalter eingefahren, der den Ringträger bei einem weiteren Schmiedeschritt, nämlich beim Fertigschmieden, niederhält und dessen Innendurchmesser dem Innendurchmesser des Obergesenks des ersten Umformwerkzeugs entspricht. Ist der Niederhalter eingefahren, so wird der Fertigformstempel eingepresst und dadurch der Kolbenrohling zum Kolben umgeformt. Anschließend kann der Kolben aus dem zweiten Umformwerkzeug entnommen und fertigbearbeitet werden, insbesondere spanend oder schleifend. All die zuvor genannten Fertigungsschritte lassen sich dabei prozesssicher und vollautomatisiert und dadurch auch kostengünstig aneinanderreihen, so dass der erfindungsgemäße Kolben mit dem eingeschmiedeten Ringträger kostengünstig und mit gleichzeitig hoher Qualität hergestellt werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung wird der Ringträger vor dem Einlegen in das erste Umformwerkzeug unter einer Schutzgasatmosphäre erhitzt. Das Erwärmen der Ringträger bietet den Vorteil, dass die Infiltration der Kolbenlegierung in die Porositäten und Hinterschnitte der Ringträgeroberfläche leichter erfolgt, da über einen kalten Ringträger zu viel Wärme aus dem Kolbenmaterial entzogen und damit die Infiltration erschwert wird. Ein Erhitzen des Ringträgers unter einer Schutzgasatmosphäre verhindert eine Korrosion oder gar Verzunderung des Ringträgers, sofern dieser nicht aus nicht rostenden Werkstoffen wie z.B. austenitischen Legierungen ist. Die Korrosion kann begrenzt und insbesondere Verzunderung verhindert werden, wenn die Vorwärmtemperatur exakt definiert werden kann, wie beispielsweise beim induktiven Erwärmen in exakter oder sogar kürzerer Taktfolge des Schmiedens. Deshalb wird der Ringträger vorzugsweise vor dem Einlegen in das erste Umformwerkzeug so schnell erhitzt wird, dass die Aufwärmzeit des Ringträgers kürzer als die Taktzeit des Schmiedens ist.
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Zweckmäßig liegt eine Temperatur des Kolbenrohlings beim Stauchen maximal 220 K, vorzugsweise 50 bis 80 K, unterhalb der Solidustemperatur der beiden Hauptlegierungsbestandteile der Kolbenlegierungen, die in der Regel auf dem AlSi- oder AlCu-System basieren. Hierdurch wird erreicht, dass Temperaturschwankungen des Kolbens im Motorbetrieb an den Grenzflächen zwischen der Kolbenlegierung und dem Ringträger aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der beiden Werkstoffe nicht zu überhöhten Spannungen führen und somit eine Schädigung der mechanischen Bindung verhindert wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, wird zum Sintern des Ringträgers ein Sinterpulver mit einem Anteil von größer als 28 Volumen-% ein Partikel mit einem Durchmesser d < 150 µm verwendet. Durch ein derartig gekörntes Sinterpulver kann eine Porosität des gesinterten Ringträgers zwischen 20 Volumen-% und 80 Volumen-% erreicht werden, welche für eine Infiltration und damit eine zuverlässige Verklammerung beim Schmieden von großem Vorteil ist.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist ein nach dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellter Kolben eine Aluminium-Silizium-Legierung oder eine Aluminium-Kupferlegierung auf. Durch den Zusatz des Halbmetalls Silizium kann beispielsweise die Gießbarkeit und Verschleißfestigkeit der Aluminiumlegierung verbessert werden, wogegen durch den Zusatz an Kupfer eine Korrosionsbeständigkeit verbessert werden kann.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Schnittdarstellung durch ein erstes Umformwerkzeug im Bereich eines Untergesenks zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kolbens,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit aufgesetztem Obergesenk,
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3 eine Darstellung wie in 2, jedoch mit anliegendem Stauchstempel,
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4 einen Kolbenrohling in teilweise gestauchtem Zustand,
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5 eine Darstellung wie in 4, jedoch in fertig gestauchtem Zustand,
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6 den vorgeschmiedeten Kolbenrohling beim Ausfahren aus dem Untergesenk und bei abgenommenem Obergesenk,
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7 eine Schnittdarstellung durch ein zweites Umformwerkzeug mit eingefahrenem Niederhalter,
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8 eine Darstellung wie in 7, jedoch mit anders ausgestauchtem Kolbenrohling und ganz auf einen Ringträger abgesenktem Niederhalter,
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9 eine Darstellung wie in den 7 und 8, jedoch bei niedergefahrenem Fertigformstempel.
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Entsprechend den 1 bis 9 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Kolbens 1 gezeigt, der zumindest in einem, einem Kolbenboden 2 zugewandten Umfangsbereich aus einer schmiedefähigen Leichtmetalllegierung besteht und zumindest einen Ringträger 3 zur Aufnahme eines nicht gezeigten Kolbenringes aufweist.
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Generell gliedert sich dabei das erfindungsgemäße Verfahren in drei Fertigungsschritte, wobei in einem ersten Fertigungsschritt, der gemäß den 1 bis 6 dargestellt ist, ein Kolbenrohling 4 in einem ersten Umformwerkzeug 5 derart umgeformt wird, dass er den durch einen Sinterprozess hergestellten und damit porösen Ringträger 3 formschlüssig umgreift. In den 7 und 8 ist nun ein Zwischenschritt in einem zweiten Umformwerkzeug 7 gezeigt, bei welchem ein Niederhalter 6 in ein Gesenk des zweiten Umformwerkzeugs 7 eingefahren wird und den Ringträger 3 direkt oder indirekt bei einem gemäß der 9 nachfolgenden Schmiedeschritt niederhält. Der dritte und abschließende Verfahrensschritt ist somit in der 9 gezeigt, bei welchem ein Fertigformstempel 8 in das Gesenk des zweiten Umformwerkzeugs 7 eingepresst und dadurch der Kolbenrohling 4 zum Kolben 1 umgeformt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, den bislang äußerst stark belasteten Bereich des Kolbens 1 am Ringträger 3 zu entlasten und gleichzeitig einen geschmiedeten Kolben 1 mit einem eingeschmiedeten Ringträger 3 prozesssicher und kostengünstig und zugleich qualitativ hochwertig herzustellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Gegensatz zu dem bisher bekannten Verfahren die Innenform mit Kasten und Naben erst nach dem Einschmieden des Ringträgers 3 durchgeführt, was einer kompletten Abkehr von der bisherigen Vorgehensweise entspricht.
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Betrachtet man nun das erfindungsgemäße Verfahren, so wird bei dem gemäß der 1 dargestellten Verfahrensschritt der Kolbenrohling 4 zunächst in ein Untergesenk 9 des ersten Umformwerkzeugs 5 derart eingelegt, dass ein späterer Kolbenboden 2 auf einem Stauchboden 10 des Untergesenks 9 aufliegt, wobei der Kolbenrohling 4 am Kolbenboden 2 einen ersten Durchmesser d1 aufweist, der sich über eine Stufe 11 zu einem zweiten, kleineren Durchmesser d2 hin verjüngt und wobei der Kolbenrohling 4 mit seinem ersten Durchmesser d1 formschlüssig in dem Untergesenk 9 des ersten Umformwerkzeugs 5 aufgenommen ist. Der Kolbenrohling 4 liegt somit mit einer Außenmantelfläche an einer Innenmantelfläche des Untergesenks 9 an. Gemäß der 1 wird nun der durch einen Sinterprozess hergestellte Ringträger 3 auf die Stufe 11 aufgelegt, wobei der Außendurchmesser dR des Ringträgers 3 einem Innendurchmesser dIU des Untergesenks 9 und damit im Wesentlichen dem Durchmesser d1 entspricht.
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Gemäß der 2 ist nun der sich anschließende Verfahrensschritt dargestellt, bei welchem ein Obergesenk 12 auf das Untergesenk 9 aufgesetzt wird, wobei ein Innendurchmesser dIO des Obergesenks 12 kleiner ist als ein Innendurchmesser dIU des Untergesenks 9. Der Kolbenrohling 4 wird nun gemäß den 3 bis 5 mittels eines Stauchstempels 13 gestaucht, wobei der Ringträger 3 fest mit dem Kolbenrohling 4 verbunden, insbesondere durch die Legierung des Kolbenrohlings 4 infiltriert und damit verklammert wird.
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In dem gemäß der 6 dargestellten Verfahrensschritt wird nun der vorgeschmiedete Kolbenrohling 4 aus dem ersten Umformwerkzeug 5 entnommen und es der 7 in ein zweites Umformwerkzeug 7 eingelegt, dessen Innendurchmesser dIZ dem Innendurchmesser dIU des Untergesenks 9 des ersten Umformwerkzeugs 5 entspricht. Ein späterer Kolbenboden 2 des Kolbenrohlings 4 liegt dabei auf einem Fertigformboden 14 des zweiten Umformwerkzeugs 7 auf. Gemäß der 7 wird nun der Niederhalter 6 eingefahren, der den Ringträger 3 bei dem sich in der 9 dargestellten, anschließenden Schmiedeschritt, niederhält und dessen Innendurchmesser dIN dem Innendurchmesser dIO des Obergesenks 12 des ersten Umformwerkzeugs 5 entspricht (vgl. 2).
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Gemäß der 7 ist dabei eine Ausführungsform gezeigt, bei welcher der Niederhalter 6 lediglich in den Bereich des Ringträgers 3 niedergefahren wird, jedoch nicht in direktem Kontakt mit diesem steht. Alternativ hierzu kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass das Obergesenk 12 gemäß der 2 direkt auf dem Ringträger 3 aufliegt und dadurch die Möglichkeit geschaffen wird, dass der Niederhalter 6 gemäß der 8 ebenfalls direkt auf den Ringträger 3 niedergefahren werden kann.
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In dem sich anschließenden Verfahrensschritt gemäß der 9 wird nun der Fertigformstempel 8 eingepresst und dadurch der Kolbenrohling 4 zum Kolben 1 umgeformt. Anschließend kann in einem weiteren, nicht gezeigten Fertigungsschritt der Kolben 1 aus dem zweiten Umformwerkzeug 7 entnommen und fertigbearbeitet werden, beispielsweise geschliffen oder gedreht.
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Vor dem Einlegen in das erste Umformwerkzeug 5 wird der Ringträger 3 üblicherweise unter einer Schutzgasatmosphäre erhitzt, was eine mögliche Korrosion oder Verzunderung des Ringträgers unabhängig von der Vorwärmzeit weitestgehend vermeidet. Dabei wird der Ringträger 3 so schnell erhitzt wird, dass die Aufwärmzeit des Ringträgers 3 kürzer als die Taktzeit des Schmiedens ist.
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Für den Kolben 1 bzw. den Kolbenrohling 4 wird üblicherweise eine Aluminium-Siliziumlegierung oder eine Aluminium-Kupferlegierung verwendet, die Vorteile hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit bzw. der Verarbeitbarkeit und insbesondere der Schmiedefähigkeit bietet. Eine Temperatur des Kolbenrohlings 4 liegt vorzugsweise beim Stauchen maximal 220 K, vorzugsweise 50 bis 80 K, unterhalb der Solidustemperatur der beiden Hauptlegierungsbestandteile des Kolbenrohlings 4, was den großen Vorteil bietet, dass Spannungen unter thermischen Belastungen, wie sie im Motorbetrieb infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien von Kolbenrohling und Ringträger auftreten, an der Grenzfläche des Ringträgers zur Kolbenlegierung minimiert werden.
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Für den Ringträger 3 wiederum wird eine Eisenlegierung oder eine Nickellegierung verwendet, insbesondere wird zum Sintern des Ringträgers 3 Sinterpulver mit einem Anteil von größer als 28 Volumen-% an Partikel mit einem Durchmesser von d < 150 µm verwendet, wodurch eine Porosität des Ringträgers 3 zwischen 20 und 80 Volumen-% erreicht werden kann. Eine derartig hohe offene Porosität ermöglicht es beim Stauchen des Kolbenrohlings 4 dass die Legierung des Kolbenrohlings 4 den Ringträger 3 infiltriert und sich dadurch bestens mit diesem verklammert.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit eine völlige Abkehr von bisherigen Schmiedeverfahren vorgenommen, wobei bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zuerst der Ringträger 3 eingeschmiedet und erst anschließend der Kolbenrohling 4 zum Kolben 1 fertig geformt wird. Beim bislang zuerst erfolgenden Formen der Innenform wurden aufgrund des nicht rotationssymmetrischen Kastens und der Naben am Ringträger 3 über seinen Umfang sehr unterschiedliche Kräfte in Richtung einer Kolbenlängsachse aufgebracht, was hohe innere Querkräfte erzeugt, die im ungünstigsten Fall zu einem Wellenwurf führen konnten.
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Durch die Umkehr der Verfahrensschritte und die Einführung des Zwischenschritts sowie durch das Niederhalten des zuerst eingeschmiedeten Ringträgers 3 beim Fertigschmieden des Kolbens 1, kann die Innenform ausgebildet bzw. geschmiedet werden, ohne den zuvor eingeschmiedeten Ringträger 3 zu beschädigen, da dieser über den Niederhalter 6 zumindest über Teilbereiche oder am gesamten Umfang gehalten und dadurch entlastet wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012024406 A1 [0002, 0007, 0011]
- DE 3300582 C2 [0003]
