DE748065C

DE748065C - Process for the production of cast metal components

Info

Publication number: DE748065C
Application number: DES137335D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Kurt Bandow
Priority date: 1939-06-07
Filing date: 1939-06-07
Publication date: 1944-10-25

Description

Verfahren zur Herstellung gegossener Metallbauteile Die Erfindung. bezieht sich auf ein Verfahren zur - Herstellung gegossener Bauteile mit ausgeglichenem Kraftverlauf.Method of making cast metal components The invention. refers to a process for - manufacturing cast components with balanced Force curve.

Es wurde schon vorgeschlagen, an hochbelasteten Stellen gegossener oder gepreßter Bauteile Einlagen aus zäherem Metall einzusetzen, um Verformungen oder Beschädigungen an diesen hochbelasteten Stellen zu vermeiden. Es wurden z. B. in Leichtmetallzylindern Ventilsitzringe aus härterem Metall eingegossen oder in Preßharzteile Metallstücke eingepreßt, um Gewinde aufnehmen zu können. In allen diesen Fällen wird an einer besonders stark durch äußere Einwirkung belasteten Stelle ein weicherer Baustoff durch einen härteren ersetzt. Der dicht gedrängte Kraftfluß an solchen hochbelasteten Stellen bleibt aber vorhanden.It has already been proposed to cast in highly stressed areas or pressed components insert inlays made of tougher metal to avoid deformations or to avoid damage to these highly stressed areas. There were z. B. cast or valve seat inserts made of harder metal in light metal cylinders Metal pieces pressed into molded resin parts to accommodate threads. In all In these cases, it is at a point that is particularly heavily burdened by external influences a softer building material is replaced by a harder one. The densely packed flow of power but remains in such highly stressed areas.

In Leichtmetallkolben wurden ferner Ringe aus zähem Metall eingelegt, um eine Deformation infolge von Wärmedehnung 'zu vermeiden. Auf den Verlauf des Kraftflusses ist keine Rücksicht genommen. Er wird durch die Einlagen nicht begünstigt.Rings made of tough metal were also inserted into light metal pistons, to avoid deformation due to thermal expansion. On the course of the No consideration is given to the flow of force. He is not favored by the deposits.

Bei Eisenbeton «-erden ebenfalls an den hochbelasteten Stellen Eisenarmierungen eingelegt, um die Zugkräfte zu übertragen. Zwischen den Armierungen und dem Beton entsteht beim Herstellen keine wesentliche Haftung: Die Kräfte werden durch die umgebogenen Enden der Armierungsstäbe übertragen. Aus diesem Grunde kann sich keine Verlagerung von Kraftlinien einstellen, es werden vielmehr die ganzen Zugkräfte durch die Armierung übertragen und nur die Druckkräfte von Beton übernommen. Druck- oder Biegebeanspruchungen können von den Armierungseisen überhaupt nicht aufgenommen «--erden.In the case of reinforced concrete «earths, iron reinforcements are also used in the highly stressed areas inserted to transfer the tensile forces. Between the reinforcements and the concrete there is no significant adhesion during manufacture: the forces are created by the transferred bent ends of the reinforcing bars. For this reason there can be no relocation set of lines of force, it is rather all the tensile forces through the reinforcement and only the compressive forces of concrete are taken over. Compressive or bending stresses cannot be absorbed by the reinforcing bars at all «- earth.

Das Verfahren nach der Erfindung besteht darin, daß zur Ablenkung des Kraftflusses von hochbelasteten nach weniger belasteten Stellen mindestens ein Metallformstück, dessen Elastizitätsmodul vom Elastizitätsmodul des zu vergießenden abweicht, in die Form des Bauteils eingelegt und durch Gießen mit dem Bauteil vereinigt wird.The method according to the invention consists in that for deflection the flow of force from highly stressed to less stressed areas at least one Metal fitting whose modulus of elasticity differs from the modulus of elasticity of the one to be potted deviates, inserted into the shape of the component and combined with the component by casting will.

Beim Bauteil nach der Erfindung sollen nicht, wie bisher, einfach an hochbelasteten Stellen -weniger zähe Baustoffe durch zähere oder härtere ersetzt werden. Es soll vielmehr der verdichtete Kraftfluß nach den weniger stark belasteten Stellen abgelenkt werden, so daß er gleichmäßiger auf den Querschnitt des Bauteils verteilt ist. Für gleichmäßige Verteilung der Spannung _ist Bedingung, daß zwischen dem gegossenen Metall des Bauteils und dem eingelegten Formstück eine innige Verbindung durch Verschweißung oder Verschmelzung entsteht, wodurch die entstehenden Schubkräfte zwischen den beiden Metallen voll übertragen werden können. Das Metallformstück kann dann außer auf Zug auch auf Druck und Biegung beansprucht sein. Man hat es in der Hand, die eingelegten Formstücke derart zu formen, daß der Kraftfluß auf einen größeren Querschnitt praktisch gleichmäßig verteilt ist, um die Dauerfestigkeit des gesamten Teiles zu heben.The component according to the invention should not, as before, be simple in highly stressed areas - less tough building materials replaced by tough or harder ones will. Rather, it should be the condensed power flow to the less heavily loaded Places are deflected so that it is more uniform on the cross-section of the component is distributed. For an even distribution of the tension, it is a condition that between the cast metal of the component and the inserted fitting form an intimate connection by welding or fusing, whereby the resulting shear forces can be fully transferred between the two metals. The metal fitting can then be subjected to compression and bending in addition to tension. You have it in hand to shape the inserted fittings so that the power flow on a larger cross-section is practically evenly distributed in order to increase the fatigue strength to lift the entire part.

Das Formstück kann, insbesondere bei Metallen, die schon bei niedrigen Temperaturen fließen, während des Gießens durch eine Art Thermitschweißung (mitAluminiumüberzug), oder ähnliche Schweiß- oder Einschmelzverfahren, mit dem Bauteil vereinigt werden. Zu diesem Zweck kann das Formstück z. B. vor dem Vergießen mit dem Bauteil in flüssiges Magnesium eingetaucht oder mit einem anderen leicht schmelzbaren metallischen Überzug versehen werden, so dalbeim Eingießen in den Bauteil eine Verschweißung des flüssigen Metalls mit dem Formstück begünstigt wird. Das Formstück kann entwedervollständig innerhalb des Querschnitts des Bauteils oder teilweise innerhalb der Oberfläche des Querschnitts verlaufen. Das Formstück kann z. B. durch Gießen, Schmieden, Ziehen oder Pressen hergestellt «-erden.The fitting can, especially with metals that are already at low Temperatures flow during casting through a kind of thermite welding (with aluminum coating), or similar welding or melting processes with which the component is united. For this purpose, the fitting can, for. B. before potting with the component in liquid Magnesium immersed or with another easily fusible metallic coating are provided, so that when pouring into the component a welding of the liquid Metal is favored with the fitting. The fitting can either be completely within the cross-section of the component or partially within the surface of the cross-section. The fitting can, for. B. by casting, forging, drawing or pressing produced «- earth.

Der Erfindungsgegenstand ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Abb. i bis 4. zeigen bekannte Ausführungen, Abb. 5 und 6 eine Ausführung nach der Erfindung. Abb. 7 stellt eine weitere bekannte Ausführung dar, während Abb. 8 und 9 eine zweite Ausführung nach der Erfindung veranschaulichen. Die Richtung des Kraftangriffs ist durch die Pfeile 3 dargestellt.The subject of the invention is detailed below with reference to the drawing explained. Fig. I to 4. show known designs, Fig. 5 and 6 show a design according to the invention. Fig. 7 shows another known embodiment while Figures 8 and 9 illustrate a second embodiment of the invention. The direction the application of force is shown by the arrows 3.

Der mit einem Flansch versehene Bauteil i (Abb. i und 2) soll mittels eines Bolzens 2 mit einem andern Bauteil vereinigt werden. Durch den Bolzen 2 werden also Zug- oder Druckkräfte auf den Flansch ausgeübt. Ent-;,sprechend der Form des Bauteils sind die ,''-Kraftlinien 3 in einem mittleren Bereich stark angehäuft, während zu beiden Seiten die Beanspruchung des Baustoffs bedeutend geringer ist. Die hohe Beanspruchung in der Mitte kann zu vorzeitiger Zerstörung führen, insbesondere bei wechselnder Beanspruchung.The component i, which is provided with a flange (Fig. I and 2), is intended to use a bolt 2 can be combined with another component. Be through the bolt 2 that is, tensile or compressive forces exerted on the flange. Corresponding to the form of the Of the component are the `` lines of force 3 strongly accumulated in a central area, while the stress on the building material is significantly lower on both sides. The high stress in the center can lead to premature destruction, in particular with changing loads.

Es wurde auch schön vorgeschlagen, in Guß= oder Preßstücke Büchsen q. (Abb. 3 und d.) aus einem härteren bzw. zäheren Metall einzusetzen, um mindestens im Bereich der Gewindefläche vorzeitige Zerstörung zu verhüten. Der gedrängte Kraftfluß in der Mitte bleibt aber erhalten, da die elastische Verteilung des Baustoffs unverändert blieb.It was also nicely proposed that bushings be made of cast or pressed pieces q. (Fig. 3 and d.) Made of a harder or tougher metal to use at least to prevent premature destruction in the area of the thread surface. The compressed flow of power in the middle is retained because the elastic distribution of the building material remains unchanged stayed.

Nach der Erfindung (Abb. 5 und 6) sind zwei Formstücke 5 aus einem Baustoff mit höherem Elastizitätsmodul in den Bauteil eingegossen. Durch die Art des für das Formstück gewählten Baustoffs, seine Formgebung und seine Anordnung in der Form des Metallbauteils wird erreicht, daß der Kraftfluß 3 im Zentrum keine Verdichtung mehr aufweist, sondern auf eine größere Ausdehnung gleichmäßig verteilt wird. Die Gefahr für vorzeitigen Dauerbruch oder Zerstörung wird dadurch vermieden, da geringe Beanspruchung je Flächeneinheit vorliegt.According to the invention (Fig. 5 and 6) are two fittings 5 from one Building material with a higher modulus of elasticity cast into the component. Art the building material selected for the fitting, its shape and its arrangement in the form of the metal component is achieved that the power flow 3 in the center no Compression has more, but evenly distributed over a larger area will. The risk of premature fatigue failure or destruction is avoided by because there is little stress per unit area.

Abb. 7 zeigt eine der bekannten gegossenen Kurbelwellenwangen, «-elche einen Kurbelzapfen 6 mit einem Wellenzapfen 7 verbindet. Bei der normalen Formgebung der Kurbelwange tritt im mittleren Teil, an der Stelle 8, eine starke Anhäufung von Kraftlinien auf. Die äußeren Teile g der Kurbelwange, die eine geringere Steifigkeit aufweisen, werden bedeutend weniger belastet.Fig. 7 shows one of the known cast crankshaft cheeks a crank pin 6 connects to a shaft journal 7. With the normal shape the crank web occurs in the middle part, at point 8, a strong accumulation of lines of force on. The outer parts g of the crank web, which have a lower rigidity are significantly less burdened.

Wird gemäß der Erfindung ein ro (Abb.8 und 9) oder mehrere geteilte Formstücke mit richtiger Formgebung und einem höheren Elastizitätsmodul in die Kurbelwange eingegossen, so wird eine Kraftlinienanhäufung nicht mehr entstehen. Die Kraftlinien werden gleichmäßiger auf einen größeren Querschnitt verteilt. Die äußeren Teile 9 werden in vermehrtem -Maß zur Kraftübertragung herangezogen, und der mittlere Teil unterliegt nicht mehr der Gefahr vorzeitiger Zerstörung. Die eingegossenen Formstücke können auch zu einem durchgehenden Formstück für den ganzen Bauteil zusammengefaßt werden. In vorliegendem Fall der Kurbelwelle kann also das eingegossene Formstück als ein vom vorderen bis zum hinteren Ende durchgehendes Stäzck ausgebildet und der je Zapfen auftretenden Beanspruchung angepaßt werden.If according to the invention one ro (Fig.8 and 9) or several divided Fittings with the correct shape and a higher modulus of elasticity in the crank web poured in, an accumulation of lines of force will no longer arise. The lines of force are distributed more evenly over a larger cross-section. The outer parts 9 are used to a greater extent for power transmission, and the middle one Part is no longer subject to the risk of premature destruction. The poured Fittings can also become a continuous fitting for the entire component summarized will. In the present case of the crankshaft, the molded piece can thus be cast designed as a continuous piece from the front to the rear end and be adapted to the stress occurring per pin.

Die Formstücke können z. B. als Stahlformguß oder aus einem anderen Metall durch Gießen hergestellt werden. Es ist auch möglich, die Formstücke im Gesenk oder mittels eines anderen Verfahrens zu schmieden. Es ist weiter möglich, die Formstücke warm zu pressen. Bei mit hohen Temperaturen schmelzenden Metallen können die Formstücke unmittelbar in die Form des Baustücks eingelegt- werden. Durch die hohe Temperatur des zu vergießenden Metalls entsteht dann eine innige Schmelzverbindung. Es empfiehlt sich, die Formstücke vor dem Einlegen in die Form gründlich zu reinigen, insbesondere von ' Oxydschicht zü befreien. Sollte die Schmelztemperatur für eine Schmelzverbindung nicht hinreichend sein, so kann -.z. B. durch Eintauchen in flüssiges Magnesium oder durch sonstige Überzüge der Formkörper für gutes Einschweißen vorbereitet werden. Während des Gießens des Metalls wird dann durch Verschweißen _eine innige Verbindung zwischen dem Bauteil und dem Formstück entstehen. Die Formstücke müssen von Fall zu Fall der jeweils vorliegenden Belastung und Beanspruchung des Baustücks entsprechend angepaßt sein. Die Metallformstücke können auch anstatt einen höheren Elastizitätsmodul einen geringeren als das für den Bauteil zu vergießende Metall aufweisen. Sie müssen dann nur entsprechend geformt und in andere Zonen verlegt werden.The fittings can, for. B. as cast steel or from another Metal can be made by casting. It is also possible to die the fittings or forging using another process. It is also possible to use the fittings to press warm. In the case of metals that melt at high temperatures, the fittings can be inserted directly into the shape of the component. Because of the high temperature of the metal to be cast then creates an intimate fusion bond. It recommends to clean the fittings thoroughly before placing them in the mold, in particular remove the oxide layer. Should be the melting temperature for a fusion bond not be sufficient, so -.z. B. by immersion in liquid magnesium or be prepared for good welding by other coatings on the moldings. During the casting of the metal, an intimate connection is created by welding arise between the component and the fitting. The fittings must by case in the case of the respective load and use of the component accordingly be adjusted. The metal fittings can also instead have a higher modulus of elasticity have a lower metal than the metal to be cast for the component. You need to then only be shaped accordingly and relocated to other zones.

Claims

PATENT CLAIM: A method for producing metal components with cast-in reinforcements, characterized in that at least one metal fitting with a different modulus of elasticity of its material is connected to the metal component by casting in such a way that the metal fitting with a higher modulus of elasticity of its material at the point of the lower density of lines of force of the metal component and is designed to be non-uniform in height and width so that a force line density that is as uniform as possible over the entire cross-section of the metal component and thus increased fatigue strength is achieved. To distinguish the subject matter of the application from the state of the art, the following documents were taken into account in the grant procedure: French patents No. 745881, 838 52-2, 493 172; U.S. Patents. -:. . - I 496 996, I 73 0 034, I 838 4I7; German patent specification. - 247,780; Switzerland. Tech. Ztschr. No. 18 v. 6. 5. 37, pp. 27I to 279; VDI Ztschr. Vol. 81, v. 30. z. 37, p. 123; Techn. Rdschau; Bern, No. 29, v. 17. 7.36, pp. 3 to 5.