DE3115949A1 - METAL COMPOSITE SEALING MATERIAL, ESPECIALLY FOR THE PRODUCTION OF CYLINDER HEAD GASKETS - Google Patents
METAL COMPOSITE SEALING MATERIAL, ESPECIALLY FOR THE PRODUCTION OF CYLINDER HEAD GASKETSInfo
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Description
REINZ-Dichtungs-GmbH * 15.04.1981REINZ-Dichtungs-GmbH * April 15th, 1981
Reinzstr. 3-7 PAT Bl/KlReinzstrasse 3-7 PAT Bl / Kl
7910 Neu-Ulm7910 Neu-Ulm
Metallisches Verbund-Dichtungsmaterial, insbesondere zur Herstellung von Zylinderkopfdichtungen Metallic composite gasket material, in particular for the production of cylinder head gaskets
Die Erfindung betrifft ein metallisches Verbund-Dichtungsmaterial, insbesondere zur Herstellung von Zylinderkopfdichtungen für Brennkraftmaschinen, bestehend aus einem Verbund von zwei Metallgewebelagen mit einem beidseitig perforierten Stahlblech als Mittelschicht sowie gegebenenfalls einer eingepreßten, im Endzustand elastischen asbestfreien Füllmasse.The invention relates to a metallic composite sealing material, especially for the production of cylinder head gaskets for internal combustion engines, consisting of a composite of two metal fabric layers with one on both sides perforated sheet steel as the middle layer and possibly a pressed-in sheet steel that is elastic in the final state asbestos-free filler.
Eine bekannte und seit langem bewährte Art von Zylinderkopf dichtungen besteht aus einem Metallgewebe in Spitzköperbindung, gegebenenfalls mit Asbest umsponnenem Schußdraht, wobei eine Mischung aus Asbestfasern, Füllstoffen, Bindemitteln und Vulkanisationshilfsmitteln in die Zwischenräume ein und als Weichstoffschicht auf die Oberflächen aufgepreßt ist.A well-known and long-established type of cylinder head gasket consists of a metal fabric in a pointed twill weave, if necessary, weft wire wound with asbestos, whereby a mixture of asbestos fibers, fillers, Binding agents and vulcanization aids in the spaces and as a soft material layer on the surfaces is pressed on.
Bekannt sind auch Weichstoff-Dichtungs-Materialien bestehend aus Asbestfaservliesen, die auf einen in der Regel perforierten Metallträger aufgewalzt sind und anschließend mit einer polymerisierbaren Substanz getränkt werden. Derartige Asbestfaservliese werden entweder auf normalen Papierherstellungsmaschinen gefertigt und als solche dann aufgewalzt oder aber mittels Walzen aus einem duktilen Gemisch von Asbestfasern und Bindemitteln direkt auf den perforierten Blechträger aufgewalzt.Soft sealing materials are also known made of asbestos fiber fleeces, which are rolled onto a usually perforated metal carrier and then be impregnated with a polymerizable substance. Such asbestos nonwovens are either on normal Papermaking machines manufactured and then rolled as such or by means of rolling from a ductile Mixture of asbestos fibers and binding agents rolled directly onto the perforated sheet metal support.
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Bei all diesen Dichtungsmaterialien wird somit ein nicht unerheblicher Anteil an Asbestfasern verwendet, die für die Funktionsfähigkeit als Dichtungsmaterial in erheblichem Maße mitbestimmend sind. Vor allem besitzt Asbest die erforderliche hohe Temperaturbeständigkeit, zum anderen ist die Kapillarfaser relativ elastisch und ergibt das gewünschte elastische Verhalten des Dichtungsmaterials.In all of these sealing materials, a not inconsiderable proportion of asbestos fibers is used, which for the functionality as a sealing material is to a considerable extent decisive. Above all, asbestos owns the required high temperature resistance, on the other hand the capillary fiber is relatively elastic and results in the desired elastic behavior of the sealing material.
Nach neueren Erkenntnissen ist aber Asbest gesundheitsschädlich, da vor allem die bei der Verarbeitung frei werdenden feinen Asbestpartikel Lungenerkrankungen hervorrufen können. Es sind daher weltweite Bestrebungen im Gange, die Verwendung von Asbest zunehmend einzuschränken bzw. sogar zu verbieten. Auch unterliegt Asbest als Naturprodukt einer zunehmenden Verteuerung infolge Erschöpfung der Fundstätten. Es wird aus diesen Gründen schon seit längerem versucht, als Ersatz für Asbest andere Faserarten einzusetzen, wie organische Synthesefasern der Polyamid-Gruppe, organische Naturfasern, wie Baumwolle oder auch anorganische Fasern, wie z. B. Steinoder Glaswolle. Alle diese Versuche haben seither noch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt.According to more recent findings, however, asbestos is harmful to health, since it is mainly free during processing fine asbestos particles can cause lung diseases. There are therefore worldwide endeavors in progress to increasingly restrict or even ban the use of asbestos. Also subject Asbestos as a natural product of increasing cost due to exhaustion of the sites. It becomes from these Tried for a long time to use other types of fiber as a substitute for asbestos, such as organic synthetic fibers the polyamide group, organic natural fibers such as cotton or inorganic fibers such. B. Steinoder Glass wool. Since then, none of these attempts have led to any satisfactory result.
Die Funktionsfähigkeit dieser Zylinderkopfdichtungs-Materialien wird zu einem ganz erheblichen Teil bestimmt durch das Maß ihrer Zusammenpressung und Rückfederung bei dynamischer und thermischer Belastung. Diese Wechselbeziehung bestimmt letzten Endes die Eignung und das Verhalten einer Zylinderkopfdichtung im Verspannungssystem zwischen Zylinderblock und Zylinderkopf. Dies umso mehr* als heute von den Motorenherstellern völlige Nachzugsfreiheit der Zylinderkopfdichtung gefordert wird. Gerade aber der Weichstoffanteil eines Dichtungsmaterials sowie seine Struktur sind bestimmend für diese beiden Werte.The functionality of these cylinder head gasket materials is largely determined by the degree of their compression and springback under dynamic and thermal loads. This correlation ultimately determines the suitability and behavior of a cylinder head gasket in the tensioning system between cylinder block and cylinder head. All the more * as the engine manufacturers now have complete freedom to follow suit the cylinder head gasket is required. But it is precisely the soft material content of a sealing material as well as its structure are decisive for these two values.
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Es hat sich nun gezeigt, daß der Hauptnachteil aller Weichstoffgebilde aus diesen einzelnen Ersatzfasern oder von Gemischen davon - in ihren unbefriedigenden Werten für die Zusammenpressung und Rückfederung liegt.It has now been shown that the main disadvantage of all soft fabric structures from these individual replacement fibers or of mixtures thereof - lies in their unsatisfactory values for compression and springback.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorwiegend metallisches Zylinderkopfdichtungsmaterial zu schaffen, das infolge seiner Gestaltung und seines Aufbaues völlig auf einen Weichstoffanteil aus irgendwelchen Fasern verzichten kann und trotzdem die erforderliche Charakteristik hinsichtlich Zusammenpressung und Rückfederung besitzt.It is therefore the object of the present invention to provide a predominantly metallic cylinder head gasket material to create that due to its design and its structure entirely on a soft material portion of any Can do without fibers and still have the required characteristics in terms of compression and Has springback.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verbunddichtungsmaterial gelöst, welches aus zwei Metalldrahtgeweben besteht, die auf ein beidseitig perforiertes Trägerblech aufgebracht und mit diesem fest verbunden werden.According to the invention, this object is achieved by a composite sealing material solved, which consists of two metal wire meshes, which are perforated on both sides Carrier sheet applied and firmly connected to this.
Es wurde gefunden, daß eine Kombination von zwei derartigen Metallgewebelagen ohne Weichstoffschicht im Zusammenwirken mit einem perforierten Metallblech dazwischen dieselbe oder in einzelnen Fällen eine bessere Verformungscharakteristik aufweist wie die seit Jahrzehnten bekannten Ausführungen mit asbesthaltigem Weichstoff anteil. Dies ist umso überraschender, als die Fachwelt der Ansicht war, auf diese herkömmliche Weichstoffschicht vor allem aus Gründen der erforderlichen Verformung und Anpassungsfähigkeit nicht verzichten zu können. Das erfindungsgemäße Verbunddichtungsmaterial wird auf relativ einfache Weise hergestellt, indem die beiden Gewebebahnen mit dem dazwischen liegenden perforierten Metallblech durch eine Walze oder einen Kalander geführt und mit einem bestimmten Druck zusammengepreßt werden. Die aufgestellten Zacken oder Spieße der Perforation des Metallbleches dringen dabei in die Zwischenräume des Metallgewebes ein und werden zu einem festen Verbund verpreßt.It has been found that a combination of two such metal fabric layers without a soft material layer in the Cooperation with a perforated metal sheet in between the same or in some cases a better one Has deformation characteristics like the designs with asbestos-containing soft material, which have been known for decades proportion of. This is all the more surprising since experts were of the opinion that this conventional soft material layer should be applied not to be able to do without, mainly for reasons of the necessary deformation and adaptability. The composite sealing material according to the invention is on made relatively simple way by perforating the two fabric panels with the one in between Sheet metal passed through a roller or calender and pressed together with a certain pressure will. The raised prongs or spikes of the perforation of the metal sheet penetrate into the gaps of the metal mesh and are pressed together to form a firm bond.
Bevorzugt wird beim Zusammenwalzen des erfindungsgemäßen Verbunddichtungsmaterials gleichzeitig eine vulkanisierbare Füllmasse aus Alu-Silikat, Bariumsulfat, Kautschuk und Vulkanisationshilfsmitteln auf die Oberflächen der Gewebobahnen aufgebracht und in die Hohlräume eingewalzt. Aufgabe dieser Füllmasse ist allein die Ausfüllung der Hohlräume des Verbundmaterials und somit eine Verbesserung der Querschnittsdichtigkeit sowie eine Erhöhung der Oberflächengüte. Dadurch ist es möglich, auf zusätzliche Abdichtmaßnahmen im Bereich der Kühl- und Schmiermitteldurchgänge zu verzichten. Auf die eigentliche Verformungscharakteristik des metallischen Verbunddichtungsmaterials hat diese Füllmasse keinen Einfluß.Is preferred when rolling together the invention Composite sealing material at the same time a vulcanizable filler made of aluminum silicate, barium sulfate, rubber and Vulcanization auxiliaries are applied to the surfaces of the fabric sheets and rolled into the cavities. The sole purpose of this filling compound is to fill the cavities in the composite material and thus improve it the cross-sectional tightness as well as an increase in the surface quality. This makes it possible to use additional To avoid sealing measures in the area of the coolant and lubricant passages. On the actual deformation characteristics of the metallic composite sealing material this filling compound has no influence.
Die Weiterverarbeitung erfolgt nach bekannten Herstellungsverfahren, indem die Kontur der Zylinderkopfdichtung ausgestanzt wird und die Brennraumränder mit besonderen metallischen Einfassungen versehen werden. Zylinderkopfdichtungen aus dem erfindungsgemäßen Verbunddichtungsmaterial zeigten bei Motor-Testversuchen auf Anhieb ein gutes Verformungs- und Setzverhalten sowie ein hohes Rest-Anzugsmoment der Zylinderkopfschrauben, so daß ein Nachziehen nicht erforderlich war. Diese Eigenschaft der Nachzugsfreiheit ist auf eine im Vergleich zu weichstoffhaltigen Dichtungsmaterialien nur äußerst geringe relative Dickenabnahme der Zylinderkopfdichtung unter auftretender dynamischer Schwingungsbelastung bei hohen Temperaturen im Motor zurückzuführen. Durch die Erfindung ist nicht nur ein asbestfreies Dichtunasmaterial geschaffen, sondern auch eine wirtschaftliche Lösung erzielt worden. Eine Reihe aufwendiger Verfahrensschrittefwie z. B. Imprägnieren und Ablüften können entfallen. Der Gesamtenergieaufwand für das Herstellungsverfahren ist erheblich geringer gegenüber bekannten Dichtungsmaterialien mit hohem Weichstoffanteil.The further processing takes place according to known manufacturing processes, in that the contour of the cylinder head gasket is punched out and the edges of the combustion chamber are provided with special metallic surrounds. In engine tests, cylinder head gaskets made from the composite gasket material according to the invention immediately showed good deformation and setting behavior and a high residual tightening torque of the cylinder head bolts, so that retightening was not necessary. This property of freedom from retraction is due to an extremely small relative decrease in thickness of the cylinder head gasket when compared to sealing materials containing soft material under the dynamic vibration load that occurs at high temperatures in the engine. The invention not only creates an asbestos-free sealing material, but also an economical solution. A number of complex process steps f such. B. Impregnation and ventilation can be omitted. The total energy expenditure for the manufacturing process is considerably lower than that of known sealing materials with a high proportion of soft material.
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