DE459445C - Verfahren zur Herstellung eines Motorzylinders - Google Patents

Description

Bei Motorzylindern für Luftkühlung sind kupferne Kühlrippen wegen der guten Leitfähigkeit des Kupfers am besten. Die bisherigen Versuche mit Kupferrippen haben aber nicht befriedigt.

Beispielsweise hat man versucht, die Rippen in die Zylinder einzugießen, womit man jedoch das Kupfer mehr oder minder verbrannte und verdarb.

Man hat auch schon vorgeschlagen, die Kupferrippen aufzulöten; dabei hat man aber teils Lötmetalle verwendet, die nicht genug Wärmeleitfähigkeit oder Festigkeit hatten, teils hat man zwischen den Zylinder und die Rippen eine besondere stählerne Zwischenschicht eingeschaltet, was umständlich ist und den Wärmedurchgang unsicher macht, teils hat man solche Anordnungen gewählt, bei denen" das für guten Wärmeübergang erforderliche Vorhandensein einer gleichförmigen Lötmetallschicht zwischen Zylinder und Rippen nicht gewährleistet it-t.

Erfindungsgemäß wird dadurch Abhilfe geschaffen, daß die Zylinderrippen und das Lötmetall so zusammengebracht werden, daß letzteres von vornherein die ihm beim fertigen Zylinder zukommende Lage einnimmt und dann so der Lötvorgang mit einer vorher bestimmten Schicht von Lötmetall zwischen jeder Rippe und den benachbarten Teilen des Zylinders durchgeführt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.

Abb. ι zeigt schaubildlich das Umhüllen des Zylinders mit dem Lötblech und den Rippen.

Abb. 2 ist eine Seitenansicht des Zylinders und der Rippen vor der Löterhitzung,

Abb. 3 ein vergrößerter Teilschnitt nach Linie 3-3 der Abb. 2,

Abb. 4 ein Aufriß des fertigen Zylinders, wobei auf der einen Seite das Umhüllungsrohr abgenommen erscheint,

Abb. 5 ein Schnitt nach Linie 5-5 der Abb. 4,

Abb. 6 ein stark vergrößerter Teilschnitt nach Linie 5-5 der Abb. 4.

Die Kupferrippen 11 sind an dem Gußeisenzylinder 10 zu befestigen und werden durch ein zusammenhängendes gefaltetes Kupferblech gebildet.

Jede Rippe hat einen flachen Fußteil 20 und .Seitenteile 21 in Form auswärts ragender Schleifen. Abb. 3 zeigt, daß, wenn man die Rippen gemäß Abb. 1 um den Zylinder herumlegt, die Füße aufeinanderfolgender Rippen aneinanderstoßen. Dadurch wird eine gute

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Flächenberührung gesichert, die für Befestigung und Wärmeleitung sehr wichtig ist.

Der Rippenstreifen wird gereinigt, indem man ihn beispielsweise in kaustische Soda und dann in 75prozentige Salpetersäure taucht, hierauf gewaschen, in Cyanid getaucht, um die Salpetersäure zu neutralisieren, mit einer Bürste gewaschen und in heißes Wasser getaucht, und dann wird ein Flußmittel auf die ίο Füße 20 der Rippen aufgebracht.

Der Eisenzylinder io wird durch Schleifen o. dgl. außen geglättet, vorteilhaft leicht galvanisch verkupfert und dann mit demselben Flußmittel überzogen wie die Rippenfüße. Ein Flußmittel aus einem Gewichtsteil Borax, einem Gewichtsteil Borsäure und 8 Gewichtsteilen Wasser hat sich gut bewährt. Dieses relativ dünne Flußmittel ist heiß, etwa bei Siedetemperatur, aufzubringen. Das Gehäuse ist nun bereit, gemäß Abb. 1 mit dem Lötmessing 12 und dem Rippenblech 11 vereinigt zu werden.

Das Lötmessingblech 12 wird so um den Zylinder herumgebogen, daß die beiden Enden zusammenkommen; es besteht z. B. aus etwa 6o°/₀ Kupfer und 4O°/„ Zink. Um den Rippenmantel werden mehrere Eisendrahtringe 13 stramm herumgezogen, deren Enden gemäß Abb. 2 bei 14 miteinander verdrillt werden. Diese Eisendrähte drücken die Rippen und das Lot nach dem Zylinder hin. Damit alle Rippenfüße in inniger Berührung mit dem Lot sind, können die Rippen leicht mit einem Holzhammer geklopft werden. Bei einem Zylinder für 9 cm Hub und 9 cm Bohrung haben sich etwa fünf solcher Drähte als praktisch erwiesen. Sie halten das Ganze während der nunmehr folgenden Erhitzung fest unter Druck zusammen, da sie sich durch die Wärme weniger dehnen als das Kupfer und Messing. Die Kupferrippen werden dann mit einem dicken Flußmittel überzogen, das sie während der Wärmebehandlung schützt. Dasselbe besteht beispielsweise aus gleichen Gewichts-4-5 teilen Borax und Borsäure mit so viel Wasser, daß das Gemisch bei 82⁰ C eine spezifische Schwere von 1,2 hat. Diese Temperatur muß erhalten bleiben, da bei Abkühlung die Brauchbarkeit sich durch Ausscheidung der einzelnen Bestandteile verringert. Der mit den Rippen timkleidete Zylinder wird in das Flußmittel getaucht, bis die Rippen innen und außen mit einem dicken Überzug bedeckt sind. Die Erhitzung kann nunmehr in einem gewohnlichen Gasofen oder elektrisch vorgenommen werden. Vorzugsweise wird aber ein Drehofen verwendet, bei dem die Flamme eines Brenners in das Innere des zu lötenden Zylinders und von da in den Schornstein und nach außen gelangt.

Die langsame Drehung des Ofens und Zylinders beim Löten sichert eine gleichmäßige Verteilung der Wärme und des Lotes. Diese Drehung wird während der Abkühlung fortgesetzt, bis das Lot sich verfestigt hat.

Während der Erhitzung dehnen sich die Kupferrippen so sehr gegen die umspannenden Eisen drähte aus, daß sich jede Rippe nach außen ausbiegt und auf die Verbandfläche einen großen Druck ausübt, der mit zunehmender Erwärmung zunimmt. Wenn der Zylinder abgekühlt ist, nehmen die Rippen wieder ihre Normalstellung nach Abb. 5 ein.

Zunächst läßt man den Zylinder ohne freien Luftzutritt im Ofen langsam abkühlen, dann .an der Luft. Das Flußmittel wird dann z. B. durch Kochen in verdünnter Abfallschwefelsäure entfernt, worauf man den Zylinder in 2Sprozentige Salpetersäure taucht, um die Entfärbung zu beseitigen. Man nimmt dann die Eisendrähte ab und stellt den Zylinder, wie üblich, durch Bohren, Fräsen usw. fertig. Der dünne elektrolytische Kupferüberzug der Zylinderaußenseite scheint beim Löten durch das Messing absorbiert zu werden, da er nachträglich nicht als ausgesprochene Schicht nachweisbar ist.

Das Fehlen ausgeprägter Trennlinien zwischen den verschiedenen Metallen zeigt die innige Vermischung der Metalle, welche die Gefahr auf ein Mindestmaß verringert, daß die Rippen sich infolge ungleicher Ausdehnung der verschiedenen Metalle ablösen. Anscheinend bewirkt die Absorption von Kupfer aus den Rippen und aus dem elektrolytischen Überzug durch das Lötmessing eine Zunahme des prozentualen Kupfergehaltes des Messings, wodurch seine Brüchigkeit verringert und seine Wärmeleitfähigkeit vergrößert wird.

In dem vergrößerten Querschnitt nach Abb. 6 bedeutet α den Gußeisenzylinder, b die Vermischungszone oder die Zone der Legierung oder Adhäsion zwischen dem Eisen und dem Messing, c die Messingzone, d die Zone, in der sich das Messing mit dem Kupfer der Rippen vermischt oder legiert hat, e das Kupfer. Es findet also eine fortschreitende Legierung oder Vermischung vom Eisen zum Kupfer statt, was eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit ergibt und die wirksame Wärmeberührung zwischen den Rippen und dem Eisen sichert. Abb. 6 zeigt auch, daß das Messing beim Löten zwischen die Kanten benachbarter Rippen hochgenossen ist un"d deren Wurzeln verstärkt, derart, daß sie mehr als doppelt so stark als die Rippen selbst sind und um den Zylinder herum eine fortlaufende »Haut« aus wärmeleitendem Metall bilden.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung eines Motorzylinders mit einer Anzahl von

   Kupferrippen, die an einem Zylinder aus Gußeisen oder Stahl befestigt werden, unter Verwendung eines die sämtlichen Zylinderrippen enthaltenden Kupfermantels, dadurch gekennzeichnet, daß um den mit Rippen zu versehenden Teil des Zylinders ein Mantel aus Lötmetall und über diesen der Rippenmantel gewickelt und dann mit dem Zylinder verlötet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß während des Lötens der Zylinder und die Rippen zusammen um eine wagerechte Achse gedreht werden, um das Abtropfen des geschmolzenen Lötmetalls aus seiner Lage zu verhindern.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Lötens die Rippen gegen den Zylinder durch Eisendrähte o. dgl. angepreßt gehalten werden, und daß die Löthitze unter Vermeidung einer Berührung des Kupfers mit Verbrennungsprodukten zur Einwirkung gebracht wird, z. B. auf das Innere des Zylinders.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.