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Verfahren zum Verschließen des offenen Schaftendes von im Teller und.
Schaft hohlen Ventilen für Verbrennungskraftmaschinen Es ist bekannt, insbesondere
die Auslaßventilevon Brennkraftmaschinen hohl auszubilden und mit einer Füllung
zu versehen, die eine bessere Wärmeableitung aus dem hochbeanspruchten Ventilteller
bewirkt. In der Regel dient eine* Salzfüllung oder Natrium als Füllmittel, das bei
der Betriebstemperatur schmilzt und Dämpfe entrvicl<:elt. Die Abdichtung des
Hohlraumes erfolgtentweder an der Tellerseite des Ventils oder am Schaftende, und
zwar durch Verschweißung nach Eintreiben eines vollen oder hohlen Stopfens. Der
Stopfen muß, um eine zuverlässige Dichtung der Schweißnaht zu bewirken, eine entsprechende
Länge haben, da während der Verschweißung die Natriumfüllung bereits Dämpfe entwickelt,
die zur Porenbildung Anlaß geben können. Ein langer Stopfen läßt sich jedoch an
der Tellerseite des Ventils nicht anbringen. Die Anordnung eines Stopfens am Schaftende
bringt es jedoch mit sich, daß der Schaft eine Schwächung erfährt, die mit Rücksicht
auf die an dieser Stelle für die Befestigungskeile erforderlichen Nuten einen schwerwiegenden
Nachteil darstellt. Es wurde nun schon vorgeschlagen, das Schaftende- nach dem Einbringen
der Füllung in das hohle Innere des Ventils so zu verformen, daß das Schaftende
nach Beendigung dieses Afbeitsganges im wesentlichen geschlossen ist. Die VerforMung
des Schafterfdes wurde jedoch bei diesem bekannten Vorgehen im erwärmten Zustand
vorgenommen. Hierbei aber läßt es sich nicht ohne weiteres vermeiden, daß infolge
der Erwärmung die Füllung des Ventils Dämpfe entwickelt, die durch den verbliebenen
engen Kanal austreten können. Da der endgültige Abschluß des Ventilschaftendes ebenfalls
durch Verschweißung vorgenommen wurde, konnten die Dämpfe wiederum zu einer Porenbildung
in der Schweißnaht Anlaß geben.
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Nach der Erfindun(Y werden diese Nachteile da-durch vermieden, daß
nach vorausgegangenem Einbringen der Füllung das Verengen des Hohlschaftendes im
kalten Zustand beispielsweise durch Walzen erfolgt. Bei diesem Vorgehen wird ohne
Zuhilfenahme besonderer Maßnahmen die Entwicklung von Dämpfen mit Sicherheit vermieden,
so daß
die Verschweißung des äußersten Schaftendes auf keine Schwierigkeiten
stößt, da die tirsprün-lich im Schaft vorhandene Bohrun,-durch die Verengun- des
Schaftendes schon so weit gasdicht abgeschlossen wird, daß während der eigentlichen
Verschweißung sich bildende Dämpfe nicht bis zur Schweißnaht gelangen können.
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Mit Vorteil kann der gasdichte Abschluß des verengten Schaftendes
bei Benutzung eines Stopfens dadurch erreicht werden, daß in das offene Schaftende
ein dünner Stopfen aus einem Werkstoff von geringerer Härte, aber größerer Wärmeausdehnungsfähigkeit
als der Werkstoff des Ventilschaftes eingebracht und das verdickte Schaftende uni
diesen Stopfen im kalten Zustand gewalzt wird. Besonders zuverlässig wird der Verschluß
des Ventils dadurch, daß das zugewalzte Schaftende gestaucht wird. Dieses Anstauchen
kann im kalten oder erwärmten Zustand des Ventilschaftendes vorgenommen werden.
Schließlich läßt sieh auf dem Schaftende in an sieh bekannter Weise auch ein Auftrag
von Hartmetall aufschweißen oder ein Hartmetallplättchen mittels Punktschweißung
befestigen.
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In der Zeichnung ist das Verfahren gemäß der Erfindung an Längsschnitten
durch ein Ventil in den verschiedenen Herstellungsstufen veranschaulicht.
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Es zeigen: Fig. i einen Hohlventilrohling mit verstärktem Schaftende,
Fig. 2 ein Ventil mit durch Walzen des Schaftendes abgeschlossener Schaftöffnung,
Fig. 3 einen Ventilschaft, in dessen Offnun- ein dünner Stopfen angeordnet
ist, Fig. 4 ein Schaftende mit zusätzlicher Ab-
dichtung durch eine aufgeschweißte
Auflage aus Hartmetall.
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Der Ventilkörper i wird in an sich bekannter Weise im Hohlschmiedeverfahren
so hergestellt, daß sowohl der Ventilteller als auch der Schaft einen zusammenhängenden
Hohlraum 2 aufweisen, dessen Öffnung am Schaftende 3 gelegen ist, und zwar
wird der Ventilrohling so geschmiedet, daß das Schaftende3 gegenüber dem übrigen
Schaft, beispielsweise im Außendurchmesser, verstärkt ist.
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Dieser Ventilrohling wird nun in an sich bekannter Weise mit einer
den Holilraum 2 zum Teil ausfüllenden Salzfüllung 2a versehen, wonach das Schaftende
3 in kaltem Zustand durch Walzen o. dgl. derartig verformt wird, daß, wie
Fig..2 zeigt, die Schaft-Öffnung völlig oder bis auf eine feine Kapillare 4 abgeschlossen
und der Außendurchinesser des Schaftendes auf den Außendurchmesser des übrigen Schaftteils
gebracht ist. Bei entspfechender Auswahl des Ventilwerkstoffes läßt sich beim Walzen
in der Regel ein völlig dichter Abschluß des Hohlraunies 2 nach außen erzielen.
Ist jedoch aus lierstelhin-stechnischen Gründen eine feine Kapilhire 4 verblieben,
so ist es ohne weiteres inäglich, auf das Schaftende durch Punkt- oder Anftragschweißung
Harti-netall aufzubringen, t' el da die Kapillare in genügendem Maße das Austreten
von Dämpfen und -damit das Porig,-werden der Schweißnaht verhindert.
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Eine besonders zuverlässige Abdichtung kann dadurch bewirkt w.-rden,
daß in der Öfinung des Schaftendes ein an sich bekannter Dichtungsstopfen vorgesehen
wird. Dieser Dichtungsstopfen 5 besteht jedoch nach der Erfindung gegenüber
dem Ventilkörper i aus einem #\'erkstoff von gerin-erer Härte und größerer Wärrneausdehnungsfähigkeit
und wird beim Zuwalzen des Schaftendes fest und gasdicht mit diesem verbunden. Mit
besonderem Vorteil ist der Stopfen um einen geringen Betrag kürzer als die Walzlang-?
des Schaftendes, so daß der Werkstoff des Schaftendes unterhalb des Stopfens
5 eiltweder völlig oder bis auf eine Kapillare zusaiiiinengewalzt wird. Ein
Undichtwerden dieser Stopfenabdichtung kann infolge der gegenüber dem Ventilwerkstoff
größeren Wärmeausdehnungsfähigkeit des Stopfenwerkstoffes nicht eintreten, da bei
der Betriebsteniperatur des fertigen Ventils der Stopfen sich mehr als der Werkstoff
des Ventils ausdehnt und in diesem Zustande um so sicherer abdichtet. Selbstverständlich
kann auch, ähnlich wie zu Fig. 2 beschrieben, das Ende eines mit einem eingewalzten
Stopfen verselienen Ventils durch eine Aufschweißuno. dgl. zusätzlich abgedichtet
werden. Beispielsweise läßt sieh, wie in Fig.4 veranschaulicht, auf das Schaftende
3 eine Auflage 6 aus Hartmetall aufschweißen, die gleichzeitig eine
zusätzliche Abdichtung dar-,tellt.
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Ist das Ventil nach Fig.. 2 oder 3 entweder lediglich durch
Walzen oder unter Einwalzen eines dünnen Stopfens abgeschlossen, kann eine zusätzliche
Abdichtung des Schaftendes oder der Kapillare durch Anstauchen fin kalten oder warmen
Zustande erzielt werden. Ist eine Kapillare nach dem einfachen Zusaminenwalzen des
Schaftendes noch vorhanden, -so wird diese Kapillare beim Anstauchen iiiit Sicherheit
völlig abgedichtet, wobei auch eine Erwärmung deshalb unbüdenklich vorgenommen werden
kann. weil die allenfalls %-erbliebene Kapillare das Austreten von Dämpfen und damit
die Porenbildung der Schweißung im Schaftende ausschließt. Das Anstauchen des Schafterides
3 im w#Ii-Inen Zustande bringt noch den Vorteil init sieh,
daß
eine etwa verbliebene Kapillare durch gegenseitiges Ineinanderpressen des Schaftgefüges
nach Art einer Schweißung gedichtet wird, ohne daß, wie beispielsweise bei der Acetylenschweißung,
eine Gefügeveränderung eintritt. Von besonderem Vorteil ist es, daß die Verformung
des Schaftendes im kalten Zustand ohne eine Gefügeveränderung des Ventilwerkstoffes
und ohne eine Dampfbildung der Salzfüllung eine solche Verstärkung des Schaftendes
ergibt, daß sich Nuten zur Aufnahme der Befestigungskeile ohne weiteres im Schaftende
anbringen lassen, ohne daß hierzu, wie bei den bekannten Ventilen, der gesamte Ventilschaft
einer stärkeren Beinessung bedarf.