DE686095C - Verfahren zur Herstellung von Motorzylindern - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Motorzylindern

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DE686095C
DE686095C DE1936F0082155 DEF0082155D DE686095C DE 686095 C DE686095 C DE 686095C DE 1936F0082155 DE1936F0082155 DE 1936F0082155 DE F0082155 D DEF0082155 D DE F0082155D DE 686095 C DE686095 C DE 686095C
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DE
Germany
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metal
cylinder
cast
core
light metal
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Expired
Application number
DE1936F0082155
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English (en)
Inventor
Alfred Lesage
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Sachs AG
Original Assignee
Fichtel and Sachs AG
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D13/00Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force
    • B22D13/02Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis
    • B22D13/026Centrifugal casting; Casting by using centrifugal force of elongated solid or hollow bodies, e.g. pipes, in moulds rotating around their longitudinal axis the longitudinal axis being vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009Cylinders, pistons
    • B22D19/0018Cylinders, pistons cylinders with fins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Motorzylindern Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur-Herstellung eines Motorzylinders aus Leichtmetall mit einer Lauffläche aus härterem, schwerer -schmelzendem Metall.
  • Die Erfindung, welche vom Verbundguß Gebrauch macht, bezweckt die Schaffung eiii#s besonders vorteilhaften Verfahrens, um Motorzylinder aus Leichtmetall mit einer Lauffläche aus wesentlich höher schmelzendem Metall einwandfrei zu verbinden, so daß die Haftung der Lauffläche sowie ein gut-er Wärmeüb-ergang bei laufendem Motor aus dem Zylinderraum an die Kühlrippen gewährleistet sind.
  • Gemäß der Erfindung wird das für die Herstellung der Lauffläche dienende Metall von höherem Schmelzpunkt mittels eines Kerns mit zentralem Eingußkanal und seitlichen Abzweigungen im Schleuderguß, von unten nach oben aufsteigend, an die Zylinderinnenwand unter Legierungsb-ildung angegossen.
  • Das Neue der Erfindung besteht somit in der Anwendung dieser angeführten, an sich bekannten Maßnahmen auf die Herstellung von Motorzylindern aus Leichtmetall mit einer Lauffläche aus \ve-süntlich schwerer schmelzbarem Metall.
  • Nach dem bisher bekannten Verfahren zur Herstellung einer Lauffläche aus härterem, schwerer schmelzbarem Metall in einem Motorzylinder aus Leichtmetall hat man zu-nächst die z. B. aus einer Kupferleglerung bzw. Bronze oder in einem anderen Falle aus Gußeisen oder Stahl bestehend-- Lauffläche in Form einer Büchse fertig bearbeitet und sodann das Leichtmetall um diese Bü#chse von außen angegossen. Hierbei findet jedoch eine hinreichende Haftung der Büchse im Leichtmetallzylinder durch Bildung einer Legierungsschicht zwischen den beiden Metallen nicht statt, da die Erwärmungsmoglichkeit des bereits bei einer vergleichsweise niedrigen Temperatur von etwa 66o' C zu Pulver verbrennenden Aluminiums nach oben hin begrenzt ist. Der erwähnte bekannte Vorschlag sieht die Erwärmung der schwerer schmelzbaren Laufbüchse aus, Gußeisen oder Stahl vor dem Angießen des Leichtmetalls vor, doch müß#te, wenn an derBerührungsstelle eineLegierungsschicht im Sinne der Erfindung gebildet werden soll, die Erhitzung so weit getrieben werden, daß die Temperatur annähernd in der Höhe der Schmelztemperatur liegt, so daß die verhältnismäßig geringe Temperaturzufuhr von dem angegossenen Leichtmetall ausreicht, uni die Laufbüchse außen zum Schmelzen zu bringen. Wenn man aber in dieser Weise vorgehen will, so istes pr#I"tisch äußerst schwierig, der Laufbüchse vor dem Angießen g eine Temperatur t' gerade unterhalb der Schmelztemperatur zu geben, und anderseits wird, wenn sie erreicht ist, die dünnwandige Büchse im ganzen diese Temperatur haben, so daß die Erhöhung bis auf Schmelztemperatur auf Grund der WärInezufuhr durch das angegossene Leichtine#4e-. dann die ganze Büchse zum Schmelzen, zu-.-mindest aber zur Verformung bringen wird. Im ersteren Falle würde das schwerer schmelzbare Metall mit dem Leichtmetall eine Legierung bilden, doch würde die Lauffläche nicht die gewünschten Eigenschaften des härteren Metalls aufweisen. Anderseits besteht auch die Gefahr desVebrennens des Leichtmetalls, so daß ein derartiges Vorgehen unsicher ist und ein Gelingen in hohem Maße vom Zufall abhängt.
  • Wenn man nach dem anderen erwähnten Vorschlag für die Laufbüchse cine Kupferlegierung., z. B. Bronze, verwendet, liegen zwar die Schmelztemperaturen nicht so weit auseinander wie im Falle von Gußeisen oder Stahl einerseits und Aluminium anderseits, doch ist dann die Gefahr der Bildung einer durchgehenden g Legierungshildung c Z> zwischen dem Büchsenmetall und dem Leichtmetall um so größer, wenn die Temperaturen vor dem Angießen des -Leichtmetalls nicht ganz genau auf-einander abgestimmt sind. Eine solche Ab- stimmung bereitet aber praktisch erhebliche Schwierigkeiten, weshalb bei diesem Vorschlag der Verwendung einer Kupferlegierung eine Erwärmung der Büchse vor dem Umgießen mit dem Leichtmetall ernstlich auch nicht in Betracht gezogen worden ist. Wird aber die Büchse nicht vorher genügend hoch erwärmt, so wird die Wärme aus dem angegossenen Leichtmetall infolge der annähernd gleich-en Wärmeleitzahl von der Berührungsstelle mit der Büchse zu schnell z abgleitet, so daß das Metall der Büchse nicht zum Schmelzen kommt und ein2 Legierungszwischenschicht nicht _zcbildet wird.
  • Die Bildun- einer Le t' gierungsschicht zivischen d-en beiden Metallen, u elche allein einen guten Wärmeübergang bei laufendem Motor 0' -ngießen gewährleistet, ist bei dem bekannten A des Leichtmetalls an die Laufbüchse nicht mit Sicherheit zu erreichen.
  • Die Erfindung schafft hier Abhilfe und ermöglicht die Lösung der Aufgabe auf einfache Weise, indem sie sich des an sich bekamiten Verhundgußverfahrens bedient, gegen dessen Anwendung g im Falle der Auskleidung eines Leichtmetallzylinders mit einer Laufbüchse aus Stahl, Gußeisen o. dgl. schwer schmelzbarem Metall durch Eingießen des letzteren ein Vorurteil bestand, da -wegen der besonderen Eigenschaft-en des Leichtmetalls ein Erfolg nicht ohne weiteres zu erwarten P war bzw. zu erreichen ist. Durch Anwendung der eingangs genannten e ID Z> besonderen, an sich bekannten Maßnahmen ist es gelungen, die gestellte Aufgabe ein--wandfrei zu lösen. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung nimmt der Kern zunächst einen ,;ewissen Teil der Wärme des eingegossenen -schwerer schmelzbaren Metalls auf, so daß die Temperatur desselben an der Berührungsstelle mit dem Leichtmetallzylinder so weit herabgesetzt wird, daß die Bildung einer Legierungszwischenschicht bzw. einer Schweißverbindung nur in geringer Tiefe an der Berührungsfläche der beiden Metalle zustande kommt, eine Schädigung des Leichtmetallzylinders durch das hocherhitzte Gußmetall jedoch verhindert wird; anderseits verhindert der Kern eine zu schnelle Wärmeabführui#g, so daß die gegossene Büchse und der Leichtmetallzylinder allmählich erkalten.
  • Der sog. steigende Guß, bei dem das flüssige Metall von unten aufsteigend mit hoher Füllgeschwindigkeit an die Verbindungsfläche herantritt, ist als Formguß z. B. zur Verbindung eiserner Lagerschalen mit einem Rotgußfutte-r bekannt, wobei ein Kern mit zentralem Eingußkanal und seitlichen Ab- zweigungen verwendet -wird, der das flüssig-e Metall an die lotrecht gestellte Lagerschale heranführt. Die Haftung des Futters an der Lagerschale wird hierbei jedoch durch Aufschiumpfung bewirkt, zu welchem Zweck an der Lagerschale Bunde -und Leisten mit schwalbenschwanzförmigen Hintersclineidungen vorgesehen sind.
  • Man hat zur Herstellung eisenarmierter Rot,gußlagerschalen zum Zwecke des Verbundgusses im steigenden Guß auch versucht, einen Metallkörper aus dem leichter schmelzenden der beiden zu vereinigenden Metalle seitlich in eine Gußforrn einzubauen und dann das schwerer schmelzende Metall einzugießen -was aber deshalb meist nicht zum Ziele führte, weil das Gußmetall beim Einfließen in die Form große Teilt des eingebauten Metallkörpers verflüssigt und sich mit diesem mischt. Mit besserem Erfolg hat man daher vorgeschlagen, den Lagerkörper aus leichter schmelzbarem Metall hängend in die Form ehizubauen, und zwar mit seiner die Vereinigungsfläche mit dem flüssigen Metall bildenden Seite nach unten, so daß das flüssige Metall aufsteigend an diese Fläche herantreten und eine Schweißverbindung zwisehen Stahl und Rotguß eintreten kann, ohne daß sich die beiden Metalle wie beim Schmelzen unerwünscht weitgehend miteinander mischen. Dieses Verfahren ist indessen zur Auskleidung -eines Motorzylinders nicht anwendbar.
  • Man hat auch bereits den steigenden Guß in Verbindung mit dem Schleuderguß vorgeschlagen. Hierbei handelt es sich bei einem Vorschlag um das gleichzeitige Gießen in mehrere voneinander unabhängige Formen, wobei in jeder Form das Metall in gleicher Weise verdichtet werden soll. Es ist bei diesem Vorschlag zwar auch daran gedacht worden, einen Teil der Form mit dem Gußmetall zu verbinden, weshalb zur besseren Erzielung einer ausreichenden Verbindung Nuten, Auirauhungen o. dgl. an dem Formteilangeordnet werden.
  • Schließlich ist noch ein Verfahren zurHerstellun- ausgekleideter, säurefester !Metallschmelztiegel für gewisse metallurgische und chemische. Prozesse bekanntgeworden, nach welchem der Außenmantel des Metalltiegels mit einer phosphorhaltigen Bleilegierunk -unter Fliehkraftwirkung in der Weise ausgekleidet -wird, daß das verflüssigte Auskleidungsmetall auf den Boden des um seine lotrechte Längsachs,e umlaufenden Tiegels aufgebracht und durch Schleuderwirkung verteilt wird, indem ein hohler Metallkern mit zentralem Eingußkanal vorher in den Tiegelmantel eingesetzt -wird. Hierbei handelt es sich um ein Gefäß mit einer dicken Auskleidung, die über ihre Berührungsfläche hinweg durch Kohäsion zusammenhalten. Der Hohlkern ist wegen der schlechten Wärmeleitfähigkeit der eingeschlossenen Luft zur Wärmeaufnahme und -Wiedergabe ungeeignet und ließe sich fürdas erfindungsgemäße Verfahren -nicht verwenden,-auch sonst gibt das bekannte Schleudergußverfahren keinerlei Hin-weis zur Anskleidung eines Leichtmetallzylinders mit einem schwerer schmelzenden Metall unter Bildung einer Legle-ZD rungszwischenschicht. In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Herstellung der Einsatzbüchse beispielsweise im senkrechten Achsenschnitt dargestellt. Die Ab- bildung zeigt -auch Mittel zur Anwendung des Schleuderns.
  • Der Zylinder 3 aus Leichtmetall wird z. B. mittels Spannklötzen 9 auf einer Haltevorrichtun- 2 befestigt, durch die auch seüi unteres Ende verschlossen wird. In die Bohrun- des Zylinders wird ein gegebenenfalls mehrteiliger Kern 4 mit einer mittleren Bohrung 5 eingesetzt. Zwischen der Innenfläch-e des Zylinders 3 und der Mantelfläche des Kerns 4 verbleibt ein Ringspalt 6, dessen Weite sich nach ZD der gewünschten Stärke der Zylinderbüchse und nach der Fließbarkeit des zu ihrer Bildung dienenden Metalls richtet. Am oberen Ende des Zylinders, der von einer Schult-er des Kerns abgeschlossen wird, ist eine Erweiterung 7 der Zylinderbohrung vorgesehen C b zur Bildung eines die BÜchse im Zylinder verankernden Flansches, der aber iücht wesent-Hch ist. Von tieferer Stelle der Bohrung 5 gehen radiale Kanäle 8 aus, die die Verbindung mit dem unteren Ende des Ringspaltes 6 herstellen. Zur genauen Zentrierung ist der Verschlußkörper 2 beispielsweise mit einer Vertiefung versehen, in die das untere Ende des Kerns 4 eingreift, während oben der Kern den Zylinder auf der äußeren Seite übergreifen kann. Es ist aber auch ein Gehäuse (Kokille) anwendbar, in dem der Zylinder enthalten ist.
  • Diese Einrichtung -wird für den Schleuderguß verwendet, indem die den Zylinder tragende, Platte 2, die dann auf einer senkrechten Welle io befestigt ist, rasch um die Zylinderachse gedreht -wird. Hierdurch wird das flüssige Metall in den Kanälen 8 mit größerem Druck nach außen befördert, so daß es rascher in dem Spalt aufsteigt und in diesem verdichtet wird.
  • Die Anwendung dieser Vorrichtung zum Eingießen des Metalls bringt gewisse Vorteile mit sich. Der Kern4, der auf beliebige Weise in dem Zylinder festgestellt werden kann, kann nach oben hin beliebig lang ausgeführt sein, um einen hohen Gußkopf zu erhalten. Er besteht zweckmäßi g aus einem wärmeisolierenden Werkstoff, um die rasche Abkühlung beim Eingießen zu verhüten. Zu diesem Zwecke kann er aus Sand oder aus anderem feuerbeständigem Werkstoff geformt sein. In dem zuerst genaxmten Fall läßt -er sich durch Zerstoßen leicht entfernen, während bei Anwendung eines festen Kerns dieser zweiteilig ausgeführt und die Teilungsfuge etwa in der Höhe der radialen Kan äle vorgesehen wird -und die beiden Teile miteinander verzapft werden. Man kann dann deroberen Teil, dessen Mantelfläche zweckmäßig schwach konisch gestaltet ist, nach oben herausziehen. Die radialen Kanäle 8 können auch an höherer Stelle des Kerns liegen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von Motorzylindern aus Leichtmetall mit einer Lauffläche aus härterem, schwerer schmelzendem Metall durch Verbundguß, dadurch O'e'kennzeichnet, daß das für die Her-ZD stellunjg der Lauffläche dienende Metall von höherem Schmelzpunkt mittels eines Kerns mit zentral-cm Eingußkanal und seitlichen Abzweigungen irn Schleuderguß, von unten nach oben aufsteigend, an die Zylinderinnenwand unter Leggierungsbildung ängegossen wird.
DE1936F0082155 1936-12-06 1936-12-06 Verfahren zur Herstellung von Motorzylindern Expired DE686095C (de)

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FR830354D FR830354A (fr) 1936-12-06 1937-12-04 Cylindre de moteur et procédé et dispositif pour sa fabrication

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE762392C (de) * 1942-02-13 1953-10-05 Bracke & Co Vorrichtung zum Kuehlen von durch Schleuderguss hergestellten Lagerschalenauskleidungen
DE3102820A1 (de) * 1980-02-05 1982-01-28 Naučno-issledovatel'skij konstruktorsko-technologičeskij institut traktornych i kombajnovych dvigatelej Bimetallzylinder fuer kolbenmaschinen, verfahren zur herstellung desselben, giessform zur herstellung dieser zylinder und verfahren zur herstellung derselben

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE762392C (de) * 1942-02-13 1953-10-05 Bracke & Co Vorrichtung zum Kuehlen von durch Schleuderguss hergestellten Lagerschalenauskleidungen
DE3102820A1 (de) * 1980-02-05 1982-01-28 Naučno-issledovatel'skij konstruktorsko-technologičeskij institut traktornych i kombajnovych dvigatelej Bimetallzylinder fuer kolbenmaschinen, verfahren zur herstellung desselben, giessform zur herstellung dieser zylinder und verfahren zur herstellung derselben

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