DE1077036B

DE1077036B - Process for the hollow pressing of light metal pistons with stretch-inhibiting inserts

Info

Publication number: DE1077036B
Application number: DEM40005A
Authority: DE
Inventors: Oswald Grimminger
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1958-12-20
Filing date: 1958-12-20
Publication date: 1960-03-03

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hohlpressen von Leichtmetallkolben mit hülsensegmentförmigen, dehnungshemmenden Einlagen aus Stahlblech.The invention relates to a method for hollow pressing light metal pistons with sleeve segment-shaped, stretch-inhibiting inserts made of sheet steel.

Es ist bereits ein derartiges Verfahren bekanntgeworden, das darin besteht, daß beim Einpressen des Formstempels in einen massiven Preßling auf warmem Wege die zur Dehnungshemmung dienenden Einlagen aus Stahlblech zusammen mit dem Formstempel in den Werkstoff eingedrückt werden, wobei sich die Einlagen in Achsrichtung gegen schulterartige Teile.des Formstempeis abstützen und, durch Nasen gesichert, längs seines Umfanges bis etwa zur Mitte von Längsnuten reichen, durch die beim Vordringen des Formstempels von den Einlagen teilweise gespaltene, später hinter den Einlagen wieder zusammengedrückte Längsrippen gebildet werden. Voraussetzung für die Durchführbarkeit dieses Verfahrens ist die Einhaltung einer genügend hohen Mindesttemperatur des Preßlings und einer genügend großen Wandstärke der Einlagen, um die Spaltung des in den Längsnuten hochsteigenden Kolbenwerkstoffes ohne Deformation der Einlagen zu gewährleisten.Such a method has already become known, which consists in that when pressing the Form stamp in a massive pressed part on a warm way the inserts serving to inhibit stretching made of sheet steel are pressed into the material together with the forming die, whereby the inserts in the axial direction against shoulder-like parts of the molding die and, secured by lugs, along its circumference to about the middle of longitudinal grooves range, due to the partially split from the inserts as the forming punch penetrates, later behind longitudinal ribs that are pressed together again are formed on the inserts. Requirement for feasibility this process is the maintenance of a sufficiently high minimum temperature of the compact and a sufficiently large wall thickness of the deposits to avoid the cleavage of the rising in the longitudinal grooves To ensure piston material without deformation of the inserts.

Gemäß der Erfindung wird auch die Herstellung von Preßkolben mit verhältnismäßig dünnwandigen Stahlblecheinlagen bei gegebenenfalls niedrigeren Preßtemperaturen dadurch ermöglicht, daß in einer Vorstufe ein Kolbenkörper vorgeformt wird, in dem die Einbettungen der Einlagen als Aussparungen enthalten sind, darauf mit einem zweiten Formstempel die Einlagen eingebracht und der vorgeformte Kolbenkörper im Bereich der in Umfangsrichtung liegenden Stirnflächen der Einlagen bis mindestens zur satten Anlage des Kolbenwerkstoffes an den Einlagenrändern verformt wird.According to the invention, the production of plungers with relatively thin-walled sheet steel inserts at possibly lower pressing temperatures made possible in that in a preliminary stage a piston body is preformed, in which the embeddings of the inserts contain as recesses are, then the inserts are introduced with a second molding die and the preformed piston body in the area of the end faces of the inserts lying in the circumferential direction up to at least the full System of the piston material is deformed at the insert edges.

Dadurch wird vermieden, daß durch die Einlagen Verformungsarbeit geleistet werden muß. Obwohl dies unter Verzicht auf die bisher üblich gewesene vollständige Einbettung der umfangsgerichteten Einlageenden im Kolbenwerkstoff geschieht, wird die dehnungshemmende Wirkung der Einlagen nicht beeinträchtigt, sondern im Gegenteil sogar verbessert. Durch die Verdichtung des Kolbenwerkstoffes in der Endstufe werden nämlich alsbald, d. h. solange er noch heiß ist, die Einlagen unter eine gleichmäßige Druckspannung gesetzt, die durch Aufschrumpfen des Leichtmetallmantels auf die Einlagen nach dem Herausnehmen des Formstempels noch zunimmt und der eine entsprechende Zugspannung im Leichtmetallteil des Kolbenschaftes entspricht.This avoids the need for deformation work to be done by the inserts. Though this dispensing with the previously customary complete embedding of the circumferentially oriented insert ends happens in the piston material, the stretch-inhibiting effect of the inserts is not impaired, on the contrary, it is actually improved. Due to the compression of the piston material in the output stage namely soon, d. H. as long as it is still hot, the insoles under an even compressive tension set by shrinking the light metal jacket onto the inserts after removing the Form punch still increases and a corresponding tensile stress in the light metal part of the piston skirt is equivalent to.

In der Zeichnung ist zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Fig. 1 bis 4 ein nach ihm hergestellter Kolbenrohling dargestellt, und zwar inIn the drawing, to illustrate the method according to the invention in FIGS. 1 to 4, a Piston blank manufactured according to him is shown in

Fig. 1 hälftig im Längsschnitt durch die Kolben-Verfahren zum HohlpressenFig. 1 in half in longitudinal section through the piston method for hollow pressing

von Leichtmetallkolben
mit dehnungshemmenden Einlagenof light alloy pistons
with stretch-inhibiting inserts

Anmelder:Applicant:

Mahle Komm.- Ges._r
Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46Mahle Komm.- Ges. _R
Stuttgart-Bad Cannstatt, Pragstr. 26/46

Oswald Grimminger, Stuttgart-Hofen,
ist als Erfinder genannt wordenOswald Grimminger, Stuttgart-Hofen,
has been named as the inventor

bolzenachse und hälftig in einem zu ihr senkrechten Längsschnitt,bolt axis and half in a longitudinal section perpendicular to it,

Fig. 2 hälftig in Ansicht auf das offene Schaftende und hälftig in einem Querschnitt in Höhe der Kolbenbolzenachse, währendFig. 2 half in a view of the open shaft end and half in a cross section at the level of the piston pin axis, while

Fig. 3 und 4 Teillängsschnitte entlang den Linien b-b bzw. c-c in Fig. 2 darstellen;Figures 3 and 4 show partial longitudinal sections along lines bb and cc, respectively, in Figure 2;

Fig. 5, a bis d, zeigt Längsschnitte durch einen für den ersten Preßgang benützten Formstempel entlang den Linien a-a, b-b, c-c und d-d in Fig. 2 undFig. 5, a to d, shows longitudinal sections through a forming die used for the first pressing cycle along the lines aa, bb, cc and dd in Fig. 2 and

Fig. 6, a bis d. stellt entsprechende Schnitte durch den zum Fertigpressen benützten Stempel dar.Fig. 6, a to d. shows corresponding sections through the punch used for final pressing.

Der in Fig. 1 bis 4 in unbearbeitetem Zustand gezeigte Kolben besteht aus einem Kopfteil 1, einem Schaft 2, den zur Aufnahme der Kolbenbolzenlager dienenden Naben 3 und beiderseits derselben angeordneten, hülsensegmentförmigen Stahlblecheinlagen 4, die bei dem gezeigten Beispiel im Nabenwerkstoff verankerte Verbindungsstege 5 haben. Die Einlagen 4 liegen auf axialen Rippen 6 des sonst dünnwandigen Schaftes 2 auf. Die zwischen den Rippen 6 liegenden Nischen sind mit 7 bezeichnet. Die Stirnflächen 4' der Einlagen 4 legen sich gegen die Flanken je einer axialen Schaftrippe 8 an.The piston shown in Fig. 1 to 4 in the unprocessed state consists of a head part 1, a Shank 2, the hub 3 serving to accommodate the piston pin bearings and arranged on both sides of the same, Sleeve segment-shaped sheet steel inserts 4, which in the example shown are anchored in the hub material Have connecting webs 5. The inserts 4 lie on axial ribs 6 of the otherwise thin-walled Shaft 2. The niches located between the ribs 6 are denoted by 7. The end faces 4 'of the Inlays 4 rest against the flanks of an axial shaft rib 8 each.

Bei der Herstellung dieses Kolbens geht man von einem massiven Rohstück (Preßling) aus, das durch Hohlpressen mit Hilfe des in Fig. 5 gezeigten Formstempels 10 zunächst zu einem Vorwerkstück verarbeitet wird, welches den Einlagen 4 entsprechende Aussparungen enthält. An diesem Formstempel entsprechen den Naben 3 des Kolbens Einschnitte 13. Wo später die Einlagen 4 Platz finden sollen, sind vorspringende Teile 14 vorgesehen. Dem von den Stegen5 einzunehmenden Raum entsprechen Rippen 15. Zur Bildung der Nischen 7 sind Vorsprünge 17 vorgesehen,The manufacture of this piston is based on a massive blank (pressed part) that goes through Hollow pressing is initially processed into a preliminary workpiece with the aid of the forming punch 10 shown in FIG. 5 which contains the inserts 4 corresponding recesses. Correspond to this form stamp the hubs 3 of the piston notches 13. Where the inserts 4 should later find space are protruding Parts 14 provided. Ribs 15 correspond to the space to be taken up by the webs5 the niches 7 projections 17 are provided,

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und zur Bildung der Schaftrippen 8 dienen nutartige Einschnitte 18, deren Tiefe .f jedoch etwas größer ist als die endgültig gewünschte radiale Stärke der Rippen 8, wohingegen die axiale Länge der Einschnitte 18 etwas kürzer ist als diejenige der Rippen 8.and groove-like incisions 18 are used to form the shaft ribs 8, the depth of which, however, is slightly greater than .f the final desired radial strength of the ribs 8, whereas the axial length of the incisions 18 is somewhat is shorter than that of the ribs 8.

In das mit Hilfe des Stempels 10 hergestellte Vorwerkstück werden die Einlagen 4 mit Hilfe des in Fig. 6 gezeigten zweiten Formstempels 20 eingebracht. An diesem entspricht die Ausnehmung 23 der nabenbildenden Ausnehmung 13 des Stempels 10. An Stelle der Rippe 15 ist jedoch hier eine Nut 25 vorgesehen, in welche der. Steg 5 der Einlage 4 hineinpaßt. Den Vorsprüngen 14 entsprechende Teile fehlen am Stempel 20. Statt dessen sind dort die Einlagen 4 gelagert, die durch Nasen 27 an den Stellen gehalten werden, an denen am Stempel 10 Vorsprünge 17 vorgesehen sind. Den Einschnitten 18 des Stempels 10 entsprechen ähnliche Einschnitte 28 am Stempel 20, jedoch ist deren radiale Tiefe-1/ etwas kleiner und dafür ihre axiale Länge etwas größer. Es tritt dadurch beim Einführen des Stempels 20 mit den Einlagen 4 in das Vorwerkstück eine Verformung der an diesem gebildeten Schaftrippen 8 ein, die eine fugenfreie Anlage der Flanken dieser Rippen an den Stirnflächen 4' der Einlagen 4 und gegebenenfalls, wie in Fig. 2 angedeutet, eine Einbettung dieser Stirnflächen bewirkt.The inserts 4 are inserted into the preliminary workpiece produced with the aid of the punch 10 with the aid of the in FIG. 6 second die 20 shown is introduced. At this the recess 23 corresponds to the hub-forming one Recess 13 of the stamp 10. Instead of the rib 15, however, a groove 25 is provided here, in which the. Web 5 of the insert 4 fits into it. Parts corresponding to the projections 14 are missing from the punch 20. Instead, the inserts 4 are stored there, which are held in place by lugs 27 which projections 17 are provided on the punch 10. The incisions 18 of the stamp 10 correspond to similar ones Incisions 28 on the punch 20, but their radial depth-1 / is somewhat smaller and their axial depth Length slightly larger. It occurs when the punch 20 with the inserts 4 is inserted into the preliminary workpiece a deformation of the shaft ribs 8 formed on this one, which creates a joint-free contact of the flanks these ribs on the end faces 4 'of the inserts 4 and optionally, as indicated in FIG. 2, an embedding this causes end faces.

Nach dem beschriebenen Verfahren können auch Kolben hergestellt werden, deren Bauart von der Zeichnung abweicht. So können z. B. die Einlagen 4 unmittelbar gegen die Schaftwand 2 anliegend angeordnet werden, wobei die Rippen 6 und die zwischen ihnen liegenden Hohlräume 7 am Kolben in Wegfall kommen. Es ist dann allerdings nicht mehr möglich, die Einlagen 4, wie in Fig. 6 c gezeigt, am Formstempel 20 mit Hilfe von Nasen27 zu halten. Dies ist jedoch nicht unbedingt notwendig, weil die Einlagen in den Nuten 25 des Stempels 20 genügend lagegesichert sind und zwischen dem Stempel 20 und der Innenwand des vorgeformten Kolbenkörpers ohnehin nicht ausweichen können.According to the method described, pistons can also be manufactured whose design depends on the Drawing differs. So z. B. the inserts 4 are arranged directly against the shaft wall 2 adjacent are, the ribs 6 and the cavities 7 lying between them on the piston in omission come. However, it is then no longer possible to place the inserts 4, as shown in FIG. 6 c, on the forming die To hold 20 with the help of noses27. However, this is not absolutely necessary because the deposits are in the Grooves 25 of the punch 20 are sufficiently secured in position and between the punch 20 and the inner wall of the can not evade the preformed piston body anyway.

Claims

Claim:

Process for the hollow pressing of light metal pistons, in the case of which serves to inhibit elongation Inlays made of sheet steel during the pressing process with the forming punch in the piston body are introduced, characterized in that a piston body is preformed in a preliminary stage is, in which the embedding of the inserts (4) are contained as recesses, on it with the inserts (4) and the preformed piston body are introduced into a second molding die (20) in the area of the circumferential end faces (4 ') of the inserts up to at least full contact of the piston material is deformed at the insert edges.

Considered publications:
German patent specification No. 1 030 143.

1 sheet of drawings