DE2011433A1 - Verfahren zur Herstellung einer ermüdungsarmen Schraubenfeder für den Ventiltrieb von Verbrennungskraftmaschinen - Google Patents

Description

Patentanmeldung

Verfahren zur Herstellung einer ermüdungsarmen Schraubenfeder für den Ventiltrieb von Verbrennungskraftmaschinen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer ennüdungsarmen Schraubenfeder für den Ventiltrieb von Verbrennungskraftmaschinen, wobei die Schraubenfeder aus einem Stahl gemäss SAE 1070 besteht.

Schraubenfedern, wie sie für die Betätigung von Ventilen in Verbrennungskraftmaschinen verwendet werden, unterliegen einer sehr harten Beanspruchung und stellen ein kritisches Bauteil während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine dar. Diese Federn bestehen normalerweise aus sorgfältig produziertem Stahl nach der Spezifikation SAE 107CV bestehend aus 0,65 bis 0,75 C, 0,60 bis 0,90 Mn, maximal 0,040 P maximal 0,050 S, Rest Eisen* Diese Federn haben die Tendenz, mit der Zeit infolge des Gebrauches bei den moderierten Temperaturen, denen sie ausgesetzt sind, zu ermüden. Diese Ermüdung kann insbesondere bei hohen Drehzahlen des Motors zum Plattern der Ventile führen.

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Auch kann der Ventilsitz dadurch beeinträchtigt werden, was sich ausserordentllch nachteilig für den Betrieb des Motors auswirkt.

Gemäss dem Stand der Technik werden Schraubenfedern für Verbrennungskraftmaschinen aus Draht gewickelt, der aus sorgfältig ausgesuchtem Stahl SAE 1070 hergestellt ist, der wiederum üblicherweise in einem Ölbad gehärtet wurde. Der gehärtete Draht wird dann für 50 Minuten bei einer Temperatur von etwa 427 ° C auf eine Härte von Rc kj> bis 47 gehärtet. Der gehärtete Draht wird dann bei Umgebungstemperatur gewickelt und dann für 30 Minuten bei 400 ° C geglüht. Es ist hier darauf hinzuweisen, dass diese Glühtemperatur niedriger ist als die Härtetemperatur und dass diese Operation keinen Einfluss auf die Härte der gewickelten Federn besitzt.

Die Ermüdung der Federn wird auf folgende Weise ermittelt: Die Feder wird auf eine bestimmte Dimension zusammengedrückt, die Kraft wird bei dieser Zusammendrückung gemessen, der Dauertest wird dann ausgeführt, dann wird die Feder wiederum auf dieselbe vorherbestimmte Dimension zusammengedrückt und dann ebenfalls die Kraft gemessen. Die Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kraft gibt die Ermüdung der Feder an und wird ausgedrückt in Prozentsätzen der ursprünglichen Last.

7 In der Produktion verwendete Federn werden einer Lastwechselzahl von 10 Lastwechseln bei Umgebungstemperatur ausgesetzt, wobei die maximale Scherfestigkeit von 8080 kp / cm erreicht wird. Die geforderte y Er? müdung soll dann nicht mehr als 5 % betragen.

Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, dass der Draht für die Her stellung der Ventilfeder bei einer Temperatur von etwa 370° C auf eine Härte von Rc = 50 bis 51 gebracht wird, dass der Draht dann über einen Dorn zu einer Schraubenfeder gewickelt wird, die einen grösseren Durchmesser als der gewünschte Enddurchmesser der Schraubenfeder besitzt und dass die Feder dann einem Spannungsfreiglühen bei einer Temperatur ausgesetzt wird, die

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oberhalb der Härtetemperatur liegt, so dass sich der Durchmesser der Feder durch Zusammenziehen desselben verkleinert und die Feder eine Härte von nicht wesentlich über Rc = 47 besitzt.

Erfindungsgemäss kann die Temperatur für das Spannungsfreiglühen etwa 413 C betragen.

In Figur 1 ist grafisch der Durchmesser der Feder und die Härte der Feder über der Temperatur für das Spannungsfreiglühen aufgetragen. Aus diesem Diagramm geht hervor, dass der Durchmesser der Feder von 25.8 mm auf 25,05 ram sich verringert, während die Harte von Re = 51 auf Rc = 47 abfällt, wenn die Λ Temperatur auf 431 C steigt. Bei dieser Temperatur besteht eine Härte von . "

In der Fig. 2 ist die Härte sowie die Ermüdung über der Temperatur für das Spannungsfreiglühen aufgetragen. Der obere Teil der Figur 2 zeigt, dass das Spannungsfreiglühen keinei Einfluss auf die Härte von gemäss dem Stand der Technik hergestellten Ventilfedern besitzt. Aus dieser Darstellung geht die entscheidend verbesserte Qualität der erfindungsgemässen Federn gegenüber bekannten Federn, soweit Ermüdung bei erhöhten Temperaturen betroffen ist, hervor.

In der Figur 3 sind die Werte eines statischen Zerreissyersuches über der Ermüdung bei einer Wärmung auf 135 ° G für 48 Stunden aufgetragm.

Durch das" erfindungsgemasse Verfahren zur Herstellung von Ventilfedern wird es möglich, ein relativ billiges Material für die Herstellung zu verwenden und weiterhin eine Verringerung des Gewichtes der Federn ohne Einschränkung der Forderung bezüglich guter Eigenschaften bei der Verwendung zu erreichen.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer ermüdungsarmen Schraubenfeder für den Ventiltrieb von Verbrennungskraftmaschinen, wobei die Schraubenfeder aus einem Stahl gemäss SAE IO7O (C = 0,65 bis 0,75; Mn -- 0,60 bis 0,90; P max. 0,040; S max. 0,050) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht für die Herstellung der Ventilfeder bei einer Temperatur von etwa 370 C auf eine Harte von Rc = 50 bis 51 gebracht wird, dass der Draht dann über einen Dorn zu einer Schraubenfeder gewickelt wird, die einen grösseren Durchmesser als der gewünschte Enddurchmesser der Schraubenfeder besitzt und dass die Feder dann einem Spannungsfreiglühen bei einer Temperatur ausgesetzt wird, die oberhalb der Härtetemperatur liegt, so dass sich der Durchmesser der Feder durch Zusammenziehen derselben verkleinert und die Feder eine Härte von nicht wesentlich über Rc - 47 besitzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur zum Spannungsfreiglühen etwa 412 ° C beträgt.

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