DE2005663A1

DE2005663A1 - Leichtmetall Ringträger Kolben

Info

Publication number: DE2005663A1
Application number: DE19702005663
Authority: DE
Inventors: Gerhard 7107 Bad Limpfen Schieber
Original assignee: Karl Schmidt GmbH, 7107 Neckars ulm
Priority date: 1970-02-07
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1971-08-12

Description

Leichtmetall-Ringträger~Kolben Die Erfindung betrifft einen Leichtmetall-Kolbenrohling für Verbren nungskraftmaschinen mit im Ringfeld, vorzugsweise im Bereich der obersten Ringnute, angeordneten gegenüber der Mantelfläche des Kol bens zurückgesetzten aus einem Eisenwerkstoff bestehenden Ringträ gern.
Für Anwendungsfälle, die einen besonders starken Verschleißangriff der Ringnuten eines Kolbens für Verbrennungskraftmaschinen erwar ten lassen oder um außergewöhnlich hohe Kolbenlaufzeiten zu erzielen, werden im Ringfeld von Leichtmetallkolben sogenannte volle oder aufc.
gelöste Ringträger vorgesehen. Als Werkstoff für die Ringträger wird dabei meist einaustenitisches Sondergußeisen gewählt, das einen ähnlic h hohen Ausdehnungskoeffizienten wie die Le ichtmetall-Kolbenlegie..
rung besitzt, wodurch die Neigung zum Lockerwerden wesentlich vermindert wird. Die Ringträger werden in den meisten Fällen in den KolU benkopf eingegossen und sind über eine intermetallische Verbundschicht mit dem Kolbenwerkstoff verbunden. Ferner besteht die Möglichkeit, die Ringträger in den Kolbenkopf einzupressen oder einzuschweißen.
In die in den Kolbenkopf nach den genannten Methoden eingebrachten Ringträger müssen die Ringnuten mit größter Sorgfalt spanend eingear~ beitet werden, um eine möglichst geringe Rauhtiefe der Nutenoberflächen zu erhalten.
Die unterschiedliche Zerspanbarkeit von Kolbenwerkstoff einerseits und Ringträgerwerkstoff andererseits erfordert üblicherweise eine gen trennte spanende Bearbeitung mit unterschiedlichen Sc hnittge schw indigkeiten und Bearbeitungswerkzeugen, um eine optimale Oberflächen güte und Mal3haltigkeit zu erhalten. Damit die den Kolbenwerkstoff spa nend bearbeitenden Schneidwerkzeuge nicht zerstört werden bzw. eine annehmbare Sandzeit erreichen, ist es notwendig, die in dem Kolbenkopf angeordneten Ringträger gegenüber der Mantelfläche des Kolbens zurückzusetzen.
Es hat sich nun gezeigt, daß der aus bearbeitungstechnischen Gründen gegenüber der Kolbenmantelfläche zurückgesetzte Ringträger einen negativenEinfluß auf die ständig zunehmenden thermischen und mechanischen Belastungen des Leichtmetallkolbens ausübt; da sich indem durch die Zurücksetzung desRingträgers zwischen dessen radialerAußenflä che und der Zylinderwandung gebildeten Raum beim Fahren von Rückstände bildenden KraftstoffenÖlkoks absetzt, der im Motorbetrieb ab-.
platzenund einVerklemmen der Kolbenringe verursachen kann. Ein weiterer Nachteilbesteht darin, daß infolge der Zurücksetzung des Ringträ gersvergleichsweise große Mengen Verbrennungsgase ungenutzt durchdamit blasen, die Temperatur der Kolbenkopfzone unnötig erhöht und die Funktionsfähigkeit des Kolbens sowie der Kolbenringe infolge mangelnder Wärmeableitung herabgesetzt werden.
Zur Beseitigung dieser Nachteile ist zwar schon vorgeschlagen worden, die radiale Außenfläche des Ringträgers mit der Mantelfläche des Kolbens abschließen zu lassen rund in diesem Fall den aus Leichtmetall bestehenden Kolbenrohling nicht mehr spanend sondern vielmehr schleifend zu bearbeiten. Das zu diesem Zwecke angewendete Schleifverfahren ist jedoch insbesondere bei der Serienfertigung von Kolben für Vor brennungskraftma schinen vergleichsweise derartig unwirtschaftlich, daß bisher auf eine breite Anwendung des Schleifverfahrens in der Praxis verzichtet werden mußte.
Die Erfindung hat sich nun die Aufgabe gestellt, die Nachteile des vorgenannten Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere einen Ringträgerkolben zu entwickeln, der den thermisch-mechanischen Anforderungen moderner Verbrennung skraftmaschinen im Hinblick auf lange Kolbenlaufzeiten gerecht wird und in wirtschaftlich vertretbarer Weise bearbeitbar ist.
Diese Aufgabe wird in der Weise gelöst, daß der in einem Leichtmetall-Kolbenrohling angeordnete gegenüber der Mantelfläche des Kolbenrohlings zurückgesetzte Ringträger erfindungsgemäß auf seiner radialen Außenfläche mit einer Schicht eines Werkstoffes überzogen sind, dessen Zerspanbarkeit wenigstens annähernd die gleiche wie die des Kolbenwerkstoffs ist.
Das Auftragen der Werkstoffschicht auf die radiale Außenfläche des Ringträgers erfolgt zweckmäßigerweise nach einem Metallspritzverfahren, auf galvanischem oder auch chemischem Wege.
Das Überziehen der radialen Außenfläche des Ringträgers gestattet eine vorteilhafte spanende Bearbeitung der Kolbenmantelfläche mit gleichen Schnittgeschwindigkeiten und Bearbeitungswerkzeugen, wobei der Kol.
benrohling in derWeise bearbeitet wird, daß auf der Außenfläche des Ringträgers eine dünne mit der Mantellinie des fertig bearbeitenden Kolbens abschließende Schicht des Überzugswerkstoffes stehen bleibt.
Diese Schickt wird beim Fertigstechen der Ringnute auf Ringnutenhöhe untertrocbena während die Stege des Ringträgers mit dem Überzugs.
werkstoff bedeckt bleiben, so daß sich im Bereich der Feuer- und Ringstechkanten keine einen Verschleiß hervorrufende Ansätze aus Ölkoks oder Staub bilden können und daß ferner die im Ringfeld durchblasenden Verbrennungsgasmengen erheblich vermindert werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird.
Aus oder wiedergegebenen Teilansicht eines Längsschnittes durch einen im Kokillenguß hergestellten Leichtmetall-Kolbenrohling 1 der Legierung A 1Si12 CuNiMg ist zu entnehmen, daß im Kolbenkopf im Bereich der obersten Ringnuteein aus einem austenitischen Sondergußeisen bestehender gegenüber der Mantelfläche des Kolbenrohlings 1 zurückgesetzter Ringträger 3 unter metallischer Bindung eingegossen ist. Die radiale, vom Kolbenwerkstoff nicht bedeckte Außenfläche des Ringträgers 3, ist mit einer im Metallspritzverfahren aufgetragene Werkstoffschicht 4 überzogen, die spanend in den Ringträger einzuarbeitende Ringnute 2 it, wie auch die Kolbenmantellinie, mit einer strichpunktierten Linie angedeutet.
PATENTANSPRÜCHE

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1) Leichtmetal-Kolbenrohling für Verbrennungskraftmaschinen mit im Ringfeldvorzugsweise im Bereich der obersten Ringnute ange ordnetengegenüber der Manteifläche des Kolbens zurückgesetztenaus einemEisenwerkstoff bestehenden Ringträgern, dar durch gekennzeichnet, daß derRingträger auf seiner radialen nicht vom Kolbenwerkstoff bedeckten Außenfläche mit einem Werkstoff überdecktist, dessen Zerspanbarkeit derjenigen des Kolbenwerkstoffs wenigstens annähernd entspricht.
2) Verfahren zum Aufbringen des den Ringträger überdeckenden Werk stoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff durch ein Metallspritzverfahren aufgebracht wird.
3) Verfahren zumAufbringen des den Ringträger überdeckenden Werku stoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff galvanisch aufgebracht wird.
4) Verfahren zum Aufbringen des denRingträger überdeckenden Werkstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff chemisch aufgebracht wird.

L e e r s e i t e