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Verfahren und Gußform zur Herstellung von Kolben Gemäß der Erfindung
werden Kolben für Brennkraftmaschinen, insbesondere aus Leichtmetall, durch das
an sich bekannte Sturzgußverfahren hergestellt. Auf diese Weise können auch erfindungsgemäß
Kolben mit einer zweiten Schicht von Metall verschiedener Art hergestellt werden,
indem auch die zweite Schicht durch das Sturzgußverfahren eingebracht wird. Zweckmäßig
wird auch der Boden im Sturzgußverfahren angegossen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung e rgl ibt sich vor allem besondere
Einfachheit der Herstellung, da die Verwendung von Kernen vollständig entfällt.
Dies hat natürlich auch eine bedeutende Ermäßigung der Herstellungskosten zur Folge.
Auch ist die Erstarrungszeit eine wesentlich kürzere. Es ist weiter von größter
Bedeutung, daß die nach dem Sturzgußverfähren hergestellten Kolben ein sehr feinkörniges
Gefüge besitzen, im Gegensatz zu im Sand gegossenen Kolben, die ein wesentlich grobkörnigeres
Gefüge aufweisen. Überdies besitzt der Kolben an der Innenwand eine sehr raube,
körnige Oberfläche, die bekanntlich die Wärmeausstrahlung wesentlich erleichtert
und daher als Innenschicht besondere Vorteile hat.
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Bei Herstellung der Kolben mit zwei im Sturzgußverfahren erzeugten
Schichten von Metall verschiedener Art kann beispielsweise ein Kolben mit harter
dünner Außenschicht und dicker, sich weniger ausdehnender Kernschicht oder einer
besser wärmeleitenden, besonders leichten Kernfüllung hergestellt werden.
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Es kann weiter auch nur der Kolbenschaft aus ein- oder mehrschichtigem
Sturzguß hergestellt werden, während der Kolbenboden erst am Schlusse durch Einfüllen
des Bodenmetalls, Verschließen der Form am Bodenende mittels eines Deckels, Schwenken
der Kokillen und Erstarren der nunmehr unten
befindlichen Bodenmasse
angegossen wird. Oder der Kolbenboden wird durch Zugießen nach dem bekannten Durchfließverfa:hren
gebildet, wobei er schließlich als Scheibe aus einer Leichtmetallegierung erstarrt.
Das letztgenannte Verfahren hat den großen Vorteil, daß es auch später, also nicht
nur im gleichen Arbeitsgange, nötigenfalls nach Bearbeitung der Innenflächen der
Sturzgußschaftteile, verwendet werden kann.
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Durch die örtliche Abkühlung oder bessere Wärmeableitung an einzelnen
Stellen der Kokillenwände besteht die Möglichkeit, Unterschiede in der Wandstärke
zu erreichen, da das flüssige Metall an den kühleren Stellen der Form rascher erstarrt
und sich daher während der gleichen Zeit in größerer Stärke absetzt.
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Es ist weiter noch die Möglichkeit gegeben, Einlagen aus Leicht- oder
Schwermetall z. B. in der Kolbenringpartie zur Verlängerung der Lebensdauer der
Ringnuten, in den Bolzenaugen zur Verstärkung ihrer Fleischstärke, in den Innenflächen
des Mantels zur Regelung der Schaftausdehnung unter Heranziehung der Bimetallwirkung
usw. anzuordnen.
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Die Zeichnung zeigt in den Abb. i und 2 im Schnitt zwei beispielsweise
Ausführungen einer Gußform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Im ersten Ausführungsbeispiel (Abt. i) wird die zweiteilige, mit dem
Einfülltrichter 2 versehene Kokille i, 1', in welcher an den Stellen der Bolzenaugen
die Augenstecker 3 eingesetzt sind und die um die wa,agerechtiu Achse 4., q.' schwenkbar
ist, mit dem für den Mantel bestimmten Leichtmetall vollgegossen und, nachdem das
Metall durch eine bestimmte Zeit, während welcher das Metall an der Kohillenwand
in der gewünschten Wandstärke erstarrt ist, in der Kokille belassen wurde, um die
waagerechte Achse um i8o' geschwenkt und damit der noch flüssige Metallrest aus
der Kokille wieder in den Tiegel ausgeschüttet. Die Kokillenwände sind nunmehr innen
mit einer Metallhaut 5 belegt, deren Innenfläche 6 rauh und körnig ist; diese körnige
Innenfläche stört nicht, da sie nach innen zu liegt, sie hat den Vorteil der besseren
Wärmeausstrahlung, wodurch die Kühlhaltung des Kolbens begünstigt wird. Nach I dem
Entfernen der Kokillenteile wird der über der Linie A-B im Trichter 2 befindliche
kegelige Teil der Metallhaut abgeschnitten. Um zu erreichen, daß an den Stellen,
wo die Kolbenringnuten angeordnet werden sollen, genügend Wandstärke vorhanden ist,
wird durch Anbringen ringförmiger Nutenkern- ; einlagen 8 dafür gesorgt, daß auch
hinter diesen die Wandstärke die gleiche ist wie in den übrigen Teilen des Mantels.
Abb. 2 zeigt die Art und Weise, in welcher der Kolbenboden 3 i in den Kolbenschaft
32 eingegossen werden kann. Die Kokille 33 besitzt an der Bodenseite einen um die
Achse 35 schwenkbaren Deckelaa. Nach Fertigstellung der Metallhaut des Kolbenschaftes
32 wird das Metall für den Kolbenboden eingegossen, der Deckelaa verschlossen, die
Kokille um i 8o' um die waagerechte Achse 36 verschwenkt und das Bodenmetall zum
Erstarren gebracht.
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Eine Bimetallwirkung kann auch in der folgenden Weise erreicht werden:
Abb. 3 zeigt im Querschnitt eine Gußform 3g, bei welcher die Forminnenwand aufeinanderfolgende
zylindrische Flächen verschiedenen Durchmessers (d bzw. D-) besitzt. Beim
aufeinanderfolgenden Gießen zur Bildung des Verbundgußkörpers entsteht in dieser
Form ein Kolben mit vorspringenden zylindrischen Flächen mit dem Durchmesser D.
Erfindungsgemäß werden diese vorspringenden Flächen sodann abgedreht, so daß ein
Kolben entsteht, der beispielsweise nur an den beiden Flächen längs der Bolzenaugen
aus zwei Metallen mit verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten besteht und daher Bimetallwirkung
aufweist. In Abb.3 ist die innere Metallschicht mit 37, die äußere mit 38 bezeichnet,
mit 40 sind jene Teile der äußeren Schicht bezeichnet, die durch späteres Abdrehen
entfernt werden. Durch diese Bimetallwirkung wird in bekannter Weise der schwach
oval geschliffene Schaft bei Betriebstemperatur vollkommen rund.