DE1758062C - Kern für im Gießverfahren herzustellende Nockenwellen - Google Patents

Description

tallstange durch den beispielsweise aus Sand be ao stehenden Überzug thermisch ausreichend isoliert.

Die Erfindung betrifft einen Kern für im Gieß- um zu verhindern, daß auf Grund einer zu großen verfahren herzustellende, einen von einem Metall- Wärmeableitung Gußstücke minderer Qualität mil rohr gebildeten geraden axialen ülkanal enthaltende unerwünschten Härteeffekten entstehen. Auch kanu Nockenwellen. man die volle Metallstange nach dem Erstarren der Gewöhnlich besitzen Nockenwellen eine Anzahl as Gußstücke leicht und ohne Schwierigkeiten aus dem von über ihre Länge verteilten Nockenflächen, welche Metallrohr herausziehen, und zwar auch bei sehr von außen mit H^;Ife von Schmieröl, das von Ventil- langen dünnen Gußstücken, wie sie im allgemeiner, stößein oder sonstigen Hebeln aufgebracht wird, ge- zur Herstellung von Nockenwellen benötigt werden, schmiert werden. Für eine Schmierung der Nocken- · In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der flächen aus dem Inneren der Nockenwelle ist es be- 30 Erfindung dargestellt, und zwar zeigt
kannt, dieselbe mit einem durchgehenden axialen Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht Kanal zu versehen, der aus einem in die Form der einer unter Verwendung eines erfindungsgemäßen zu gießenden Nockenwelle eingelegten Metallrohr be- Kernes gegossenen Nockenwelle und
steht, das vom flüssigen Metall umgössen wird. Derart Γ i g. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht hergestellte Nockenwellen haben sich in der Praxis 35 des erfindungsgemäßen Kernes ve ■ dem Gießvorgang, jedoch nicht einführen lassen, da beim Gießen oder Die in F i g. 1 dargestellte Nockenwelle 1 ist auf Erstarren der Nockenwelle ein Verziehen wegen ihrer Außenseite mit einer Anzahl verschiedener unterschiedlicher Kühlgeschwindigkeiten und dem Nocken 2 versehen. Außerdem enthält die Nockenentsprechend innere Spannungen nicht zu vermeiden welle 1 ein zentrales, axial verlaufendes Stahlrohr 3, sind. Daher sind in der Praxis bisher nur geschmie- 40 welches sich über die gesamte Länge der Nockendete Nockenwellen mit axialer Ölbohrung bekannt. welle erstreckt und mit derselben fest verbunden ist. Beim Herstellen von Gußkörpern mit axialen öff- Von dem zentralen Stahlrohr 3 verlaufen radiale nungen ist es bekannt, sogenannte Kernspindeln zu Bohrungen 4 zu den zu schmierenden Nockenflächen, verwenden, weiche die beim fertigen Werkstück ge- Das Stahlrohr 3 bildet einen für die Schmierung bewünschten zentralen öffnungen bilden und gegebenen- 45 stimmten Ölkanal, der an eine nicht dargestellte falls auch die Bohrungen von in die Gußstücke ein- Quelle für unter Druck stehendes Schmieröl angegesetzten Büchsen freihalten sollen. Bei allen diesen schlossen werden kann, um eine Zwangsschmierung bekannten Vorschlägen besteht jedoch ebenfalls der der Oberflächen der Nocken 2 zu bewirken.
Nachteil einer ungünstigen und insbesondere un- Aus Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßer zusammengleichmäßigen Wärmeabfuhr über die Kernspindel, 50 gesetzter Kern 5 für die Herstellung einer Nockenso daß diese bekannten Kernspindeln für die Her- welle 1 zu erkennen. Dieser Kern S besteht aus dem stellung langer dünner gegossener Nockenwellen Stahlrohr 3 und einer vollen Metallstange 6, die im nicht geeignet sind, bei denen schon kleinere Un- Stahlrohr 3 steckt und deren gesamte Oberfläche mit gleichförmigkeiten bei der Wärmeabfuhr zu Ver- einem dünnen Überzug 7 eines Ablösemittels verziehungen oder Brüchen führen können. Insbeson- 55 sehen ist, das eine schlechte Wärmeleitfähigkeit bedere dann, wenn die eingesetzte Kernspindel ganz sitzt und der Gießtemperatur standhält,
oder teilweise mit dem umgossenen Metall in Be- Die volle Metallstange 6 besteht aus hochfestem rührung kommt, sind Wärmespannungen und Ver- Material, beispielsweise wärmebeständigem Stahl, um Ziehungen im sich abkühlenden Material nicht zu ver- dem Kern S eine genügende mechanische Festigkeit meiden. 60 zu geben, damit er den durch das einströmende Me-Dic Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen tall oder durch Wärmespannungen auftretenden Kern für im Gießverfahren herzustellende Nocken- Biegekräften standhalten kann. Auch ist es wichtig, wellen zu schaffen, mit dem es möglich ist, auch lange daß der Überzug 7 eine gute Wärmeisolation zwischen dünne Nockenwellen zu gießen, ohne daß sich die- dem Stahlrohr 3 und der vollen Metallstange 6 schafft selben beim Erstarren verziehen oder werfen oder 65 und es außerdem gestattet, daß die volle Metalldurch Wänmespannungen brechen. stange 6 an der Innenseite des Stahlrohres 3 zur An-Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Er- lage kommt. Dadurch wird die gewünschte Festigkeit tridung ein Kern der eingangs genannten Art vor- erzielt, hingegen vermieden, daß die Wärmeabfuhr

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über die volle Metallstange 6 zu schnell erfolgt und Ablösung begünstigenden Mittel kann aber auch dasomit ein Verlust der mechanischen Festigkeit der durch hergestellt werden, daß man die eriurae aiamfertigen Nockenwelle und eine Schalenhärtung der- stange in mit Kunststoff ^veßeheaen.^Smd/"! ?£?,;;: selben eintritt. ^B stimmte Zeitdauer einbettet und die so beschichtete

Der Überzug 7 soll beim Einstecken der vollen 5 Stange dann in das Kernrohr einsetzt, Devot me Metallstange 6 in das Stahlrohr 3 nicht abgekratzt Oberfläche des Überzuges vollständig erstarrt kluie werden, jedoch während des Gießvorganges zu- benötigte Dicke des Überzuges aus dem deAbtosung sammenbrechen oder verbrennen, um d>s Heraus- des inneren Kernes begünstigenden Mittel üangt von ziehen der vollen Metallstange 6 aus dem Stahl- seiner Wärmeisolierfähigkeit ab, sollte jeaocn im *urohr 3 nach dem Erstarren des Gußstückes zu er- io gemeinen nicht geringer als 0,5 mm_ sein um mc _s leichtern. Geeignete Materialien für den Überzug 7 wünschte gute Wärmeisolation auirecniernauen zu sind mh Kunstharz versehener Sand oder Muschel- können. „ _Irfl_

sand, Silicasand, trockener Ölsand, Graphitpulver Der so hergestellte zusammengesetzte Kernwuruc

und zahlreiche Kunststoffe. Wenn man einen mit in eine Gießhohlform eingesetzt, jedoch isimes _aucn Kunststoff vermischten Sand gleichförmig auf die er- 15 möglich, diesen Kern in eine ^band^^eur?™ ^"f„" wärmte feste Metallstangc· bei gleichzeitiger Drehung setzen. Das zum Gießen verwendete gescnmoizcnc der Metallstange nufträgt, schmilzt dieser Sand auf Metall besaß die folgende Zusammensetzung, natürliche Weise an der Oberfläche der Metallstange - ₃₅„_/e

fest und bildet den gewünschten dünnen Cnerzug. C ?'oo·/*

Durch die Erfindung kann man lange Nocken- ao Si 080°/"

wellen gießen, die einen geraden und genau in der Mn

Längsachse der Nockenwelle verlaufenden ölkanal Cr 0 2

enthalten, der in einfacher Weise angebracht wurde, Mo η

ohne daß eine Schalenhärtung der Nockenwelle auf- Ni non·

tritt und die mechanische Festigkeit derselben herab- 25 Cu-Si (Zuschlag) ".^^u "

gesetzt wird. Die Wanddicke des Stahlrohrs kann Fe ^Kes

sehr gering gehalten werden, wodurch die Verbin-

dung zum um das Stahlrohr herumgegossenen Meta'l Das Metall wurde bei einer Temperatur von eiwa

verbessert wird. Auch kann das Stahlrohr 3 auf seiner 1480 C geschmolzen und in ^d»ehcn" mn Liner Außenseite mit einem Überzug aus Material mit 30 Temperatur zwischen 1310 und 135U cgegosse . niedrigem Schmelzpunkt und hoher thermischer Leit- Eine zerstörungslose Prüfung mit nme von

fähigkeit wie Kupfer, Nickel, Zinn und ihre weichen Röntgenstrahlen zeigte, daß die so gegossene ^^oc*en-Legierungen versehen werden. Dieser Überzug dient welle einen ausgezeichnet gerade verlautenaeη υidazu, die Verbindung zwischen dem Gußteil der kanal enthielt, der durch das Stahlrohr λ gemiaei Nockenwelle und dem Stahlrohr 3 zu verbessern. 35 wurde. , _ ,

Nachste'iend wird an Hand eines Beispieles eine Die Härteprüfung wurde durch Messen der kock-

Einsatzmöglichkeit des erfindungsgemäßen Kerns für wellhärte durchgeführt. An einem achattteii aer im Gießverfahren herzustellende Nockenwellen er- Nockenwelle betrug die an fünf in gleichen winke läutert. abständen voneinander auf einem Kreisbogen ent-

_D . . . 40 sprechend dem Querschnitt der Nockenwelle ge-

^BeisP'^{el 4} m^Pessene Rockwellhärte (C-Skala) 19,3 bis 21,0 mit

Es wurde eine Nockenwelle, weiche der aus F i g. 1 einem Durchschnittswert von 20,4. In einem Zapfender Zeichnung zu erkennenden Nockenwelle ähnlich abschnitt der Nockenwelle wurde an ähnlich angeist, hergestellt, die einj Gesamtlänge von 488 mm, ordneten fünf Meßpunkten eine Rockwellnarte von einen Schaftdurchmesser von 26,8 mm und einen 45 18,5 bis 19,4 mit einem Durchschnittswert von iv,u Zapfendurchmesser von 48,6 mm aufwies. Der festgestellt .In einem Nockenabschnitt mit ovaiem kleinste Nockendurchmesser der Nockenwelle war Querschnitt wurden zehn Meßpunkte ausgewählt, um 33,4 mm. Als Kernrohr wurde ein Rohr aus poliertem Messungen entlang der Haupthalbachse des betienen-Flußstahl (Kohlenstoffstahl) verwendet, das eine de λ Nockens durchzuführen, wobei diese MelipunKte Länge von 518 mm, einen äußeren Durchmesst ·■ von ₅o in einem Bereich von 1 mm von der Auuenseite aer 12 mm und einen inneren Durchmesser von 10 mm Nockenfläche ,erteilt waren. Die gemessene kockaufwies. Dieses polierte Flußstahlrohr besaß einen wellhärte fiel allmählich von 52,3 am auuersten ununterbrochenen dünnen äußeren Überzug aus Punkt auf 43,1 am innersten Punkt, wobei ein Uurcn-Kupter. schnittswert von 48,8 festgestellt wurde. Die Rock-

Ais fester Kern wurde eine Korenstoff-Stahlstange 55 wellhärte an einem Punkt der anderen Hauptna D-mit einer Länge von 528 mm und einem Durchmesser achse betrug 22,0 und an jeder Nebenha bachse 31,8 von 8 mm verwendet. Diese Stahlstange wurde auf bzw. 27,2. Diese Messungen zeigen deutlich, daß die eine Temperatur zwischen 250 und 300° C erhitzt radialen Bohrungen 4 ohne Schwierigkeiten in die und dann in das Kernrohr eingesetzt. Während man Welle gebohrt werden können, die so eingesetzt Stahlstange genau ausgerichtet zen- 60 Die so hergestellte Nockenwelle besaß m Uuertral in dem Stahlrohr hielt, wurde Kunststoffsand richtung eine Bruchfestigkeit von etwa 41) Kg/mm-, mit einer PartikelgrcSe von 150 bis 200 Maschen in während man bisher bei verhältnismäßig kurzen den ringförmigen Zwischenraum zwischen der Stahl- Nockenwellen mit eingebohrten axialen Olkana en stange und dem Kernrohr eingeblasen. nur Bruchfestigkeiten von etwa 30 kg/mm- erzielen

Der dadurch entsUüende Überzug aus einem die 65 konnte.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

geschlagen, der aus einem dauerhaft mit der Nocken-Patentanspruchwelle zu verbindenden Metallrohr, das sich über die

gesamte Länge der Nockenwelle erstreckt, und einer

Kern für im Gießverfahren herzustellende, längeren, in dasselbe einzusteckenden vollen Metalleinen von einem Metallrohr gebildeten geraden 5 stange besteht, welche mit einem wärmeisoherenden axialen ölkanal enthaltende Nockenwellen, da- und die Ablösung der Metallstange vom Metallrohr durch gekennzeichnet, daß er aus einem begünstigenden Überzug, wie Sand, versehen ist. dauerhaft mit der Nockenwelle (1) zu verbinden- Dieser Sand kann Kunststoff enthalten,
den Metallrohr (3), das sich über die gesamte Beim erfindungsgemäßen Kern wird eine volle M > Länge der Nockenwelle erstreckt, und einer io tallstange in ein aus Stahl bestehendes Rohr einer zu längeren, in dasselbe einzusteckenden vollen Me- gießenden Nockenwelle eingesetzt, um die stets vortallstange (6), welche mit einem wärmeisolieren- handene Gefahr zu vermeiden, daß sich das Metallden und die Ablösung der Metallstange vom Me- rohr vor, während oder nach dem Gießvorgang der fallrohr begünstigenden Überzug (7), wie Sand, Nockenwelle verbiegt. Das Rohr erstreckt sich über versehen ist, besteht . 15 die gesamte Länge der Nockenwelle, wodurch ein

Kontakt zwischen der vollen Kernstange und den: flüssigen Metall verhindert wird. Durch die Erfindung

wird das Metallrohr also gegenüber der vollen Mc