DE1961923B2 - Zusammengesetztes, hohen Temperaturen standhaltendes Gaswechselventil für Kraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, sowie Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein zusammengesetztes, hohen Temperaturen standhaltendes Gaswechselventil für Kraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit einem ersten Teil aus Kohlenstoffstahl, das den Ventilschaft und einen Endabschnitt sowie eine sich zwischen dem Ventilschaft und dem Endabschnitt erstreckende, zum Endabschnitt hin weisende Ririgschulter bildet, und mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden, den Ventilteller bildenden zweiten Teil aus einer hohen Temperaturen standhaltenden Metalllegierung mit einem höheren Schmelzpunkt als der des ersten Teils, wobei der Ventilteller sich vollständig über den Endabschnitt erstreckt, diesen in allen Bereichen fest umschließt, an die Schulter anschließt und im Bereich der Schulter etwa deren äußeren Durchmesser hat und der Endabschnitt einen zumindest gegenüber seinem ventütellerseitigen Ende ver-

jungten Zwischenteil aufweist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils.

Bekannte Gaswechselventile dieser Art (USA.-Patentschrift 1826 542 und deutsche Patentschrift 522 326) verwenden ein den Ventilschaft bildendes Teil aus relativ wenig hochtemperaturfestem Material, vorzugsweise einem Kohlenstoffstahl, das einen Endabschnitt aufweist, der in eine Bohrung in einem zweiten Teil aus hohen Temperaturen standhaltenden Metallegierungen eingesteckt wird, worauf die so gebildete Einheit in einer Presse zu einem Ventilteller mit Ventilschaft verpreßt wird. Bei diesem Verpressen ergibt sich eine innige Verbindung der beiden Teile des Gaswechselventils. Dieses Verfahren ist jedoch nur anwendbar, wenn das den Ventilteller bildende Teil aus einem Material besteht, das bei hohem Druck noch zum Fließen zu bringen ist und damit weitgehend verformbar ist. Diese verformbaren

Materialien reichen beim heutigen Stand der Ivlotorentechnik insbesondere bei hochbelasteten Motoren nicht mehr aus, um eine lange Lebensdauer des Gaswechselventils zu erreichen. Es sind zwar für derartige Anwendungsfälle extrem hochtemperaturfeste Materialien, wie z. B. Sintermaterialien, bekannt, die auch bereits für Ventilsitzringe Anwendung gefunden haben (deutsche Patentschrift 929 157). Diese Materialien sind jedoch selbst bei sehr hohen Drücken nicht oder nur sehr wenig verformbar, so daß sie wie beispielsweise bei Ventilsitzringen in das Materia! des Zylinderkopfes eingegossen werden müssen und ein Einpressen oder Verpressen nicht möglich ist. Eine Anwendung auf ein Gaswechselventil wäre nur möglich, wenn das gesamte Gaswechselventil aus diesem hochtemperaturfesten Sintermaterial hergestellt würde, ohne daß eine nachfolgende Verformung nach dem Sintern nötig ist. Ein derartiges Gaswechselventil wäre aber extrem teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zusammengesetztes Gaswechselventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Verwendung von extrem hochtemperaturft^ten Materialien für das den Ventilteller bildende Teil ermöglicht, sowie ein Verfahren zur Herstellung dieses, Gaswechselventils anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß — gegenständlich — dadurch gelöst, daß bei dem zusammengesetzten Gaswechselventil der eingangs genannten Art der Endabschnitt mit einem gegenüber dein Ventilschaft verringerten Durchmesser langgestreckt ausgebildet ist und daß der Ventilteller einen langgestreckten Halsabschnitt aufweist und aus gesintertem Werkstoff besteht.

Durch die Veiwendung von gesintertem Werkstoff für den Ventilteller ergibt sich eine hohe Temperaturfestigkeit des Gaswechselventils, die noch dadurch erhöht wird, daß auf Grund des langgestreckten Haisa!.schnittes des Ventiltellers kein Teil des Ventilschaftes mit den heißen Verbrennungsgasen in Berührung kommen kann. Dieser langgestreckte Halsabschnitt ergibt weiterhin eine gute und sichere Verankerung des Ventilschafts in dem Ventilteller, ohne daß eine zu große Verformung des den Ventilteller bildenden Teils erforderlich i^c»t.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das ventiltellerseitige Ende des Endabschnitts eine knollenähnliche Gestalt auf. Hierdurch wird die Verankerung des Ventiltellers an de η Ventilschaft noch weiter verbessert und eine höhere Ausziehtestigkeit des Ventilschaft, aus dem Ventilteller sichergestellt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung trägt der Ventilteller in seinem Halsabschnitt eine äußere Schicht aus Nichteisenmetall, die dadurch aufgebracht wird, daß vor dem Verpressen des Vcntiltellerteils mit dem Schaftteil eine Hülse aus Nichteisenmetall, z. B. Kupfer, aufgeschoben wird. Diese Hülse ergibt eine Schmierung und damit eine Erleichterung der Verformung des Ventiltellerteils beim Pressen.

Weiterhin ist es möglich, den Endabschnitt des Schaftteils so auszubilden, daß er sich von der Schulter weg verdickt. Hierdurch wird ebenfalls eine Vergrößerung der A'jsziehfestigkcit erzielt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines derartigen Ventils kennzeichnet sich durch die Schritte der Forru'.mg eines porösen Ventiltellerrohteils aus einer pulverisierten Metallegierung, der Sinterung des Ventiltellerrohteils derart, daß Jie Teilchen der pulverisierten Metallegierung ineinanderfließen, der erneuten Erhitzung des Ventiltellerrohteils, des Einsetzens des Endabschnittes des ersten Teils in ein am Halsabschnitt des Ventiltellerrohteils ausgebildetes Buchsenteil, des Einbringens des ersten Teils und des erneut erhitzten Ventiltellerrohteils in eine öffnung einer Heißpreßmatrize, deren Innenform der gewünschten Außenform des zusammengesetzten Ventils entspricht, und des Aufbringens einer zur Verformung dienenden Druckkraft auf das Ventiltellerrohteil derart, daß sich eine teilweise Einschnürung des Endabschnittes des ersten Teils ergibt und gleichzeitig der Halsabschnitt des Ventiltellerteils an dem Endabschnitt verankert wird.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine annähernd trichterförmige Hülse aus einem zur Schmierung dienenden Nichteisenmetall vor dem Aufbringen der zum Verformen dienenden Kraft zwischen dem Ventiltellerrohteil und der seitl··-. uen Wandfläche der Matrizenöffnung angeordnet wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig.! ist ein senkrechter Teilschnitt durch den Matrizenhohlraum einer Brikettierpresse und veranschaulicht die erfindungsgemäße Herstellung eines Preßlings mit der Form eines Ventiltellers aus einem durch Zerstäuben mit Wasser hergestellten Pulver einer Metallegierung, wobei die Teile in der Lage gezeigt sind, die sie am Ende des Brikettierhubes annehmen;

Fig. 2 ist eine verkleinerte Seitenansicht mehrerer Preßlinge für Ventilteller, die auf einer Platte aus keramischem Material angeordnet sind, um zusammen mit der Platte in den Sinterofen eingeführt zu werden;

F i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Matrizenholilraum einer Presse, in dem die Bauteile eines herzustellenden Ventils angeordnet sind, so daß die Anordnung für die Durchführung des Preßhubes bereit ist;

F i g. 4 ähnelt F i g. 3, zeigt jedoch die relative Lage und die Abmessungen der Teile nach der Beendigung des Preßhubes;

Fi g. 5 ist eine Seitenansicht einer trompetenförmigen, zur Schmierung dienenden Hülse aus einem Nichteisenmetall, die bei der Durchführung des Preßvorgangs nach F i g. 3 und 4 wie auch nach F i g. ti und 9 verwendet wird;

F i g. 6 ist eine verkleinerte perspektivische Darstellung "incr mehrere Hohlräume enthaltenden Form zum Formen von Vcntiltellerrohtcilen au? einem durch Zerstäuben einer Metallegierung mil Hilfe von Gas hergestellten Pulver;

F i g. 7 ist ein vergrößerter senkrechter Schnitt durch einen der Hohlräume nach F i g. 6 längs riet Linie 7-7 ir. Fi g. 6;

F i g. 8 ist ein senkrechte- Schnitt durch den Matrizenhohlraum einer Presse, in dem die in Fig. 7 gezeigten Ventiiteile angeordnet worden sind, so dal! der Preßhub durchgeführt werden kann;

Fig. 9 ähnelt Fig. 8, zeigt jedoch die relative

1 961

I-age und die Abmessungen der genannten Teile am Finde des Preßhubes;

Fig. !O ist eine verkleinerte Seitenansicht eines fertigen zusammengesetzten Ventils nach dem Schleifen und Fertigbearbeiten.

In Fig. 1 bis5 ist die Herstellung eines insgesamt mit 10 bezeichneten, in F i g. 10 dargestellten zusammengesetzten, hohen Temperaturen standhaltenden Ventils nach der Erfindung veranschaulicht, bei der ein durch Zerstäuben einer Superlegierung mit Wasser hergestelltes Pulver verwendet wird, dessen Teilchen eine unregelmäßige Form haben, so daß sie sich aneinander verankern und daher verdichtet werden können. Als Superlegierungen werden in der Metallindustrie Legierungen mit einem hohen Gehalt an Chrom und Kobalt bezeichnet, die kleinere Mengen Wolfram und Nickel und noch kleinere Mengen von Eisen, Silizium, Mangan und Kohlenstoff enthalten. Diese Legierungen zeichnen sich durch ihre hohe Widerstandsfähigkeit gegen eine Verformung bei hoher Temperatur und gegen Korrosion aus. Das Verfahren zum Zerstäuben von geschmolzenen Legierungen mit Wasser ist ebenfalls bekannt und bildet daher nicht einen Gegenstand der Erfindung. Die Superlegierungen sind jedoch sehr teuer, und daher ist es gewöhnlich nicht möglich, vollständige Ventile aus solchen Legierungen herzustellen. Die Erfindung sieht nunmehr ein zusammengesetztes Ventil 10 vor, bei dem der Kopf oder Teller 12 aus einer Superlegierung besteht, bei dem der Schaft 14 aus einem gewöhnlichen billigen Stahl hergestellt ist, und bei dem gegebenenfalls der Halsabschnitt 16 des Ventilteller« mit einer Schicht 18 aus einem zur Schmierung dienenden Nichteisenmetall wie Kupfer versehen ist, die beim Herstellen des erfindungsgemäßen Ventils entsteht.

Der erste Schritt beim Herstellen des lellcrs 12 des Ventils 10 aus einem durch Zerstäuben einer Superlegierung mit Wasser hergestellten Pulver besteht darin, daß man ein Vcntiltellerrohteil nach Fig. 2 und 3 in Form eines Preßlings 20 herstellt. Der Preßling 20 wird in einer Brikettiermatrize 22 erzeugt, die mit einer im wesentlichen zylindrischen Matrizenöffp.ung 24 versehen ist, welche einen relativ wenig geneigten, annähernd konischen Boden 26 umfaßt, der sich nach unten in einer sich stark verjüngenden konischen Fläche 28 fortsetzt, an die sich eine zylindrische Bohrung 30 von kleinerem Durchmesser anschließt, die gleichachsig mit dem zylindrischen oberen Teil 32 der Matrizenöffnung 24 angeordnet ist. Die Matrize 22 wird in eine nicht dargestellte Brikettierpresse bekannter Art eingebaut, die einen oberen Stempel 34 und einen unteren Stempel 36 umfaßt, die in den zylindrischen Teil 32 der Öffnung 24 bzw. die untere zylindrische Bohrung 30 der Matrize 22 einführbar sind. Der untere Stempel 36 ist rohrförmig und weist eine zylindrische Bohrung 38 auf, in die mit enger Passung eine Kernstange 40 eingeführt werden kann. Die Kernstange 40 ragt nach oben in den Hohlraum 24 der Matrize hinein, wobei ihr oberes Ende gegenüber dem unteren Ende des zylindrischen Teils 32 der Öffnung um eine kleine Strecke nach unten versetzt ist. Der obere Stempel 34 ist an seinem unteren Ende 42 mit einem zentralen konvexen Vorsprung 44 versehen, der der oberen Stirnfläche des Preßlings 20 die gewünschte Form verleiht.

Vor dem Beginn der Herstellung des Preßlings 20 ist der obere Stempel 34 vollständig aus der MatrizcnöfFnung 24 herausgezogen, während die übrigen Teile, nämlich der untere Stempel 36 und die Kernstange 40, die in F i g. I gezeigte Stellung einnehmen. Dann wird die Matrizenöffnung 24 mit dem Superlegierungspulver gefüllt, Hierauf wird der obere Stempel 34 veranlaßt, sich nach unten zu bewegen und einen Preßhub auszuführen, so daß die aus dem Superlegierungspulver bestehende Füllung die Form

!<■> des in F i g. I dargestellten Preßlings 20 erhält; hierbei wird auf das Pulver ein Druck von etwa 5000 kg/ cm² aufgebracht. Der Vorsprung 44 des Stempels 34 versieht den Preßling 20 mit einer zentralen konkaven Vertiefung 46, und der ringförmige Randab-

■ 5 schnitt 48 des Stempels 34 versieht das obere Ende 60 des Preßlings mit einer ebenen oberen Ringflächc 50.

Gleichzeitig erzeugt die Kernstangc 40 in dem sich nach unten verjüngenden Hals 54 des Preßlings 20

an unterhalb seiner unteren konischen Stirnfläche 56 eine Aussparung 52, während die Seitenwand 32 der Matrizenöffnung 24 den Preßling mit einer Umfangsfläche 58 versieht, die sich von der ringförmigen oberen Stirnfläche 50 aus nach unten erstreckt. Gleiehzeitig hiermit wird die ringförmige untere Stirnfläche 62 des Preßlings 20 durch die ringförmige Stirnfläche 64 am obe.cn Ende des rohrförmigen Stempels 36 geformt.

Wenn der Briketticrhub des oberen Stempels 34 beendet ist. wird dieser Stempel nach oben aus der Matrizenöffnung 24 herausgezogen. Dann veranlaßt man den unteren Stempel 36 sich nach oben zu bewegen, damit der Preßling 20 aus der Matrizenöffnung 24 ausgeworfen wird. Die vorstehend beschriebenen Arbeitsschrittc werden wiederholt, bis die gewünschte Zahl von Preßlingen 20 hergestellt worden ist. woraufhin man die Preßlinge gemäß F i g. 2 auf einer Platte 68 aus einem hitzebeständigen Werkstoff, z. B. einem keramischen oder feuerfesten Werkstoff, anordnet. Dann wird die Platte 68 mit den Preßlingen 20 in einen Sinterofen bekannter .Art überführt, in dem die Sinterung in einer Schutzaimosphäre, z. B. dissoziicrtem Ammoniak, bei einer erhöhten Temperatur genügend lange durchgeführt wird. Zweckmäßig wird eine Temperatur von etwa 1145 C auf die Dauer von 2.75 Stunden aufrechterhalten, da der Oxidgehalt des durch Verstäuben mit Wasser hergestellten Pulvers eine einwandfreie Sinterung verhindern könnte.

In der Zwischenzeit wird ein Ventilschaft 70 z. B. aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl hergestellt, beispielsweise der Stahlsorte SAE 8150, und dieser Ventilschaft wird durch Anstauchen im kalten Zustand oder mit Hilfe einer automatischen Drehbank mit einem Endabschnitt 72 von kleinerem Durchmesser versehen, der sich in Richtung auf sein freies Ende etwas verdickt. Man kann feststellen, daß der sich %'erdickende Endabschnitt 72 eine umgekehrte Konizität hat, da sein oberes Ende 74 einen etwas größeren Durchmesser hat als sein unteres Ende 76, so daß zwischen dem Endabschnitt 72 und dem Hauptteil 80 des Ventilschaftes 70 eine Ringschulter 78 vorhanden ist.

Dann läßt man den Ventilschaft 70 gemäß F i g. 3

in die untere Bohrung 82 der Matrizenöffnung 84 einer Heißpreßmatrize 86 fallen, die in eine nicht dargestellte Heißpresse bekannter Art eingebaut ist. Die Matrizenöffnung 84 umfaßt wie zuvor einen zy-

Kndrischen oberen Abschnitt 88, einen oberen leicht konischen Zwischenabschnitt 90 und eine untere, •ich nach unten stärker verjüngende konische Fläche f2, an deren unteres Ende sich die untere Bohrung f2 anschließt. Der Ventilschaft 70 wird in der untelen Bohrung 82 so angeordnet, daß sein Endab-■chnitt 72 nach oben in den zylindrischen Abschnitt t8 der Matrizenöffnung 84 hineinragt. Dann läßt Han cine trompeten- oder trichterförmige Hülse 95 •ach F i g. 5 mit einer Wandstärke von etwa 0,125 mm aus einem als Schmierstoff wirkenden Metall, z. B. Kupfer, so in die Matrizenöffnung 84 fallen, daß sie den Endabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 umschließt und sich ihr unteres Ende an der Ringschulter 78 des Ventilschaftes abstützt.

Der etwa 5 min lang in einer endothermen Atmosphäre auf eine Temperatur von etwa 1290° C vorgewärmte Preßling 20 wird dann so in die Matrizen-Öffnung 84 hinein fallengelassen, daß er von der Kupferhülse 95 aufgenommen wird und daß die Aussparung 52 des Preßlings auf den Endabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 aufgeschoben wird.

Hierauf veranlaßt man gemäß Fig. 4 den oberen Stempel 94 einer Heißpresse, sich nach unten in die Matrizenöffnung 84 hineinzubewegen, in die der Stempel mit einem engen Gleitsitz paßt, wobei mit einem einzigen Preßschlag ein Druck von etwa 15 800 kg/cm² auf den Werkstoff aufgebracht wird.

Hierbei erzeugen ein zentraler konvexer Vorsprung 96 und eine Ringfläche 98 des unteren Endes 100 des Stempels 94 eine entsprechende konkave Fläche 102 bzw. eine ebene Fläche 104 an der oberen Stirnfläche 106 des oberen Abschnitts 108 des jetzt seine endgültige Form aufweisenden Ventilteller 110, während die seitliche Umfangsflächc 112 die Form der benachbarten Wandfläche 88 der Matrizenöffnung 84 annimmt. Gleichzeitig bewirkt die durch den oberen Stempel 94 ausgeübte Druckkraft, daß sich das gesinterte Metallpulver des Preßlings 20 verdichtet und daß sich der Preßling verlängert und eine kleinere Wandstärke erhält, so daß der obere Teil 110 des Ventiltellers die gewünschte Form aufweist.

Während des Preßvorgangs werden der Abschnitt 54 des Preßlings 20 und der Endabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 zusammen mit der i^fur Schmierung dienenden Metallhülse 95 nach unten in den unteren Teil 92 der Matrizenöffnung 84 hineingedrückt, wobei diese Abschnitte eine größere Länge erhalten, so daß ein verlängerter Halsabschnitt 114 entsteht, der an dem verlängerten Endabschnitt 116 des Ventilschaftes 70 formschlüssig verankert ist; gleichzeitig entsteht aus der zur Schmierung dienenden Hülse aus einem Nichteisenmetall auf der Außenfläche des Halsabschnitts 114 eine Schicht 118. Dann wird der obere Stempel 94 nach oben zurückgezogen, woraufhin ein nicht dargestellter Auswerfer oder Stempel das insgesamt mit 120 bezeichnete halbfertige Ventil aus der Matrize auswirft. Nachdem sich das halbfertige Ventil 120 auf eine zu seiner Handhabung geeignete Temperatur abgekühlt hat, wird es geschliffen und einer Fertigbearbeitung unterzogen, wobei das Ventil gegebenenfalls auf bekannte Weise durch Drehen und Schleifen mit mehreren Ringnuten 15 versehen wird.

Wenn mehrere Probestücke solcher halbfertiger Ventile längs ihrer Achse durchschnitten wurden, zeigte es sich, daß sich der Haisabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 während des Warmpressens gereckt hatte, so daß er in seinem mittleren Teil eingeschnürt war, während sich der mittlere Teil des Halsabschnitts 54 des Preßlings 20 entsprechend nach innen vorgewölbt und an dem Endabschnitt verankert hatte.

F i g. 6 bis 9 veranschaulichen ein Verfahren zum Herstellen von Ventiltellerrohteilen für das zusammengesetzte, hohen Temperaturen standhaltende Ventil 10 aus einem durch Zerstäuben mit einem

:o Gas erzeugten Superlegierungspulver, das etwas abgeändert ist, da die mit Hilfe von Gas zerstäubten Teilchen im wesentlichen glatt und rund sind, so daß sie sich von Natur aus nicht so aneinander verankern, wie es an Hand von Fi.g. 1 bis 5 für mit Wasser zerstäubte Teilchen beschrieben wurde. Gemäß F i g. 6 und 7 wird eine Form 130 in Gestalt eines Klotzes aus Graphit mit mehreren Öffnungen oder Hohlformen 132 versehen, deren Gestalt der Gestalt der Öffnung 24 der Brikettiermatrize nach F i g. 1 äh-

ao nelt. Die Form 130 ist unmittelbar unterhalb der öffnungen 132 mit sich nach unten öffnenden Aussparungen 134 versehen, und jede Öffnung 132 steht über eine senkrechte Bohrung 136 in Verbindung mit der zugehörigen Aussparung. In der Bohrung 136

as sitzt der Schaft 138 einer ebenfalls aus Graphit bestehenden Kernstange 140, die einen in der Aussparung 134 angeordneten Kopf 142 und einen sich etwas verjüngenden, nach oben in die Formöffnung 132 hineinragenden oberen Endabschnitt 144 umfaßt.

Die Formöffnungen 132 werden jeweils mit einer Charge aus einem durch Verstäuben mit Hilfe eines Gases hergestellten Metallpulver gefüllt, das verdichtet wird, wobei jedoch nicht der hohe Brikettierdruck aufgebracht wird, dem die mit Wasser zerstäubten Teilchc des Formlings 20 nach Fig. 1 bis 3 ausgesetzt werden. Die in der beschriebenen Weise gefüllte Form 130 wird dann in einen Sinterofen überführl und entsprechend der weiter oben gegebenen Beschreibung bei einer ähnlichen Temperatur, während

einer ähnlichen Zeitspanne und in einer ähnlichen Schutzatmosphäre gesintert. Nach dem Sintern wird die Form 130 dem Sinterofen entnommen, und die Formlinge 146 werden aus den Formöffnungen 132 ausgeworfen, so daß man Formlinge 146 erhält, die

in ihren Halsabschnitten 150 mit sich nach ober leicht verjüngenden Aussparungen 148 und der Gestalt der Formöffnungen 132 entsprechenden Kopfoder Tellerabschnitten 152 versehen sind.

Dann läßt man einen Ventilschaft 70, ähnlich wie

es an Hand von Fig. 3 und 4 beschrieben wurde, in die untere Bohrung 82 fallen, die zu der Matrizenöffnung 84 einer Heißpreßmatrize 86 führt; in der weiteren Beschreibung werden für einander entsprechende Teile jeweils die gleichen Bezugszahlen ver-

wendet. Ferner läßt man eine trompetenförmige, zui Schmierung dienende Hülse 95 nach Fig.5 au: einem Nichteisenmetall in die den Endabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 umgebende Matrizenöffnunj 84 fallen. Der Endabschnitt 72 ist so geformt, daß ei

sich wie zuvor nach oben etwas verdickt. Dann läßi man einen Formling 146, der entweder nach den: Herausnehmen aus dem Sinterofen noch heiß ist oder der erneut auf eine ähnliche Temperatur vorgewärmt ist, so in die MatrizenöffnuRg 84 fallen, da£

seine konische Aussparung 148 nach unten gerichtet ist und den Endabschnitt 72 des Ventilschaftes aufnimmt Hierauf veranlaßt man den oberen Stempe 94 einer Heißpresse, in die die Matrize 86 eingebaui

409518/19C

ist, sich gemäß F i g. 9 nach unten in die Matrizenöffnung 84 hineinzubewegen, um den Tellerabschnitt 152 zusammenzudrücken und zu verdichten, und um gleichzeitig zu bewirken, daß der Tellerabschnitt die Form der Matrizenöffnung 84 annimmt, während der zentrale konvexe Vorsprung 96 und die ringförmige Stirnfläche 98 «m unteren Ende 100 des oberen Stempels 94 die obere Stirnfläche 106 des entstehen den Ventiltellers 110 mit einer entsprechenden konkaven Fläche 102 bzw. einer ebenen Stirnfläche 104 versehen. Gleichzeitig nimmt die seitliche Außenfläche 112 die Form der benachbarten VVandfläche 88 der Matrizenöffnung 84 an. Während dies geschieht, wenn sich der obere Stempel 94 nach unten bewegt, wird das gesinterte Metallpulver in dem Kopfabschnitt 152 verdichtet, die Wandstärke des TelleraL/schnitts wird verkleinert und der Formling 146 wird so verformt, daß er den oberen Teil 108 des Ventiltellers 110 bildet.

Gleichzeitig mit dem Zusammendrücken, Verdichten und Formen des oberen Teils 108 des Ventiltellers 110 werde;, der Halsabschnitt 150 des Formlings 146 und der Endabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 zusammen mit der als Schmiermittel wirkenden Metallhülse 95 nach unten in den unteren Teil 92 der Matrizenöffnung gedruckt, wobei diese Teile eine langgestreckte Form erhalten und gleichzeitig aneinander verankert werden, so daß der langgestreckte Halsabschnitt 114 entsteht, der an dem langgestreckten Endabschnitt 116 des Ventilschaftes 70 verankert

ίο ist und wobei gleichzeitig aus dem zur Schmierung dienenden Nichteisenmetall eine dünne Schicht 118 auf der Außenfläche des Halsabschnitts 114 des Ventiltellers 110 erzeugt wird. Jetzt wird der obere Stempel 94 nach oben zurückgezogen, woraufhin ein nicht dargestellter elektrisch betätigter Kolben oder Stempel das jetzt halbfertige, insgesamt mit 120 bezeichnete Ventil aus der Matrize auswirft. Wie zuvor wird das halbfertige Ventil 120 danach geschliffen, einer Fertigbearbeitung unterzogen und gegebenen-

ao falls durch Drehen und Schleifen auf bekannte Weise mit mehreren Ringnuten 15 versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Zusammengesetztes, hohen Temperaturen standhaltendes Gaswechselventil für Kraft- oder Arbeitsmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit einem ersten Teil aus Kohlenstoffstahl, das den Ventilschaft und einen Endabschnitt sowie eine sich zwischen dem Ventilschaft und dem Endabschnitt erstreckende, zum Endabschnitt hin weisende Ringschulter bildet, und mit einem einen größeren Durchmesser aufweisenden, den Ventilteller bildenden zweiten Teil aus einer hohen Temperaturen standhaltenden Metalllegierung mit einem höheren Schmelzpunkt als der des ersten Teils, wobei der Ventilteller sich vollständig über den Endabschnitt erstreckt, diesen in allen Bereichen fest umschließt, an die Schulter anschließt uid im Bereich der Schulter etwa deren äußeren Durchmesser hat und der Endabschnitt einen zumindest gegenüber seinem ventütellerseitigen Erde verjüngten Zwischenteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (116) mit einem gegenüber dem Ventilschaft verringerten Durchmesser langgestreckt ausgebildet ist und daß der Ventilteller (12) einen langgestr:ckten Halsabschnitt (114) aufweist und aus gesintertem Werkstoff besteht.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß uas ventiltellerseitige Ende des Endabschnitts (116) :ine knollenähnliche Gestalt hat.

3. Ventil nach Anspruch 1 ode 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilteller (12) in seinem Halsabschnitt (114) eine äußere Schicht (118) aus Nichteisenmetall trägt.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (116) so ausgebildet wird, daß er sich von der Schulter weg verdick'.

5. Verfahren zum Herstellen eines Ventils nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Formung eines porösen Ventiltellerrohteils (20) aus einer pulverisierten Metallegierung, Sinterung des Ventiltellerrohteils (20) derart, daß die Teilchen der pulverisierten Metallegierung ineinanderfließen, erneute Erhitzung des Ventiltellerrohteils (20), E nsetzen des Endabschnitts (116) des ersten Teils in ein am Halsabschnitt des Ventiltellerrohteils ausgebildetes Buchsenteil (52), Einbringen des ersten Teils und des erneut erhitzten Ventiltellerrohleils (20) in eine Öffnung einer Heißpreßmatrixe, deren Innenform der gewünschten Außenform des zusammengesetzten Ventils entspricht, und Aufbringen einer zur Verformung dienenden Druckkraft auf das Ventiltellerrohtcil (20) derart, daß sich eine teilweise Einschnürung des Endabschnitts des ersten Teils ergibt und gleichzeitig der Halsabschnitt des Ventiltellerteils an dem Endabschnitt verankert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine annähernd trichterförmige Hülse aus einem zur Schmierung dienenden Nichteisenmetall vor dem Aufbringen der zum Verformen dienenden Kraft zwischen dem Vcntiltellerrohteil und der seitlichen Wandfläche der Matrizenöffnung angeordnet wird.

7. Verfahren nach Ansprach 5, dadurch gc-

kennzeichnet, daß das Metallegierungspulver durch Zerstäuben der Metallegierung mit Wasser erzeugt wird und daß die Maßnahmen zum Formen des Ventiltellerrohteils das Brikettieren des Pulvers in der öffnung einer Brikettiermatrize und das darauffolgende Auswerfen des Ventiltellerrohteils aus der öffnung der Brikettiermaschine umiassen.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallegierungspulver durch Zerstäuben der Metallegierung mit Hilfe von Gas erzeugt wird und daß die Maßnahmen zum Formen des Ventiltellerrohteils ein Verdichten des Pulvers in einer Formöffnung umfassen, deren Innenform der Außenform des herzustellenden Rohteils entspricht, daß gleichzeitig die Aussparung in dem Rohteil mit Hilfe eines Kernteils erzeugt wird, das in die Formöffnung hineinragt, und daß das geformte Rohteil aus der Formöffnung ausgeworfen wird.

9. Verfahren nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergrößerung der Länge des Halsabschnitts des Ventiltellerrohteils und des Endabschnitts des Ventilschaftes gleichzeitig damit bewirkt wird, daß der Halsabschnitt an dem Endabschnitt verankert wird.