DE575295C

DE575295C - Aus Berylliumlegierung bestehende Ventilsitze, Ventilfuehrung u. dgl., insbesondere fuer Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE575295C
Application number: DES102561D
Authority: DE
Inventors: Dr Kurt Illig; Dr Georg Masing
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens Corp
Priority date: 1931-12-24
Filing date: 1931-12-24
Publication date: 1933-04-26

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM 26. APRIL 1933

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

Jlft 575 KLASSE 46 c¹ GRUPPE

Siemens & Halske Akt.-Ges. in Berlin-Siemensstadt*)

Aus Berylliumlegierung bestehende Ventilsitze, Ventilführüng u. dgl., insbesondere für Brennkraftmaschinen

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Dezember 1931 ab

Die an sich bekannte Verwendung von Berylliumlegierungen zur Herstellung von thermisch hochbeanspruchten Teilen, insbesondere von Ventilsitzen, Ventilführungen S oder auch Ventilen für Brennkraftmaschinen und Kompressionsmaschinen, bietet noch immer nicht unerhebliche Schwierigkeiten. Es ist nun zwar bekannt, daß eine Anzahl von Berylliumlegierungen durch eine thermische Vergütung, die in einem Abschrecken von höheren Temperaturen und einer anschließenden künstlichen Alterung bei niedrigeren Temperaturen besteht, in.ihren Eigenschaften, insbesondere in ihrer Härte und Festigkeit,

»5 auf recht hohe Werte gebracht werden können. Da nun außerdem einige Berylliumlegierungen, insbesondere Kupfer-Beryllium-Legierungen mit bis zu 6°/o Berylliumgehalt, eine extrem hohe Wärmeleitfähigkeit gegen-

ao über den bekannten berylliumfreien Bronzen haben, die durch die thermische Vergütung noch gesteigert' wird, so könnte es naheliegend erscheinen, vergütete Berylliumlegierungen für den angegebenen Zweck zu verwenden. Es zeigte sich nun aber, daß die Härte und Festigkeit von solchen Berylliumlegierungen bei höheren Betriebstemperaturen in jenen Fällen nicht ausreichend beständig sind, bei denen eine dauernde Temperaturbeanspruchung über 300 bis 400 ° C in Frage kommt.

Um trotz dieser Schwierigkeiten die vorteilhaften Eigenschaften von Berylliumlegierungen für nicht allseitig thermisch hochbeanspruchte Teile einer technischen Anordnung, beispielsweise Ventilsitze oder Ventilführungen einer Brennkraftmaschine, auszunutzen, wendet die Erfindung einen Kunstgriff an. Dieser besteht darin, daß gemäß der Erfindung als Baustoff für nicht allseitig thermisch hochbeanspruchte Teile eine vergütete, bei einer hohen Betriebstemperatur ihre Härte zu weitgehend verlierende, aber ihre hohe Wärmeleitfähigkeit .,behaltende Berylliumlegierung, insbesondere eine Kupfer-Beryllium-Legierung mit bis zu 6% Beryllium, und eine darüberEegende Schicht aus einem anderen, die Betriebstemperatur aushaltenden Material verwendet werden, welche an den der ■ Betriet>stemperatur ausgesetzten Seiten aufgelegt ist. Man kann als Deckschicht vorteilhaft eine temperaturbeständigere Berylliumlegierung verwenden, beispielsweise eine Kupfer-Beryllium-Legierung mit Zusatz von Mangan oder Zink in Mengen bis zu etwa 15 °/_e. Auch eignet sich für die-

*) Von dem Patentsucher sind als die Erfinder angegeben worden:

Dr. Georg Masing in Berlin und Dr. Kurt Wig in Berlin-Wilmersdorf.

sen Zweck vorzüglich ein mit Beryllium legierter Nickelstahl gegebenenfalls mit Chromgehalt. Auch können als Baustoffe für die Deckschicht andere Legierungen Anwen-

5 dung finden, wie Kupfer-Silicium, Eisen-Titan, Nitrierstähle oder andere Legierungen auf Basis der Metalle der Eisengruppe, die gegebenenfalls tanfalhaltig sein können, da hierdurch die Härte und Temperaturbeständigkeit erhöht wird, vorwiegend zweckmäßig solche, die durch eine prinzipiell gleiche thermische Behandlung vergütbar sind, wie diejenigen Berylliumlegierungen, welche den hauptsächlichen Baustoff des thermisch hochbeanspruchten Teiles bilden, aber die Betriebstemperatur aushalten.

Auf der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Ventil im Schnitt dargestellt unter Weglassung aller zum Veräo ständnis der Erfindung nicht wesentlichen Teile. Für das Ventil 1 ist eine Führung 2 vorgesehen und ein Sitz 3. Es sei angenommen, daß die Führung 2 und der Sitz 3 thermisch hoch beansprucht werden auf Temperaturen über etwa 300⁰ C. Im Sinne der Erfindung besteht nun sowohl die Ventilführung 2 als auch der Ventilsitz 3 aus zwei hinsichtlich des Baustoffes verschiedenen Teilen 4 und 5 sowie 6 und 7. Die Teile 5 und 7 bestehen aus einer vergüteten Berylliumlegierung, die sich durch hohe Wärmeleitfähigkeit auszeichnet, aber- die Betriebstemperatur an sich nicht aushalten würde, beispielsweise aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung mit bis zu 6 °/₀, insbesondere 2,5 °/₀ Berylliumgehalt. Als Baustoff für die verhältnismäßig dünnen Deckschichten 4 und 6, welche den hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt sind und die Teile 5 und 7 dagegen abschirmen, eignen sich z. B. Beryliium-Kupfer-Legierungen mit bis zu etwa 15 °/₀ Gehalt an Mangan oder Zink, Nickel-Chromstahl mit Berylliumgehalt, Eisen-Titan, Chrom-Nickel mit oder ohne Zusätze und andere Legierungen, hauptsächlich solche auf der Basis der Eisenmetalle. Diese Legierungen, welche zweckmäßig ebenfalls thermisch vergütet sind, am besten nach einem mit den vorher erwähnten Berylliumlegierungen gleichartigen Verfahren, halten die hohe Betriebstemperatur aus und erfahren infolge der hohen Wärmeleitfähigkeit der Bauteile 5 und 7 durch Ableitung der Wärme über die letztgenannten Teile eine erhebliche Abkühlung.
Die Verbindung der Teile 4 und S sowie und 7 miteinander kann z. B. durch Schrumpfung erfolgen. Zur Herstellung einer betriebssicheren Verbindung empfiehlt es sich außerdem, gegebenenfalls die beiden Teile durch Anordnung von Vertiefungen und Vorsprüngen in ihrer Lage zu sichern. So sind nach der Zeichnung an dem Teil 6 Vorsprünge 8 vorgesehen, die in entsprechende Löcher des Teiles 7 eingepaßt sind, während der Teil 5 am Rande einen Vorsprung 9 hat, welcher den Teil 4 hält.

Die Teile 5 und 7 werden zweckmäßig in weichem Zustande, also nach erfolgter Abschreckung, mit den Teilen 4 und 6 in Berührung gebracht und darauf·durch Erhitzung η_ο auf etwa 300⁰ C gleichzeitig eine künstliche Alterung der Teile 5 und 7 und außerdem eine innige Verbindung dieser Teile mit den Teilen 4 und 6 durch Schrumpfung erzeugt. Statt dessen kann auch eine Verbindung der Teile durch Verschraubung o. dgl. erfolgen. Die Teile 4 und 6 können entweder vorher vergütet sein, oder aber sie können, falls sie ebenfalls aus vergütbaren Berylliumlegierungen oder sich gleichartig verhaltenden anderen Legierungen bestehen, auch in weichem, also abgeschrecktem Zustande verarbeitet werden und ihre künstliche Alterung gleichzeitig" mit der künstlichen. Alterung der Teile 5 und 7 und der Verbindung der Einzelteile miteinander durchgeführt werden.

Die Erfindung ist für alle solche thermisch hochbeanspruchten Teile anwendbar, die nicht allseitig hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Diejenigen Abschnitte, welche hohen Betriebs- g_O temperaturen ausgesetzt werden, bestehen im Sinne der Erfindung aus einer verhältnismäßig dünnen Schicht aus einem hinreichend beständigen Baustoff, während der Hauptteil aus einer gut wärmeleitfähigen, die Betriebstemperatur aber nicht aushaltenden Berylliumlegierung, insbesondere einer Beryllium-Kupfer-Legierung, hergestellt ist und die Wärme nach der nicht hocherhitzten Seite hin ableitet.

Claims

Patentansprüche:

i. Aus Berylliumlegierung bestehende Ventilsitze, Ventilführung u. dgl., insbesondere für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine vergütete, bei der Betriebstemperatur ihre Härte zu weitgehend verlierende, aber hohe Wärmeleitfähigkeit behaltende Berylliumlegierung, insbesondere eine Kupfer-Beryllium-Legie- 1 n> rung mit bis zu etwa 6 0/0 Beryllium, als Sitz oder Führung dient, die an der der Betriebstemperatur ausgesetzten Seite abgedeckt ist durch eine Schicht (4 oder 6) aus einem anderen Baustoff, welcher die Betriebstemperatur aushält.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (4 oder 6) aus einer bei höheren Betriebstemperaturen ihre Härte behaltenden iao Berylliumlegierung besteht, z.B. einer vergüteten Kupfer-Beryllium-Legierung mit

Zusatz von Mangan oder Zink oder einer vergüteten Berylliumlegierung auf der Eisenbasis.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer nach einem mit Berylliumlegierungen wesensgleichen Verfahren vergütbaren anderen Legierung besteht, z. B. aus Kupfer-Silicium oder Eisen-Titan.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer Legierung auf der Basis eines Eisenmetalles, z. B. Chromnickel- oder Nitrierstahl, besteht.
5. Einrichtung nach Anspruch τ und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus einer tantalhaltigen Eisenlegierung besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen