DE1577099C

DE1577099C - Method for producing a light metal piston with a closed annular channel arranged in its head part

Info

Publication number: DE1577099C
Authority: DE
Inventors: Siegfried 7000 Stuttgart Wangen B23q 5 20 Stauss
Original assignee: Mahle KG, 7000 Stuttgart
Publication date: 1971-08-05

Description

Bei der Herstellung eines Leichtmetallkolbens mit einem in seinem Kopfteil angeordneten Ringkanal ist es bekannt, von einem im wesentlichen vollzylindrischen Vorwerkstück auszugehen, in das eine den zu bildenden Ringkanal entsprechende Einlage aus einem Werkstoff eingegossen ist, der in einem den Kolbenwerkstoff nicht angreifenden Mittel löslich ist. Aus diesem Vorwerkstück wird durch Hohlpressen ein Kolben hergestellt, und es wird dann, nachdem man die Einlage durch Anbohren des Kolbens teilweise freigelegt hat, der Einlagenwerkstoff durch Einführen des Lösungsmittels herausgelöst. Der nunmehr freigelegte Kanal wird beim fertigen Kolben gewöhnlich zum Durchleiten eines Kühlmittels benutzt.In the manufacture of a light metal piston with an annular channel arranged in its head part it is known to start from a substantially fully cylindrical preliminary workpiece into which the one to forming ring channel corresponding insert made of a material is cast in one of the Piston material is not soluble in attacking agents. This pre-workpiece becomes a Piston made, and it is then, after one, the insert by drilling the piston partially uncovered, the insert material dissolved out by introducing the solvent. The now The exposed channel is usually used in the finished piston for the passage of a coolant.

Um die Einlage bei der Herstellung des Vorwerk-Stückes in der Gießform festhalten zu können, ist es notwendig, Haltestifte zu verwenden, die aus einem Werkstoff bestehen müssen, dessen Schmelzpunkt höher ist als derjenige des Leichtmetalls. Da nach dem bisher bekannten Verfahren diese Haltestifte im Kolben verblieben, mußten sie außerdem aus einem Werkstoff bestehen, der durch das Lösungsmittel nicht angegriffen wird. Ein solcher Werkstoff ist z. B. eine hochnickelhaltige Stahllegierung.In order to be able to hold the insert in the casting mold during the production of the Vorwerk piece, it is necessary to use retaining pins, which must consist of a material whose melting point is higher than that of the light metal. Since according to the previously known method, these retaining pins in the Pistons remained, they also had to be made of a material that was exposed to the solvent is not attacked. Such a material is z. B. a high nickel steel alloy.

Es hat sich nun als nachteilig herausgestellt, daß die bisher verwendeten Stahlstifte ein höheres spezifisches Gewicht aufweisen als der Kolbenwerkstoff und daher den beim Betrieb des Kolbens auftretenden Massenkräften stärker unterworfen sind, weshalb die Stifte sich im Betrieb lockern und gegebenenfalls herausfallen. Dabei tritt nicht nur Kühlmittel aus dem Ringkanal in den Zylinder und gegebenenfalls in den Brennraum aus, sondern es können auch schwere Zerstörungen der Maschine durch die herausgefallenen Stahlteile verursacht werden.It has now been found to be disadvantageous that the previously used steel pins have a higher specific Have weight than the piston material and therefore that occurring during operation of the piston Mass forces are more subject to, which is why the pins loosen during operation and possibly fall out. Not only does coolant pass from the annular channel into the cylinder and possibly into the Combustion chamber, but it can also cause serious damage to the machine if it has fallen out Steel parts are caused.

Es liegt auf der Hand, daß diese Nachteile durch die Verwendung von Haltestiften aus Werkstoffen mit dem gleichen spezifischen Gewicht wie dem des Kolbenwerkstoffes vermieden werden könnten. Solche Stifte würden jedoch beim Umgießen der Einlage mit dem Leichtmetallwerkstoff wegschmelzen und daher ihre Funktion als Haltestifte nicht erfüllen können. Man glaubte deshalb die bekannten Haltestifte aus legiertem Stahl beibehalten zu müssen und versuchte, durch eine entsprechende Formgebung dieser Stifte eine formschlüssige, dem Herausfallen entgegenwirkende Verbindung zu schaffen. Durch diese Maßnahme konnte zwar das Herausfallen verzögert, aber nicht auf die Dauer verhindert werden.It is obvious that these disadvantages through the use of retaining pins made of materials with the same specific weight as that of the piston material could be avoided. Such However, pins would melt away when the light metal material was cast around the insert and therefore cannot fulfill their function as retaining pins. The well-known retaining pins were therefore believed to be out of existence alloy steel and tried to shape these pins accordingly to create a positive connection that counteracts falling out. By this measure Falling out could be delayed, but not prevented in the long run.

Erfindungsgemäß werden nun die beschriebenen Nachteile dadurch vermieden, daß man zum Festhalten der Einlage in der Gießform Stifte aus einem höherschmelzenden Werkstoff beibehält, sie jedoch nach dem Gießen des Vorwerkstückes und vor dessen Weiterverarbeitung durch Hohlpressen herauszieht und, vorzugsweise nach vorhergehendem Aufbohren der dabei entstandenen Löcher, durch Stopfen aus Leichtmetall z. B. aus Rcinaluminium ersetzt. Dabei ist es vorteilhaft, Stopfen zu verwenden, die kurzer sind als der Abstand der äußeren Mantelfläche der Hinlage von der Mantelfläche des Kolbens, und diese kurzen Stopfen so einzusetzen, daß zwischen ihren Stirnseiten und den äußeren Mantelflächen der Einlage und des Kolbens Räume frei bleiben, die beim anschließenden Holilpressen geschlossen werden, wodurch eine fornischfüssige Einbettung der Stopfen bewirkt wird.According to the invention, the disadvantages described are now avoided by holding on the insert in the casting mold retains pins made of a higher melting point material, however pulls out after casting the preliminary workpiece and before further processing it by hollow pressing and, preferably after previously drilling open the holes created, by plugs made of light metal z. B. replaced from rcinaluminium. It is advantageous to use stoppers that are shorter than the distance between the outer circumferential surface the overhang of the lateral surface of the piston, and to use these short plugs so that between their end faces and the outer circumferential surfaces the insert and the piston remain free spaces that are closed during the subsequent Holilpressen be, creating a fornischfüssige embedding the plug is effected.

IJm /μ vermeiden, daß Kolbenwerkstoff beim Hohlpressen auch in die nach dem Ziehen der Haltestifte in der Einlage freigelegten Löcher eindringt und dort nach dem Herauslösen des Einlagenwerkstoffes verbleibt, ist es ferner zweckmäßig, diese Löcher vor dem Einführen der Leichtmetallstopfen durch kurze Bolzen aus dem Eintagenwerkstoff oder aus einem ebenso wie dieser lösbaren Werkstoff zu verschließen. IJm / μ prevent piston material from penetrating into the holes exposed in the insert after pulling the retaining pins during hollow pressing and remaining there after the insert material has been loosened, it is also useful to make these holes through short bolts from the single-layer material before inserting the light metal plugs or to be closed from a material that is just as detachable as this.

Die Haltestifte können bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens selbstverständlich aus gewöhnlichem Stahl oder einem anderen Werkstoff hergestellt werden, der gegen das zu verwendende Lösungsmittel nicht beständig ist.The retaining pins can when using the inventive Process made of ordinary steel or another material, of course which is not resistant to the solvent to be used.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren an Hand eines Ausführungsbeispieles veranschaulicht. In the drawing, the method according to the invention is illustrated using an exemplary embodiment.

F i g. 1 zeigt im Längsschnitt ein Vorwerkstück 1, das durch Umgießen einer z. B. aus Kupfer bestehenden ringförmigen Einlage 2 mit Leichtmetall hergestellt wurde. Zum Festhalten der Einlage in der Gießform wurden Haltestifte 3 aus Stahl verwendet.F i g. 1 shows a longitudinal section of a preliminary workpiece 1, which by casting around a z. B. made of copper annular insert 2 was made with light metal. To hold the insert in the Holding pins 3 made of steel were used in the casting mold.

Diese Haltestifte werden aus dem Vorwerkstück herausgezogen. ( These retaining pins are pulled out of the preliminary workpiece. (

Wie F i g. 2 zeigt, werden die dabei entstehenden Löcher 4 ganz oder, wie hier dargestellt, teilweise aufgebohrt und gegebenenfalls ausgerieben, so daß einen größeren Durchmesser aufweisende Löcher 5 entstehen. In diese Löcher sind bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel Leichtmetallstopfen 6 mit Preßsitz so eingeführt worden, daß zwischen ihren Stirnseiten und den äußeren Mantelflächen der Einlage 2 und des Vorwerkstückes 1 Räume frei bleiben. Vorher wurden in die in der Einlage 2 liegenden Teile der freigelegten Löcher kurze Bolzen 8 aus Kupfer od. dgl. eingesetzt.Like F i g. 2 shows, the resulting holes 4 are wholly or, as shown here, partially drilled out and, if necessary, rubbed out, so that larger diameter holes 5 develop. In the illustrated embodiment, light metal plugs 6 with a press fit are inserted into these holes has been introduced so that between their end faces and the outer circumferential surfaces of the insert 2 and the preliminary workpiece 1 spaces remain free. Before that, the parts lying in the insert 2 were the exposed holes short bolts 8 made of copper or the like. Used.

Aus dem so präparierten Vorwerkstück wird durch Hohlpressen ein Kolben 7 hergestellt, der in Fig. 3 im Längsschnitt dargestellt ist. Wie ersichtlich, haben sich die vor und hinter den Stopfen 6 befindlichen Hohlräume beim Pressen geschlossen und haben auch die Stopfen selbst eine Deformation erlitten. Außerdem sind sie beim Pressen mit dem Kolbenwerkstoff verschweißt, so daß sie absolut festsitzen. Da sie exakt oder annähernd das gleiche / spezifische Gewicht wie der Kolbenwerkstoff aufweisen, ist eine Lockerung auch im Betrieb nicht zu befürchten.A piston 7 is produced from the pre-workpiece prepared in this way by hollow pressing, which in Fig. 3 is shown in longitudinal section. As can be seen the cavities in front of and behind the plug 6 have closed during pressing and the plugs themselves have also suffered deformation. In addition, they are pressing with the Piston material welded so that they are absolutely tight. Since they are exactly or approximately the same / have a specific weight like the piston material, loosening during operation is not possible fear.

Claims

Patent claims:

1. A method of manufacturing a light metal piston with a closed annular channel arranged in its head part by inserting it one corresponding to the ring channel to be formed, with retaining pins made from a higher melting point Material, e.g. B. made of a steel alloy insert in a casting mold, casting around this insert with light metal, hollow pressing of the substantially fully cylindrical cast pre-work piece obtained in this way to a piston and removal of the insert through Introducing a material that dissolves its material but does not attack the piston material Means, characterized in that the retaining pins (3) after the casting of the preliminary workpiece, however, before further processing pulled out of this by pressing and, preferably after previous drilling the resulting holes, plugs

(6) made of light metal, ζ. B. be used from pure aluminum.

2. The method according to claim 1, characterized in that light metal stopper (6) use find that are shorter than the distance between the outer surface of the insert (2) and the Jacket surface of the piston, and that these plugs are used so that between their end faces and the outer circumferential surface of the insert and the piston remain free.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the after pulling out the retaining pins (3) in the insert (2) resulting holes by short bolts (8) from the same Material like the insert to be closed.

1 sheet of drawings