DE1035179B

DE1035179B - Verfahren zur Waermebehandlung von Ventilsitzen

Info

Publication number: DE1035179B
Application number: DE1956S0048776
Authority: DE
Inventors: Andre Sourdillon
Original assignee: Saviem L R S; Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Current assignee: Saviem L R S; Societe Anonime de Vehicules Industriels et dEquipements SA SAVIEM
Priority date: 1955-05-20
Filing date: 1956-05-18
Publication date: 1958-07-31

Description

Verfahren zur Wärmebehandlung von Ventilsitzen Bei Brennkraftmaschinen ist es schwierig, für die Einlaß- und Auslaßöffnungen einen Verschluß zu schaffen, der während einer sehr langen Betriebsdauer einwandfrei bleibt.
Das Stauchen der Berührungsflächen der Ventilsitze oder das Rissigwerden durch Wärmestoß oder die Verschiebung getrennt eingebauter Ventilsitze nach einer Veränderung ihrer Maße sind häufig auftretende Fehler.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, für die Zylinderköpfe zur Oberflächenhärtung geeignete Metalle zu wählen und die Arbeitsflächen, d. h. die Berührungsflächen zwischen den Ventilen und ihren Sitzen unter Zuhilfenahme eines Hochfrequenzfeldes zu härten.
Durch Hochfrequenzerhitzung kann das Härten mit großer Genauigkeit räumlich beschränkt werden.
Für die praktische Ausübung des Verfahrens kommen zwei Ausführungsarten in Betracht: a) Das Härten erfolgt am Zylinderkopf selbst, der zur Erzielung eines wirksamen Härtens aus gewöhnlichem Gußeisen oder aus Spezialgußeisen hergestellt wird.
b) Das Härten erfolgt an getrennt eingebauten Ventilsitzen oder Böden des Zylinderkopfes.
Als Ventilsitz wird hier ein Ring bezeichnet, der in den Zylinderkopf eingetrieben ist und dessen Außendurchmesser größer, jedoch nur etwas größer ist als der Durchmesser des Ventiltellers.
Als Boden des Zylinderkopfes wird eine Scheibe bezeichnet, deren Durchmesser annähernd gleich, d. h. etwas größer oder kleiner ist als der Durchmesser der Zylinderbohrung, und die zur Aufnahme der Führungen des Einlaß- und Auslaßventils dient.
Die einzuhaltenden Bedingungen bei der Härtung von Sitzflächen an Zylinderböden aus Gußeisen sind die folgenden: Die Dichtungsflächen werden bis zu einer bestimmten Tiefe gehärtet, ohne daß hierzu äußerlich gekühlt werden muß, dabei ist das Rissigwerden des Gußeisens zu vermeiden.
Dies erfordert ein starkes und sehr kurzes Erhitzen, damit die Abkühlung durch Ableitung der Wärme an der behandelten Stelle möglichst rasch erfolgt.
Zur Erzielung eines wirksamen Härtens ist es angebracht, Gußeisen mit Silizium-, Nickel- oder Molybdänzugaben anzuwenden. Ausgezeichnete Ergebnisse werden beispielsweise mit Gußeisen erzielt, das 2 % Silizium, 1,3 bis 1,7 0,1, Nickel, 0,4 bis 0,7 O/, Molybdän und eine solche Menge an gebundenem Kohlenstoff enthält, daß es als Perlitgußeisen angesehen werden kann.
Zur Erleichterung der Oberflächenhärtung kann es zweckmäßig sein, den Zylinderkopf vorher zu vergüten, um damit auf diese Weise ein feines Gefüge zu erzielen.
Je geringer die Tiefe der gehärteten Stelle ist, desto größer muß die Härte an der Oberfläche sein und desto größer muß auch die aufgebrachte Leistung unter entsprechender Verkürzung der Durchflußzeit des Stromes sein.
Diese Vergrößerung der Erhitzungsgeschwindigkeit kann aber ein oberflächliches Rissigwerden bei Metallen mit geringer Dehnung, wie Spezialgrauguß, bewirken. In diesem Fall ist es angebracht zweimal zu erhitzen, und zwar ein erstes Mal kurzzeitig, etwa eine Zeitspanne von einigen Hundertstel einer Sekunde, um das Metall in der zu härtenden Zone vorzuwärmen, und ein zweites Mal, um die Gefügebestandteile in Lösung zu bringen. Diese Erhitzungszeiten schwanken der aufgebrachten Leistung entsprechend zwischen 0,3 und 5 Sekunden.
Zweckmäßig können für beide Erhitzungsstufen abweichende Leistungen dienen, wobei die Leistung für die zweite Stufe größer ist als diejenige der ersten.
Nach dem auf diese Weise erzielten Härten kann dieses gegebenenfalls durch ein Anlassen ergänzt werden, durch ein Erhitzen mit geringerer Leistung während der erforderlichen Dauer.
Durch Veränderung der Bedingungen, Frequenz, Leistung, Zeit kann die gewünschte Erhitzungstiefe und Temperaturabstufung in der zu härtenden Zone erzielt werden. Bei einem Zylinderkopf aus Spezialguß von der vorbeschriebenen Beschaffenheit kann etwa auf folgende Weise eine Tiefe von etwa 1 mm und eine örtliche Härte von 45 bis 50 Rc erzielt werden Vorerhitzung .................. 0,03 Sekunden Leistung ..................... 75 kW Frequenz ..................... 360 000 Hz Nach einer Pause von 5 Sekunden Haupterhitzung ............... 0,35 Sekunden Abschrecken Zum Anlassen während 5 Sekunden: Erhitzen mit ....... . ......... 10 kW Frequenz ..................... 360 000 Hz Abschrecken So wird eine vergütete Schicht erzielt, deren Härte etwa 40 Rc beträgt.
Für Zylinderköpfe mit getrennt eingebauten Sitzen oder Böden ist es angebracht, einen Werkstoff anzuwenden, der im heißen Zustand die gewünschte Festigkeit hat, korrosionsbeständig ist, eine hohe L'mwandlungstemperatur aufweist und eine geringe Dehnungsziffer hat.
Die Chrom-Silizium-Stähle mit 100/, Chrom und 30/,) Silizium entsprechen diesen Voraussetzungen.
Die üblichen rostfreien Stähle lassen sich ebenfalls anwenden.
Die Böden müssen möglichst innig mit dem Zylinderkopf vereinigt werden, damit sie die Wärme möglichst gut übertragen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Wärmebehandlung von Ventilsitzen von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Ventilsitze tragenden Zylinderteile oder eingebaute Ventilsitze aus einem geeigneten Metall hergestellt und die Arbeitsstellen, d. h. die Berührungsflächen zwischen den Ventilen und ihren Sitzen unter Zuhilfenahme eines Hochfrequenzfeldes gehärtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Teile aus Perlitgußeisen mit Zusätzen von Silizium, Nickel und Molybdän hergestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anwendung eines Perlitgußeisens mit etwa 201, Silizium, 1,3 bis 1,7°,/o Nickel und 0,4 bis 0,7°/o Molybdän.
4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Erhitzungsstufen beim Härten: eine erste von etwa einigen Hunderstel einer Sekunde Dauer zum Vorwärmen der zu härtenden Stelle und eine zweite von längerer Dauer zum Überführen der Gefügebestandteile in Lösung.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der zweiten Erhitzungsstufe etwa 0,3 bis 5 Sekunden beträgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die behandelten Teile angelassen werden.