DE2348726A1 - Light metal piston mfr. for internal combustion engines - made in sections for easy coating of grooves - Google Patents

Light metal piston mfr. for internal combustion engines - made in sections for easy coating of grooves

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DE2348726A1 DE19732348726 DE2348726A DE2348726A1 DE 2348726 A1 DE2348726 A1 DE 2348726A1 DE 19732348726 DE19732348726 DE 19732348726 DE 2348726 A DE2348726 A DE 2348726A DE 2348726 A1 DE2348726 A1 DE 2348726A1
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Abstract

The piston contains >=1 groove for housing a piston-ring and the novelty is that the piston is made in two parts each part contg one complete side of a groove, at least one side of the groove is coated with a wear-resistant material and the two parts are then joined to formt he piston. The piston may contain a grooves and be assembled from (n + 1) parts. Several configurations are possibly w.r.t. the joint-line between the two parts, which may be joined mechanically or by welding, and the wear-resistant coating is pref. applied by spraying or electroplating. The top part of the piston can be made of material with higher heat-resistance than the other parts. The grooves are very easy to coat whereas this operation is very difficult when the piston is made in one piece.

Description

Dr. Hugo Wilcken
Dipl.-Ing. Thomas ywicken·Dr. Hugo Wilcken
Dipl.-Ing. Thomas ywicken

Patentanwälte 24 Lübeck, Breite Straße 52-54Patent attorneys 24 Lübeck, Breite Strasse 52-54

Fernruf 75888 a- «Telephone 75888 a- «

27. Sep. 197327 Sep 1973

Anmelder: Wellv/orthy Limited, , .Applicant: Wellv / orthy Limited,,.

Lymington, Hampshire (England)Lymington, Hampshire (England)

Verfahren zum Herstellen.eines Leichtmetallkolbens und danach hergestellter Leichtmetallkolben.Method for manufacturing a light metal piston and thereafter manufactured light alloy piston.

Die Erfindung betrifft Leichtmetallkolben, die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich zur Benutzung in Brennkraftmaschinen bestimmt sind.The invention relates to light metal pistons, in particular, however are not intended exclusively for use in internal combustion engines.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einea Leichtmetallkolbens mit wenigstens einer sich umfangsmäßig erstreckender Kolbenringnut das Herstellen des Kolbens aus wenigstens zwei Kolbenteilen, wobei jedes KoI- . * benteil im wesentlichen die Gesamtheit einer entsprechenden Seitenflanke der Kolbenringnut einschließt, das Anbringen eines verschleißfesten Überzuges auf wenigstens eine der Seitenflanken und das Verbinden der beiden Kolbenteile miteinander,um den Kolben zu bilden.According to one aspect of the present invention, comprises a A method for manufacturing a light metal piston with at least one circumferentially extending piston ring groove, manufacturing of the piston from at least two piston parts, each KoI-. * b part includes substantially the entirety of a corresponding side flank of the piston ring groove, the attachment of a wear-resistant coating on at least one of the side flanks and the connection of the two piston parts to one another, around the piston to build.

In dem Fall, wo mehr als eine Kolbenringnut vorgesehen ist, schließt vorzugsweise jedes Kolbenteil im wesentlichen die Gesamtheit einer entsprechenden Seitenflanke der Kolbenringnut ein, welche Seitenflanke dem Koibenkopf am nächsten liegt.In the case where more than one piston ring groove is provided, each piston part preferably closes substantially the whole a corresponding side flank of the piston ring groove, which side flank is closest to the Koibenkopf.

50981SA0-6O650981SA0-6O6

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen eines Leichtmetallkolbens . mit η sich umfangsmäßig erstreckender Kolbenringnuten, wobei jede Kolbenringnut mit einem verschleißfesten Überzug versehen wird, das Herstellen des Kolbens aus n+1 Kolbenteilen, die so angeordnet sind, daß sie sich entlang entsprechender umfangsmäßiger Linien, die vollständig innerhalb des oder nahe angrenzend an den Grund jeder Kolbenringnut liegen, einander berühren, durch Aufbringen eines verschleißfesten Überzuges auf wenigstens eine Seitenflanke jeder Kolbenringnut und durch Verbinden der Kolbenteile miteinander, um den Kolben zu bilden.In accordance with another aspect of the present invention, includes a method of making a light metal piston. with η circumferentially extending piston ring grooves, each piston ring groove being provided with a wear-resistant coating, manufacturing the piston from n + 1 piston parts which are arranged so that they extend along corresponding circumferential lines which are completely within or closely adjacent to the base of each piston ring groove, touching each other by applying a wear-resistant coating to at least one side flank of each piston ring groove and connecting the piston parts together to form the piston.

j Der verschleißfeste Überzug, der aus Gußeisen, Chrom, Molybdän oder Nickel bestehen kann, wird vorzugsweise- auf beide Seitenflanken der oder jeder Kolbenringnut aufgebracht. Der Überzug wird vorzugsweise durch Sprühen, z.B. durch Plasmasprühen, aufgebracht oder, wenn der Überzug aus Chrom, Molybdän oder Nickel besteht, kann er durch das galvanische Niederschlagsverfahren aufgebracht werden.j The wear-resistant coating made from cast iron, chrome, molybdenum or nickel may consist, is preferably- on both side flanks applied to the or each piston ring groove. The coating is preferably applied by spraying, such as plasma spraying or, if the coating is made of chromium, molybdenum or nickel, it can be done by the electrodeposition process be applied.

Die Kolbenteile können durch mechanische Mittel, wie z.B. Schraubenbolzen, miteinander verbunden werden; sie werden jedoch vorzugsweise durch Schweißen, insbesondere durch Elektronenstrahlschweißen, miteinander verbunden.The piston parts can be connected to one another by mechanical means such as bolts; however, they will preferably connected to one another by welding, in particular by electron beam welding.

Die Kolbenteile können miteinander an entsprechenden, sich gegenüberliegenden Paßflächen verbunden werden, wobei wenigstens eineThe piston parts can be connected to one another at corresponding, opposite one another Mating surfaces are connected, at least one

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der Paßflächen mit einem sich ümfangsmäß erstreckenden Rezeß versehen ist, wodurch ein ringförmiger Hohlraum in dem Kolben·, gebildet wird, wenn die Kolbenteile miteinander verbunden werden. Die Paßfläche oder die Paßflächen, die den Rezeß enthält oder die Rezesse enthalten, schließen vorzugsweise Teile oder Bereiche ein, die die Außenfläche des Kolbens einschneiden oder unterbrechen, so daß der Kolben für das Elektronenstrahlschweißen zugänglich ist,'die jedoch nicht den Hohlraum einschneiden bzw. in diesen eindringen.of the mating surfaces with a circumferentially extending recess is provided, whereby an annular cavity is formed in the piston ·, when the piston parts are connected together. The mating surface or surfaces containing the recess or containing the recesses preferably close parts or Areas that cut or interrupt the outer surface of the piston so that the piston is suitable for electron beam welding is accessible, 'which however do not cut into the cavity or penetrate into this.

Die Kolbenteile können einen Hauptkolbenkörperteil mit einem reduzierten Durchmesserbereich an seinem Kopfende und ein oder mehrere ringförmige Kolbenteile umfassen, die auf den Kolbenabschnitt mit dem reduzierten Durchmesserbereich aufgebracht werden. Das Hauptkolbenkörperteil kann aus einem Gußteil oder einem Schmiedeteil bestehen, während das ringförmige Kolbenteil oder die ringförmigen Kolbenteile vorzugsweise aus einem Gußteil bestehen.The piston parts can have a main piston body part with a reduced diameter area at its head end and an or comprise a plurality of annular piston parts which are applied to the piston section with the reduced diameter area will. The main piston body part can consist of a cast part or a forged part, while the annular piston part or the annular piston parts preferably consist of a cast part.

Die Erfindung schließt ebenfalls Leichtmetallkolben ein, die nach einem Verfahren gemäß den vorstehenden Ausführungen über die Erfindung hergestellt sind.The invention also includes light metal pistons, which by a method according to the above statements the invention are made.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten und keinen Einschränkungscharakter aufweisenden Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:The invention is shown below with reference to one in the accompanying drawings and is not of a restrictive nature having embodiment explained in more detail. Show it:

-A-509815/0606 -A- 509815/0606

Fig. 1-3 Schnittansichten von drei unterschiedlichen Ausführungsformen eines leicht- · : metallkolbens für Motore mit Verdichtungszündung bzw. Eigenzündung, wobei jeder Kolben aus zwei Kolbenteilen besteht, die nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind,Fig. 1-3 are sectional views of three different embodiments of a lightweight ·: metal piston, are manufactured by a method according to the present invention, for engines with compression ignition or self-ignition, each piston of two piston parts,

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Leichtmetallkolbens, der aus drei Kolbenteilen nach einem Verfahren gemäß .der vorliegenden Erfindung hergestellt ist,Fig. 4 is a sectional view of a light metal piston, which consists of three piston parts according to is produced by a method according to the present invention,

Fig. 5 .eine Schnittansicht eines Leichtmetallkolbens mit einem Kühlhohlraum, wobei der Kolben nach einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt ist. 5 shows a sectional view of a light metal piston with a cooling cavity, the piston being produced by a method according to the present invention .

Der in Fig. 1 dargestellte Kolben ist aus zwei Kolbenteilen hergestellt, nämlich aus einem Hauptkörperteil 10, welches durch Gießen oder Schmieden hergestellt ist und welches einen Teil von reduziertem Durchmesser an seinem Kopfende aufweist, und aus einem ringförmigen Kolbenteil 14, dessen Außendurchmesser dem Außendurchmesser des Kolbenteiles 10 gleicht und das auf den Teil 12 mit reduziertem Durchmesser aufgepaßt ist. Das Kolbenteil 14 besteht vorzugsweise aus einem Gußteil.The piston shown in Fig. 1 is made of two piston parts, namely from a main body part 10, which through Casting or forging is made and which has a portion of reduced diameter at its head end, and from an annular piston part 14, the outer diameter of which is the same as the outer diameter of the piston part 10 and that on the part 12 is fitted with a reduced diameter. The piston part 14 preferably consists of a cast part.

Das Kolbenteil 10 weist eine Verbrennungsmulde 16 in seinem Kopfende auf und schließt weiter einen Kolbenschaft 18 und die Kolbenbolzenlager (nicht gezeigt) ein. Der Kolbenschaft 18 istThe piston part 10 has a combustion bowl 16 in its Head end and further includes a piston skirt 18 and the piston pin bearings (not shown). The piston skirt 18 is

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mit zwei sich umfangsmäßig erstreckenden Kolbenringnuten 20, versehen, wobei die dem Kolbenkopfende am nächsten liegende Nut 20 zur Aufnahme eines Kompressionsringes gedacht ist, während die andere Nut 21 zur Aufnahme eines Ölabstreifringes gedachtwith two circumferentially extending piston ring grooves 20, provided, the groove 20 closest to the piston head end being intended to receive a compression ring while the other groove 21 intended to accommodate an oil control ring

Das Kolbenteil 10 weist eine Paßfläche 22 auf, die eine, entsprechende Paßfläche 24 des ringförmigen Kolbenteiles 14 berührt, wenn · die beiden Kolbenteile 10 und 14 zusammengesetzt sind. Die Paßfläche 22 umfaßt einen zylindrischen Abschnitt 22 a, der koaxial zum Kolbenteil 10 verläuft und der durch die radiale äußere Oberfläche des Teils 12 von reduziertem Durchmesser gebildet ist, und einen Abschnitt 22b, der ebenfalls koaxial zum Kolbenteil 10 verläuft, jedoch in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Achse des Kolbenteiles 10 verlauft, und der durch die Fläche der Schulter gebildet ist, die durch den Teil 12 von reduziertem Durchmesser und dem Rest des Kolbenteiles 10 bestimmt ist. In gleicher Weise umfaßt die Paßfläche 24 zwei Abschnitte 24a und 24b, die entsprechend durch die innere Oberfläche des Kolbenteiles H und durch die sich radial erstreckende und näher zum Kolbenschaft 18 liegende Oberfläche des ringförmigen Kolbenteiles gebildet sind.The piston part 10 has a mating surface 22, the one corresponding Mating surface 24 of the annular piston part 14 contacts when the two piston parts 10 and 14 are assembled. the Mating surface 22 comprises a cylindrical portion 22 a, which runs coaxially to the piston part 10 and which is through the radial outer surface of the portion 12 is formed of reduced diameter, and a portion 22b which is also coaxial with the Piston part 10 extends, but lies in a plane that is perpendicular to the axis of the piston part 10, and through which Area of the shoulder is formed, which is determined by the part 12 of reduced diameter and the remainder of the piston part 10 is. Likewise, the mating surface 24 includes two sections 24a and 24b which are respectively cut through the inner surface of the piston part H and through the radially extending and closer to the piston skirt 18 surface of the annular Piston part are formed.

Die äußeren radialen Kanten der Abschnitte 22b und 24b sind beide in gleicher Weise entlang ihres vgesamten Umfanges ausgespart, um eine weitere Kolbenringnut 20a zu bilden, wenn die Kolbenteile und H zusammengesetzt sind. Auf diese Weise umfaßt jedes The outer radial edges of sections 22b and 24b are both recessed in the same manner along their entire circumference to form another piston ring groove 20a when the piston parts 14 and H are assembled. This way each embraces

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der Kolbenteile 10 und H eine gesamte Seitenflanke der Kolbenringnut 20a, und die Paßflächenabschnitte 22b und 24b berühren: einander entlang einer Umfangslinie, die in der Mitte des Nutgrundes verläuft.of the piston parts 10 and H an entire side flank of the piston ring groove 20a, and the mating surface sections 22b and 24b touch: each other along a circumferential line in the middle of the groove bottom runs.

Es ist klar, daß die Kolbenringnut 20a, die für einen weiteren Kompressionsring gedacht ist,' .näher zum Kopfende des Kolbens liegt als die Kolbenringnuten 20 und 21. Infolgedessen ist der Kompressionsring in der Kolbenringnut 20a einer größeren Arbeitsbelastung unterworfen als die Ringe in den anderen Nuten. Bevor die Kolbenteile 10 und H zusammengesetzt sind, werden daher die Nutflanken 26 der Kolbenringnut 20a durch Plasmasprühen mit einem verschleißfesten Überzug 27 versehen, vorzugsweise aus Gußeisen, Chrom, Molybdän oder Nickel. Da die Kolbenteile 10,14 in diesem Zustand nicht zusammengesetzt sind, können sie getrennt in Jeder geeigneten Weise für den Sprühprozeß befestigt werden, und die Sprüheinrichtung kann in geeigneter Weise mit jeder Seitenflanke 26 ausgerichtet werden, um einen gleichförmigen Überzug von gleichmäßiger Dicke herzustellen.It is clear that the piston ring groove 20a, which for another Compression ring is thought '. Closer to the head end of the piston lies than the piston ring grooves 20 and 21. As a result, the Compression ring in the piston ring groove 20a subjected to a greater workload than the rings in the other grooves. Before the piston parts 10 and H are assembled, the groove flanks 26 of the piston ring groove 20a are therefore with plasma spraying a wear-resistant coating 27 is provided, preferably made of cast iron, chromium, molybdenum or nickel. Since the piston parts 10.14 not assembled in this condition, they can be attached separately in any convenient manner for the spraying process and the sprayer can be appropriately aligned with each side flank 26 to provide a uniform Produce a coating of uniform thickness.

Die beiden Kolbenteile 10 und H werden dann zusammengesetzt, wobei sich ihre entsprechenden Paßflächen 22,24 innig berühren, und wobei die Kolbenteile erforderlichenfalls in einer Vorrichtung gehalten werden, während die Abschnitte 22a und 24a wie auch die Abschnitte 22b und 24b\iurch Elektronenstrahlschweißung miteinander verbunden werden; die Schweißlinien sind durch eine feine Schraffur in der Zeichnung angedeutet.The two piston parts 10 and H are then put together, with their corresponding mating surfaces 22,24 intimately touching one another, and wherein the piston parts are held in a device, if necessary, while sections 22a and 24a as well as sections 22b and 24b by electron beam welding be connected to each other; the welding lines are indicated by fine hatching in the drawing.

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Die in den anderen Figuren dargestellten Kolben sind dem Kolben in Fig. 1 ähnlich, so daß gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen und nur davon abweichende Teile beschrieben sind.The pistons shown in the other figures are similar to the piston in FIG. 1, so that the same parts have the same reference numerals and only parts that differ from this are described.

Der Durchmesser des Kolbenteiles 12 nach Fig.· 2 ist geringfügig größer gehalten (wie dargestellt) oder gleich dem Durchmesser des Grundes der Nut 20a, wodurch die Abschnitte 22b und 24b der entsprechenden Paßflächen 22 und 24 überflüssig sind. Die Kolbenteile 10 und H"umfassen aber noch je im wesentlichen die Gesamtheit der entsprechenden Nutflanken der Nut 20a,. wobei jedoch nur eine einzige Schweißung erforderlich ist, um die Kolbenteile . miteinander zu verbinden.The diameter of the piston part 12 according to FIG. 2 is slight held larger (as shown) or equal to the diameter of the bottom of the groove 20a, whereby the sections 22b and 24b of the corresponding mating surfaces 22 and 24 are superfluous. The piston parts However, 10 and H ″ each essentially comprise the entirety the corresponding groove flanks of the groove 20a ,. however, only a single weld is required to complete the piston parts. to connect with each other.

Beim Kolben nach Fig. 3 sind die Paßflächen 22 und 24 im wesentlichen konusstumpfförmig ausgebildet und konvergieren in Richtung auf das Kopfende des Kolbens. Sie erstrecken sich von einer Umfangslinie, die in der Mitte des Nutgrundes der Nut 20a liegt,, zu einer Umfangslinie, die um die Oberfläche der Verbrennungsmulde 16 verläuft. Auch in diesem Falle ist nur eine Schweißung erforderlich, um die Kolbenteile 10 und H miteinander zu verbinden. . .In the piston of Fig. 3, the mating surfaces 22 and 24 are essentially Truncated cone-shaped and converge in the direction of the head end of the piston. They extend from one Circumferential line which lies in the middle of the groove bottom of the groove 20a to a circumferential line which runs around the surface of the combustion bowl 16. In this case, too, there is only one weld required to connect the piston parts 10 and H together. . .

Wenn es gewünscht wird, verschleißfeste Überzüge auf den Seitenflanken beider Kompressionsringnuten 20 und 20a vorzusehen, kann die dreiteilige Konstruktion der Fig. 4 ausgeführt werden. In dieser Konstruktion erstreckt sich der den reduzierten Durch-If desired, wear-resistant coatings on the side flanks To provide both compression ring grooves 20 and 20a, the three-part construction of FIG. 4 can be carried out. In this construction extends the reduced diameter

10 messer aufweisende Teil 12 des Hauptkolbenteils vom Kopfende10 knives having part 12 of the main piston part from the head end

des Kolbens bis zu einer Ebene, die durch eine Umfangslinie ver-of the piston up to a plane which is defined by a circumferential line

.509815/0606.509815 / 0606

-δι ' - -δι '-

läuft, die wiederum in der Mitte des Grundes der Nut 20 vorgesehen ist, und ein weiteres Ringkolbenteil Ha, das zwischen dem Hauptkolbenteil 10 und dem Kolbenteil H eingesetzt wird, wird hergestellt. Das Kolbenteil 14a umfaßt so eine ganze Seitenflanke von jeder der Kolbenringnuten 20 und 20a, während die andere Seitenflanke der Nut 20 an dem Kolbenteil 10 und die andere Seitenflanke der Nut 20a auf dem Kolbenteil H gebildet ist. Die Kolbenteile 10,H,Ha werden dann mit einem Überzug versehen, wie es mit Bezug auf die Fig. 1 beschrieben ist, und dann mittels eines Elektronenstrahls in drei Schweißgängen zusammengeschweißt. Es ist klar, daß die Konstruktion nach Fig. 4 schnell erweitert werden kann, um jede gewünschte Anzahl von Nuten herzustellen, die mit einem verschleißfesten Überzug versehen werden. Allgemein ausgedrückt sollte der Kolben, wenn es gewünscht wird, η Nuten mit verschleißfesten Überzügen zu versehen, aus n+1 Kolbenteilen hergestellt werden, wobei die Teilungen zwischen den Kolbenteilen durch Umfangslinien.verlaufen, die vollständig innerhalb des oder nahe angrenzend an den Nutgrund der entsprechenden Kolbenringnuten liegen.running, which in turn is provided in the middle of the bottom of the groove 20 is, and another annular piston part Ha, which is inserted between the main piston part 10 and the piston part H, is manufactured. The piston part 14a thus comprises an entire side flank of each of the piston ring grooves 20 and 20a, while the other side flank of the groove 20 on the piston part 10 and the other Side flank of the groove 20a on the piston part H is formed. The piston parts 10, H, Ha are then provided with a coating, as described with reference to FIG. 1, and then welded together in three welding passes by means of an electron beam. It is clear that the construction of Fig. 4 can be quickly expanded to produce any desired number of grooves, which are provided with a wear-resistant coating. Generally speaking, the piston should be if so desired is to provide η grooves with wear-resistant coatings, made from n + 1 piston parts, with the divisions between the piston parts by circumferential lines that run completely lie within or closely adjacent to the groove base of the corresponding piston ring grooves.

In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 5 sind die Paßflächen 22 und 24 mit entsprechend angeordneten, sich umfangsmäßig erstreckenden Rezessen 28 bzw. 30 versehen. Wenn die Kolbenteile 10 und H daher zusammengeschweißt werden, bilden diese Rezesse somit einen ringförmigen Hohlraum 32, der koaxial im Kolben liegt und der die Verbrennungsmulde 16 umgibt. Der Hohlraum 32 kann angeordnet sein, um im Betrieb mit einem StromIn the embodiment of the invention according to FIG. 5, the mating surfaces 22 and 24 are correspondingly arranged, circumferentially extending recesses 28 and 30 respectively. When the piston parts 10 and H are therefore welded together, form this recess thus forms an annular cavity 32 which lies coaxially in the piston and which surrounds the combustion bowl 16. Of the Cavity 32 may be arranged to operate with a stream

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eines Kühlmittels, z.B. Öl, versorgt werden zu können, oder er kann mit einem geeigneten Kühlmittel gefüllt sein, z.B. mit ; einem Metall wie Natrium, das bei den normalen Arbeitstemperaturen des Kolbens flüssig ist.a coolant, for example oil, can be supplied, or it can be filled with a suitable coolant, for example with ; a metal like sodium, which is a liquid at the normal working temperatures of the piston.

Wenn es gewünscht wird, daß der beim Schweißprozeß verwendete Elektronenstrahl den Hohlraum 32 nicht durchdringt, kann der Hohlraum vollständig innerhalb der Abschnitte 22a und 24a der Paßflächen 22 und 24 und mit einem kleinen Abstand in Richtung auf das Kopfende desKolbens von der Ebene angeordnet sein, die die Abschnitte 22b und 24b enthält. Ebenso können die Abschnitte 22a und 24a je mit einer entsprechenden, sich umfangsmäßig erstreckenden radialen Stufe versehen sein, die mit einem kleinen Abstand in Richtung auf das Kopfende des Kolbens von dem Hohlraum 32 angeordnet ist. Auf diese Weise schneiden bzw. unterbrechen diejenigen Abschnitte der Paßflächen 22 und 24, die die äußere Oberfläche des Kolbens schneiden, um zugänglich für den Elektronenschweißstrahl zu sein, d.h. die Abschnitte 22 b und 24b und die Abschnitte der Abschnitte 22a und 24a auf der Kolbenkopfseite der Stufe, nicht den Hohlraum 32. Die Bereiche der Abschnitte 22a und 24a auf der Kolbenschaftseite der Stufe schneiden den Hohlraum, werden aber nicht zusammengeschweißt; sie sind jedoch relativ kurz.If it is desired that the electron beam used in the welding process not penetrate the cavity 32, the Void completely within portions 22a and 24a of mating surfaces 22 and 24 and with a small clearance in the direction on top of the piston from the plane containing sections 22b and 24b. Likewise, the sections 22a and 24a each be provided with a corresponding, circumferentially extending radial step with a small Distance in the direction of the head end of the piston from the cavity 32 is arranged. Cut or pause in this way those portions of the mating surfaces 22 and 24 which intersect the outer surface of the piston to be accessible to the To be electron welding beam, i.e. the sections 22b and 24b and the sections of sections 22a and 24a on the piston head side of the step, not the cavity 32. The areas of the sections 22a and 24a on the piston skirt side of the step cut the cavity, but are not welded together; however, they are relatively short.

Die Verfahren zur Herstellung des vorstehend beschriebenen Kolbens haben mehrere Vorteile. Da der Kolben aus zwei oder mehreren Teilen hergestellt wird, wobei jede Seitenflanke derThe methods of making the piston described above have several advantages. Since the piston consists of two or several parts is made, each side flank of the

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•ersten Kompressionskolbenringnut oder jede andere Flanke weiterer Kompressionskolbenringnuten auf einem separaten Kolbenteil hergestellt wird, sind die Seitenflanken alle schnell zugänglich, und es ist daher relativ leicht, einen verschleißfesten Überzug von gleichmäßiger Dicke auf die Flanken aufzubringen, bevor die Kolbenteile zusammengesetzt werden. Dies ist auch der Fall, wenn der Überzug durch andere Verfahren als dem Plasmasprühen aufgebracht wird, z.B. mit dem Flammensprühen oder dem galvanischen Niederschlagen. Da das Elektronenstrahlschweißen eine relativ kleine Deformation oder relativ kleine Dimensionsänderungen erzeugt, ist weiterhin für den Überzug nur eine sehr geringe Behandlung nötig, um die gewünschten Dimensionen der Ko'lbenringnut herzustellen, nachdem die Kolbenteile zusammengeschweißt sind. Im Gegenteil dazu ist es bei einem zusammengesetzten Kolben sehr schwierig, einen gleichmäßigen verschleißfesten Überzug auf die Seitenflanken einer Kolbenringnut aufzubringen, da die Dicke des Überzuges dazu neigt, in Richtung auf die radial ' inneren Bereiche der Seitenflanken merklich abzunehmen. Daher erfordern solche Überzüge einen beträchtlichen maschinellen Arbeitsaufwand ,um ein gewünschtes gleichförmiges Nutenprofil zu erzeugen.• first compression piston ring groove or any other flank further Compression piston ring grooves are made on a separate piston part, the side flanks are all quickly accessible, and it is therefore relatively easy to apply a wear-resistant coating of uniform thickness to the flanks before the Piston parts are assembled. This is also the case when the coating is applied by methods other than plasma spraying e.g. with flame spraying or galvanic deposition. Since electron beam welding is a relatively produces small deformation or relatively small dimensional changes, the coating is still very little treatment necessary to produce the desired dimensions of the piston ring groove after the piston parts have been welded together are. On the contrary, with a composite piston, it is very difficult to obtain a uniform wear-resistant coating to apply to the side flanks of a piston ring groove, there the thickness of the coating tends to decrease noticeably towards the radially inner regions of the side flanks. Therefore such coatings require considerable machining to produce a desired uniform groove profile to create.

Die zweiteilige Konstruktion nach dem Verfahren nach der Erfindung kann zusätzlich ausgenutzt werden, um Kühlhohlräume vorzusehen. s The two-part construction according to the method according to the invention can additionally be used to provide cooling cavities. s

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Es ist klar, daß verschiedene Änderungen des beschriebenen Verfahrens zusätzlich zu den schon genannten Änderungen möglich ·.' sind. So kann es in gewissen Fällen ausreichend sein, einen verschleißfesten Überzug nur auf einer Seitenflanke der oder jeder Kolbenringnut vorzusehen, und es können geeignete keramische Materialien für die Herstellung des Überzuges verwendet werden. Ebenso können die Kolbenteile 10 und 14 durch andere Mittel als durch Elektronenstrahlschweißung miteinander verbunden werden, z.B. durch Diffussionsbindung, Laserschweißung, Reibschweißung, oder auch durch mechanische Mittel wie z.B. mit Schraubenbolzen. Weiterhin kann der Teil des Kolbens, der das Kolbenkopfende darstellt, aus einem Material mit einem höheren "widerstand gegenüber der Temperatur hergestellt werden, als der übrige Kolben, z.B. kann der Kolbenteil 14 der Fig. 3 aus einem hochtemperaturwiderstandsfähigen Material bestehen. Schließlich kann der Kolben auch bei anderen Anwendungen als bei Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, z.B. bei Dampfmaschinen, Pumpen oder Kompressoren.It is clear that various changes can be made to the method described possible in addition to the changes already mentioned ·. ' are. So in certain cases it can be sufficient to have one Wear-resistant coating is only to be provided on one side flank of the or each piston ring groove, and suitable ceramic Materials used for the manufacture of the coating. Likewise, the piston parts 10 and 14 by others Means than are connected to one another by electron beam welding, e.g. by diffusion bonding, laser welding, friction welding, or by mechanical means such as screw bolts. Furthermore, the part of the piston that has the Piston head end is made of a material with a higher "resistance to temperature" than that remaining pistons, e.g., piston portion 14 of Figure 3 may be made of a high temperature resistant material. In the end the piston can also be used in applications other than internal combustion engines, e.g. steam engines, pumps or compressors.

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Claims (1)

24 Lübeck, Breite Straße 52-54 · /(X ·24 Lübeck, Breite Strasse 52-54 / (X Fernruf 75S88Telephone 75S88 Anmelder: Wellworthy Limited,Applicant: Wellworthy Limited, Lymington, Hampshire (England)Lymington, Hampshire (England) AnsprücheExpectations 1. Verfahren zum Herstellen eines Leichtmetallkolbens mit wenigstens einer sich umfangsmäßig erstreckenden Kibenringnut, gekennzeichnet durch Herstellen eines Kolbens aus einem ersten und einem zweiten Kolbenteil, wobei jedes Kolbenteil im wesentlichen die Gesamtheit einer entsprechenden Seitenflanke der Kolbenringnut einschließt, durch Anbringen eines verschleißfesten Überzuges auf wenigstens einer der Seitenflanken und durch Verbinden der beiden Kolbenteile miteinander, um den Kolben zu bilden.1. A method for producing a light metal piston with at least a circumferentially extending Kibenringnut marked by making a piston from first and second piston parts, each piston part substantially includes the entirety of a corresponding side flank of the piston ring groove by attaching a wear-resistant one Coating on at least one of the side flanks and by connecting the two piston parts to one another, around the To form piston. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben mehrere Kolbenringnuten aufweist, die mit einem verschleißfesten Überzug versehen werden, daß der Kolben aus mehr als zwei Kolbenteilen hergestellt wird und daß die dem Kolbenkopf am nächsten liegende, zu überziehende Seitenflanke jeder Kolbenringnut an einem unterschiedlichen entsprechenden Kolbenteil angebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the piston has a plurality of piston ring grooves, which with a wear-resistant Be provided that the piston is made of more than two piston parts and that the The side flank of each piston ring groove that is closest to the piston head and is to be coated on a different corresponding one Piston part is attached. 3. Verfahren zum Herstellen eines Le*"ichtmetallkolbens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben η sich umfangsmäßig erstreckende Kolbenringnuten aufweist, die alle3. A method for producing a light metal piston according to claim 1, characterized in that the piston η has circumferentially extending piston ring grooves, all of which - 2 5098 15/0606- 2 5098 15/0606 mit einem verschleißfesten Überzug versehen werden, daß der Kolben aus n+1 Kolbenteilen hergestellt wird, die so ange- ·, ordnet werden, daß sie sich einander entlang entsprechender Umfangslinien berühren, die.vollständig innerhalb des oder nahe angrenzend an den Grund jeder Kolbenringnut liegen, daß der verschleißfeste Überzug auf wenigstens eine Seitenflanke jeder Kolbenringnut aufgebracht wird und daß dann die Kolbenteile miteinander verbunden werden, um den Kolben zu bilden.be provided with a wear-resistant coating that the piston is made of n + 1 piston parts, which are so arranged that they touch each other along corresponding circumferential lines die.completely within or closely adjacent to the bottom of each piston ring groove that the wear-resistant coating is applied to at least one side flank of each piston ring groove and that the piston parts are then joined together to form the piston. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenteile an entsprechenden Paßflächen miteinander verbunden werden, daß wenigstens eine der Paßflächen einen sich umfangsmäßig erstreckenden Rezeß aufweist, wodurch ein ringförmiger Hohlraum in dem Kolben gebildet wird, wenn die Kolbenteile miteinander verbunden werden. 4. The method according to one or more of claims 1-3, characterized in that the piston parts on corresponding Mating surfaces are connected to one another that at least one of the mating surfaces has a circumferentially extending recess , whereby an annular cavity is formed in the piston when the piston parts are connected to one another. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßfläche oder die Paßfächen, die den Rezeß enthalten, Bereiche einschließen, die zum Zwecke des Verbindens der Kolbenteile miteinander zugänglich sind, wobei diese Bereiche die äußere Oberfläche des Kolbens schneiden oder unterbrechen, wobei sie jedoch nicht den Hohlraum schneiden oder unterbrechen.5. The method according to claim 4, characterized in that the mating surface or surfaces containing the recess, areas which are accessible for the purpose of connecting the piston parts together, these areas cut or interrupt the outer surface of the piston, but do not cut or interrupt the cavity. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 ν 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenteile einen Hauptkolbenteil mit einem Teil von reduziertem Durchmesser an seinem Kopfende und ein oder mehrere ringförmige Kolbenteile umfassen, die auf den Teil6. The method according to claims 1 ν 5, characterized in that that the piston parts have a main piston part with a part of reduced diameter at its head end and an or comprise a plurality of annular piston parts that are applied to the part - 3 509815/0606 ι - 3 509815/0606 ι von reduziertem Durchmesser aufpaßbar bzw. aufbringbar sind.of reduced diameter can be fitted or applied. 7. Verfahren nach Anspruch 6', dadurch gekennzeichnet, daß das Hauptkolbenteil aus einem Gußteil oder einem Schmiedeteil besteht und daß das oder die ringförmigen Kolbenteile aus einem Gußteil besteht bzw. bestehen.7. The method according to claim 6 ', characterized in that the main piston part consists of a cast part or a forged part and that the ring-shaped piston part or parts consists or consist of a cast part. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 1-7, dadurch gekennzeichnet,· daß der verschleißfeste Überzug auf beide Seitenflanken der oder jeder Kolbenringnut aufgebracht wird.8. The method according to claims 1-7, characterized in that · that the wear-resistant coating is applied to both side flanks of the or each piston ring groove. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der verschleißfeste Überzug durch Sprühen aufgebracht wird.9. The method according to claims 1-8, characterized in that the wear-resistant coating is applied by spraying will. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der verschleißfeste Überzug durch galvanisches Niederschlagen aufgebracht wird.10. The method according to claims 1-8, characterized in that that the wear-resistant coating is applied by electroplating. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1- 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Eäbenteile durch Schweißen miteinander verbunden werden. ·11. The method according to claims 1-10, characterized in that that the parts of the beam are connected to one another by welding. · 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenteile durch mechanische Mittel wie Schraubenbolzen miteinander verbunden werden.12. The method according to claims 1-11, characterized in that the piston parts are connected to one another by mechanical means such as screw bolts. 13. Verfahren nach den Ansprüchen 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfende des Kolbens aus einem Material mit höherer13. The method according to claims 1-12, characterized in that the head end of the piston made of a material with a higher - 4 509815/0606 - 4 509815/0606 -JT-TemperaturwiderStandsfähigkeit besteht als der übrige Kolben, -JT- temperature resistance exists as the rest of the piston, 4· Leichtmetallkolben, dadurch gekennzeichnet, daß er nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.4 · light metal piston, characterized in that it is after Method according to one or more of Claims 1 to 13 is made. 15.Leichtmetallkolben mit wenigstens einer sich umfangsmäßig erstreckenden Kolbenringnut, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben aus wenigstens aus zwei miteinander befestigten Kolbenteilen besteht, wobei jedes Kolbenteil einen Bereich einer Kolbenringnut umfaßt, und daß wenigstens eine Seitenflanke der oder jeder Kolbenringnut mit einem verschleißfesten Überzug versehen ist.15. Light metal piston with at least one circumferentially extending Piston ring groove, characterized in that the piston consists of at least two piston parts fastened to one another consists, wherein each piston part comprises a region of a piston ring groove, and that at least one side flank of the or each piston ring groove is provided with a wear-resistant coating. 509815/0606509815/0606
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