DE1961923C3

DE1961923C3 -

Info

Publication number: DE1961923C3
Application number: DE1961923A
Authority: DE
Inventors: John Northville Mich. Haller (V.St.A.)
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 1968-12-10
Filing date: 1969-12-10
Publication date: 1974-12-12
Also published as: SE356550B; CH503931A; DE1961923B2; GB1275774A; ES373028A1; JPS5032681B1; US3583672A; DE1961923A1; FR2025751A1

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 Endabschnit* 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 und im Bereich der Schulter etwa deren äußeren Durchmesser hat und der Endabschnitt einen zumindest gegenüber seinem ventiltellerseitigen Ende verjünpten 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 einer Endabschnitt aufweist, der in eine Bohrung in einenzweiten Teil aus hohen Temperaturen standhaltenden Metallegierungen eingesteckt wird, worauf die se gebildete Einheit in einer Presse zu einem Ventiltel ler mit Ventilschaft verpreßt wird. Bei diesem Ver pressen ergibt sich.^ine innige Verbindung der bei den Teile des Gaswechselventils. Dieses Verfahrei ist jedoch nur anwendbar, wenn das den Ventiltelle bildende Teil aus einem Material besteht, das bei ho hem Druck noch zum Fließen zu bringen ist und da mit weitgehend verformbar ist. Diese verformbare

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Materialien reichen beim heutigen Stand der Moto- teils aus einer pulverisierten Metallegierung, der Sin-

rentechnik insbesondere bei hochbelasteten Motoren terung des Ventiltellerrohteils derart, daß die Teil-

nicht mehr aus, um eine lange Lebensdauer des Gas- chen dsr pulverisierten Metallegierung ineinander-

wechselventils zu erreichen. Es sind zwar für derar- fließen, der erneuten Erhitzung des VeiUiltellerroh-

tige Anwendungsfalle extrem hochtemperaturleste 5 teils, des Einsetzens des Endabschnittes des ersten

Materialien, wie z. B. Sintermaterialien, bekannt, die Teils in ein am Halsabschnitt des Ventiltellerrohteils

auch bereits für Vcntilsitzringe Anwendung gefunden ausgebildetes Buchsenteil, des Einbringens des ersten

haben (deutsche Patentschrift 929 157). Diese Mate- Teils und des erneut erhitzten Ventiltellerrohteils ir,

rialien sind jedoch selbst bei sehr hohen Drücken eine öffnung einer Heißpreßmatrize, deren Innen-

nicht oder nur sehr wenig verformbar, so daß sie wie n> form der gewünschten Außenform des zusammenge-

beispielsweise bei Ventslsitzringen in das Material setzten Ventils entspricht, und des Aufbringens einer

des Zylinderkopfes eingegossen werden müssen und zur Verformung dienenden Druckkraft auf das Ven-

ein Einpressen oder Verpressen nicht möglich ist. tiltelleirohteil derart, daß sich eine teilweise Ein-

Eine Anwendung auf ein Gaswechselventil wäre nur schnürung des Endabschnittes des ersten Teils ergibt

möglich, wenn das gesamte Gaswechselventil aus die- 15 und gleichzeitig der Halsabschnitt des Ventilteller-

sem hochtemperaturfesten Sintermaterial hergestellt teils an dem Endabschnitt verankert wird,

würde, ohne daß eine nachfolgende Verformung Dabei ist es vorteilhaft, wenn eine annähernd

nach deei Sintern nötig ist. Ein derartiges Gaswech- trichterförmige Hülse aus einem zur Schmierung die-

selventil wäre aber extrem teuer. nenden Nichteisenmetall vor dem Aufbringen der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zu- ao zum Verformen dienenden Kraft zwischen dem Vensammerigesetztes Gaswechselventil der eingangs ge- tiltellerrohteil und der seitlichen Wandßache der Manannten Art zu schaffen, das die Verwendung von trizenöffnung angeordnet wird,
extrem hochtemperaturfesten Materialien Tür das den Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter-Ventilteller bildende Teil ermöglicht, sowie ein Ver- bildungen der Erfindung ergeben sich aus ilen Unterfahren zur Herstellung dieses Gaswechselventils an- 25 ansprüchen.
zugeben. Db Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß — gegen- Erfindung werden im folgenden an Hand schemati-

ständlich — dadurch gelöst, daß bei dem zusaasiiieu- scher Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher

gesetzten Gaswechselventil der eingangs genannten erläutert.

Art der Endabschnitt mit einem gegenüber dem Ven- 30 F i g. 1 ist ein senkrechter Teirschnitt durch den

tilschaft verringerten Durchmesser langgestreckt aa> Matrizenhohlraum einer Brikettierpresse und veran-

gebildet ist und daß der Ventilteller einen langge- schaulicht die erfindungsgemäße Herstellung eines

streckten Halsabschnitt aufweist und aus gesintertem Preßlings mit der Form eines Ventiltellers aus einem

Werkstoff besteht. durch Zerstäuben mit Wasser hergestellten Pulver

Durch die Verwendung von gesintertem Werkstoff 35 einer Metallegierung, wobei die Teile in der Lage ge-

für den Ventilteller ergibt sich eine hohe Tempera- zeigt sind, die sie am Ende des Brikettierhubes an-

turfestigkeit des Gaswechselventils, die noch dadurch nehmen;

erhöht wird, daß auf Grund des langgestreckten F i g. 2 ist eine verkleinerte Seitenansicht mehrerer

Halsabschnittes des Ventiltellers kein Teil des Ven- Preßlinge für Ventilteller, die auf einer Platte aus ke-

tilschaftes mit den heißen Verbrennungsgasen ir. Be- 40 ramischem Material angeordnet sind, um zusammen

rührung kommen kann. Dieser langgestreckte Hals- mit der Platte in den Sinterofen eingeführt zu wer-

abschnitt ergibt weiterhin eine gute und sichere Ver- den;

ankerung des Ventilschafts in dem Ventilteller, ohne F i g. 3 ist ein senkrechter Schnitt durch den Matri-

daß eine zu große Verformung des den Ventilteller zenhohlraum einer Presse, in dem die Bauteile eines

bildenden Teils erforderlich ist. 45 herzustellenden Ventils angeordnet sind, so daß die

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung dv»" Er- Anordnung für die Durchführung des Preßhubes befindung weist das ventiltellerseitige Ende des Endab- reit ist;

Schnitts eine knollenähnliche Gestalt auf. Hierdurch F i g. 4 ähnelt F i g. 3, zeigt jedoch die relative

wird die Verankerung Jes Ventiltellers an dem Ven- Lage und die Abmessungen der Teile nach der Been-

tilschaft noch weiter verbessert und eine höhere Aus- 50 digungdes Preßhubes;

ziehfestigkeit des Ventilschafts aus dem Ventilteller F i g. 5 ist eine Seitenansicht einer trompetenförmi-

sichergestellL gin, zur Schmierung dienenden Hülse aus einem

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Nichteisenmetall, die bei der Durchführung des Preß-

der Erfindung trägt der Ventilteller in seinem Hals- Vorgangs nach F i g. 3 und 4 wie auch nach F i g. f

abschnitt eine äußere Schicht aus Nichteisenmetall, 55 und 9 verwendet wird;

die dadurch aufgebracht wird, daß vor dem Verpres- F i g. 6 ist eine verkleinerte perspektivische Dar-

sen des Ventiltellerteils mit dem Schaftteil eine Hülse stellung einr- mehrere Hohlräume enthaltender

aus Nichteisenmetall, z.B. Kupfer, aufgeschoben Form zum Formen von VentiltellerrohteUen au:

wird. Diese Hülse ergibt eine Schmierung und damit einem durch Zerstäuben einer Metallegierung mi

eine Erleichterung der Verformung des Ventilteller- 60 Hilfe von Gas hergestellten Pulver;

teils beim Pressen. F i g. 7 ist ein vergrößerter senkrechter Schnit

Weiterhin ist es möglich, den Endabschnitt des durch einen der Hohlräume nach F i g. 6 längs de

Schaftteils so auszubilden, daß er sich von der Schul- Linie 7-7 in F i g. 6;

ter weg verdickt. Hierdurch wird ebenfalls eine Vt r- F i g. 8 ist ein senkrechter Schnitt durch Hen Matri

größerung der Ausziehfestigkeit erzielt. 65 zenhohlraum einer Presse, in dem die in F i g. 7 ge

Ein erfindungsgemaßes Verfahren zur Herstellung zeigten Ventilteile angeordnet worden sind, so dal

eines derartigen Ventils kennzeichnet sich durch die der Preßhub durchgeführt werden kann;

Schritte der Formung eines porösen Ventiltellerroh- F i g. 9 ähnelt F i g. 8, zeigt jedoch die relativ

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Lage und die Abmessungen der genannten Teile am ist der obere Stempel 34 vollständig.aus der Matri-

Ende des Preßhubes; zenöffnung 24 herausgezogen, während die übrigen

Fig. 10 ist eine verkleinerte Seitenansicht eines Teile, nämlich der untere Stempel 36 und die Kernfertigen zusammengesetzten Ventils nach dem Schlei- stange 40, die in Fi g. 1 gezeigte Stellung einnehmen, fen und Fertigbearbeiten. 5 Dann wird die Matrizenöffnung 24 mit dem Superle-

In Fig. 1 bis5 ist die Herstellung eines insgesamt gierungspulver gefüllt. Hierauf wird der obere Stem-

mit 10 bezeichneten, in Fig. 10 dargestellten zusam- pel 34 veranlaßt, sich nach unten zu bewegen und

mengesetzten, hohen Temperaturen standhaltenden einen Preßhub auszuführen, so daß die aus dem

Ventils nach der Erfindung veranschaulicht, bei der Superlegierungspulver bestehende Füllung die Form

ein durch Zerstäuben einer Superlegierung mit Was- io des in F i g. 1 dargestellten Preßlings 20 erhält; hier-

ser hergestelltes Pulver verwendet wird, dessen Teil- bei wird auf das Pulver ein Druck von etwa 5000 kg/

chen eine unregelmäßige Form haben, so daß sie sich cm* aufgebracht. Der Vorsprung 44 des Stempels 34

aneinander verankern und daher verdichtet werden versieht den Preßling 20 mit einer zentralen konka-

können. Als Superlegierungen werden in der Metall- ven Vertiefung 46, und der ringförmige Randab-

industrie Legierungen mit einem hohen Gehalt an 15 schnitt 48 des Stempels 34 versieht das obere Ende

Chrom und Kobalt bezeichnet, die kleinere Mengen 60 des Preßlings mit einer ebenen oberen Ringfläche

Wolfram und Nickel und noch kleinere Mengen von 50.

Eisen, Silizium, Mangan und Kohlenstoff enthalten. Gleichzeitig erzeugt die Kernstange 40 in dem sich

Diese Legierungen zeichnen sich durch ihre hohe nach unten verjüngenden Hals 54 des Preßlings 20

Widerstandsfähigkeit gegen eine Verformung bei ho- »o unterhalb seiner unteren konischen Stirnfläche 56

her Temperatur und gegen Korrosion aus. Das Ver- eine Aussparung 52, während die Seitenwand 32 der

fahren zum Zerstäuben von geschmolzenen Legie- Matrizenöffnung 24 den Preßling mit einer Umfangs-

rungen mit Wasser ist ebenfalls bekannt und bildet fläche 58 versieht, die sich von der ringförmigen obe-

daher nicht einen Gegenstand der Erfindung. Die ren Stirnfläche 50 aus nach unten erstreckt. Gleich-

Superlegierungen sind jedoch sehr teuer, und daher 25 zeitig hiermit wird die ringförmige untere Stirnfläche

ist es gewöhnlich nicht möglich, vollständige Ventile 62 des Preßlings 20 durch die ringförmige Stirnfläche

aus solchen Legierungen herzustellen. Die Erfindung 64 am oberen Ende des rohrförmigen Stempels 36

sieht nunmehr ein zusammengesetztes Ventil 10 vor, geformt.

bei dem der Kopf oder Teller 12 aus einer Superle- Wenn der Brikettierhub des oberen Stempels 34 gierung besteht, bei dem der Schaft 14 aus einem ge- 30 beendet ist, wird dieser Stempel nach oben aus der wohnlichen billigen Stahl hergestellt ist, und bei dem Matrizenöffnung 24 herausgezogen. Dann veranlaßt gegebenenfalls der Halsabschnitt 16 des Ventiltellers man den unteren Stempel 36 sich nach oben zu bemit einer Schicht 18 aus einem zur Schmierung die- wegen, damit der Preßling 20 aus der Matrizenöffnenden Nichteisenmetall wie Kupfer versehen ist, die nung 24 ausgeworfen wird. Die vorstehend beschriebeim Herstellen des erfindungsgemäßen Ventils ent- 35 benen Arbeilsschritte werden wiederholt, bis die gesteht, wünschte Zahl von. Preßlingen 20 hergestellt worden

Der erste Schritt beim Herstellen des Tellers 12 ist, woraufhin man die Preßlinge gemäß Fig.2 auf

des Ventils 10 aus einem durch Zerstäuben einer einer Platte 68 aus einem hitzebeständigen Werk-

Superlegierung mit Wasser hergestellten Pulver be- stoff, z.B. einem keramischen oder feuerfesten

steht darin, daß man ein Ventiltellerrohteil nach 40 Werkstoff, anordnet. Dann wird die Platte 68 mit

F i g. 2 und 3 in Form eines Preßlings 20 herstellt. den Preßlingen 20 in einen Sinterofen bekannter Art

Der Preßling 20 wird in einer Brikettiermatrize 22 überführt, in dem die Sinterung in einer Schutzatmo-

erzeugt, die mit einer im wesentlichen zylindrischen Sphäre, z. B. dissoziiertem Ammoniak, bei einer er-

Matrizenöffnung 24 versehen ist, welche einen relativ höhten Temperatur genügend lange durchgeführt

wenig geneigten, annähernd konischen Boden 26 um- 45 wird. Zweckmäßig wird eine Temperatur von etwa

faßt, der sich nach unten in einer sich stark verjün- 1145° C auf die Dauer von 2,75 Stunden aufrechter-

genden konischen Fläche 28 fortsetzt, an die sich halten, da der Oxidgehalt des durch Verstäuben mit

eine zylindrische Bohrung 36 von kleinerem Durch- Wasser hergestellten Pulvers eine einwandfrei Sinte-

messer anschließt, die gleichachsig mit dem zylindri- rung verhindern könnte.

sehen oberen Teil 32 der Matrizenöffnung 24 an- 50 In der Zwischenzeit wird ein Ventilschaft 70 ζ. Β geordnet ist Die Matrize 22 wird in eine nicht darge- aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl hergestellt, beistellte Brikettierpresse bekannter Art eingebaut, die spielsweise der Stahlsorte SAE 8150, und dieser Veneinen oberen Stempel 34 und einen unteren Stempel tilschaft wird durch Anstauchen im kalten Zustanc 36 umfaßt, die in den zylindrischen Teil 32 der öff- oder mit Hilfe einer automatischen Drehbank mi nung 24 bzw. die untere zylindrische Bohrung 30 der 55 einem Endabschnitt 72 von kleinerem Durchmesse! Matrize 22 einführbar sind. Der untere Stempel 36 versehen, der sich in Richtung auf sein freies End< ist rohrförmig und weist eine zylindrische Bohrung etwas verdickt. Man kann feststellen, daß der siel 38 auf, in die mit enger Passung eine Kernstange 40 verdickende Endabschnitt 72 eine umgekehrte Koni eingeführt werden kann. Die Kemstange 40 ragt zität hat, da sein oberes Ende 74 einen etwas größe nach oben in den Hohlraum 24 der Matrize hinein, 60 ren Durchmesser hat als sein unteres Ende 76, s< wobei ihr oberes Ende gegenüber dem unteren Ende daß zwischen dem Endabschnitt 72 und dem Haupt des zylindrischen Teils 32 der öffnung um eine teil 80 des Ventilschaftes 70 eine Ringschulter 7! kleine Strecke nach unten versetzt ist. Der obere vorhanden ist.

Stempel 34 ist an seinem unteren Ende 42 mit einem Dann läßt man den Ventilschaft 70 gemäß Fig.:

zentralen konvexen Vorsprung 44 versehen, der der 65 in die untere Bohrung 82 der Matrizenöffnung 8<

oberen Stirnfläche des Preßlings 20 die gewünschte einer Heißpreßmatrize 86 fallen, die in eine nich

Form verleiht. dargestellte Heißpresse bekannter Art eingebaut isi

Vor dem Beginn der Herstellung des Preßlings 20 Die Matrizenöffnung 84 umfaßt wie zuvor einen zy

lindrisclhen oberen Abschnitt 88, einen oberen leicht konischen Zwischenabschnitt 90 und eine untere, sich nach unten stärker verjüngende konische Fläche ♦2, an deren unteres Ende sich die untere Bohrung S2 anschließt. Der Ventilschaft 70 wird in der unteren Bohrung 82 so angeordnet, daß sein EndabscjViitt 72 nach oben in den zylindrischen Abschnitt 18 der Matrizenöffnung 84 hineinragt. Dann läßt man eime trompeten- oder trichterförmige Hülse 95 nach F i g. 5 mit einer Wandstärke von etwa 0,125 mm aus einem als Schmierstoff wirkenden Metall, z. IB. Kupfer, so in die Matrizenöffnung 84 fallen, daß sie den Endabschnitt 72 des Ventilschaftes 70 umschließt und sich ihr unteres Ende an der Ringsclhulter 78 des Ventüschaftes abstützt.

Der etwa 5 min lang in einer endothermen Atmosphäre auf eine Temperatur von etwa 1290⁰C 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 80O¹ 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 Ventiltellers 110, während die seitliche Umfangsfläche 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 zur 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, de> an dem verlängerten Endabschnitt 116 des Ventilschafites 70 formschlüssig verankert ist: gleichzeitig entsteht aus der zur Schmierung dienenden Hülse aus einem Nichteisenmetall auf der Außenfläche des Halsaibschnitts 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 Halsabschnitt 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 S hatte.

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

ίο 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 Fig.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

»5 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 Teilchen des Formlings 20 nach F i g. 1 bis 3 ausgesetzt werden. Die in der beschriebenen Weise gefüllte Form 130 wird dann in einen Sinterofen überführt 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 oben 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 F i g. 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 verwendet. Ferner läßt man eine trompetenförmige, zui Schmierung dienende Hülse 95 nach F i g. 5 au; einem Nichteisenmetall in die den Endabschnitt Ti des Ventilschaftes 70 umgebende Matrizenöffnuns 84 fallen. Der Endabschnitt 72 ist so geformt, daß e^ sich wie zuvor nach oben etwas verdickt. Dann laß man einen Formling 146, der entweder nach den Herausnehmen aus dem Sinterofen noch heiß ist oder der erneut auf eine ähnliche Temperatur vorge wärmt ist, so in die Matrizenöffnung 84 fallen, dal seine konische Aussparung 148 nach unter, gerichte ist und den Endabschnitt 72 des VcntiUchaftes auf nimmt. Hierauf veranlaßt man den oberen Stempe 94 einer Heißpresse, in die die Matrize 86 eingebau

isi, 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 am unteren Ende 100 des oberen Stempels 94 die obere Stirnfläche 106 des entstehenden Ventiltellers 110 mit einer entsprechenden konkaven Fläche 102 bzw. einer ebenen Stirnfläche 104 verschen. Gleichzeitig nimmt die seitliche Außenfläche 112 die Form der benachbarten Wandfläche 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 de* Tellcrabschnitts wird verkleinert und der Formling 146 wird so verformt, daß er den oberen Teil 108 des Ventilteller 110 bildet.

Gleichzeitig mit dem Zusammendrücken, Verdichten und Formen des oberen Teils 108 des Vcntiltellers 110 werden der Halsabschnitt 150 des Formlings 146 und der Endab&chnitt 72 des Ventilschaftes 70 zusammen mit der als Schmiermittel wirkenden Metallhülse 95 nach unten in den unteren Teil 92 der Matrizenöffnung gedrückt, 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 c'as halbfertige Ventil 120 danach geschliffen, einer Fertigbearbeitung unterzogen und gegcbcnenfalls durch Drehen und Schleifen auf bekannte Weise mit mehreren Ringnuten 15 versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 961 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 Enclab- to schnitt 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 und im Bereich der Schulter etwa deren äußeren Durchmesser hat und der ao Endabschnitt einen zumindest gegenüber seinem ventiltellerseitigen Ende verjüngten Zwischenteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (116) mit einem gegenüber dem Ventilschaft verringerten Durchmesser hnggestreckt ausgebildet ist und daß tier Ventilteller (12) einen langgestreckten Halsabschnitt (114) aufweist und aus gesintertem Werkstoff besteht.

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

3. Ventil nach Anspruch 1 oder ', 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 verdickt.

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 (28) derart, daß die Teilchen der pulverisierten Metallegierung ineinanderfließen, erneute Erhitzung des Venliltellerrohteils (20), Einsetzen des Endabschnitts (116) des ersten Teils in ein am Halsabschniu des Ventiltellerrohteils ausgebildetes Buchsenteil (52), Einbringen des ersten Teils und des erneut erhitzten Ventiltellerrohteils (20) in eine öffnung einer Heißpreßmatrize, deren Innenform der gewünschten Außenform des zusammengesetzten Ventils entspricht, und Aufbringen einer zur Verformung dienenden Druckkraft auf das Ventiltellerrohteil (20) derart, daß sich eine teilweise Einschnürung des Endabschnitts des ersten Teils er* gibt 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 Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, 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 Ventiltellenohteils aus der öffnvmg der Brikettiermaschine umfassen.

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 Ventütellerrohteils 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.