NL8101370A - Werkwijze voor het verbinden van een inzetstuk voor een zuigerring. - Google Patents

Description

-¾ .

-1- 21830/CV/tl

Korte Aanduiding: Werkwijze voor het verbinden van een inzetstuk voor een ziigerring.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaar-5 digen van een zuiger,welke in het bijzonder bestemd/is voor gebruik in zwaar belaste, verbrandingsmotoren,zoals bijvoorbeeld vrachtwagenmotoren, die werken volgens het Otto principe of het diesel principe. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een smeedmethode voor vloeibaar metaal met het oog op het bereiken van een verbeterde metal-10 lurgische hechting tussen een ferro-inzetstuk voor een zuigerring en een uit een aluminium legering bestaand zuigergietstuk.

Het smeden van vloeibaar metaal wordt ook wel genoemd persgieten en extrusiegieten. Het is een hybride proces,welke de voordelen met zich meebrengt van zowel smeden als gieten,hetgeen resulteert in construc-15 ties,welke een grotere sterkte hfeben dan zuivere gietstukken,terwijl minder pp^r-fiew°rdt vereist voor de vervaardiging daarvan dan van zuivere smeedstukken.

Belangrijke voordelen van het gebruik van smeedstukken uit vloeibaar metaal ten opzichte van permanente vormgietstukken in de vervaardi-20 ging van zuigers zijn hogere productiesnelheden en eliminering van de verspillingen met zich meebrengende poorten en stijgtrechters,welke noodzakelijk zijn bij de permanente vormpraktijk. Bovendien kan de stikstof ontgassingswerking voor de aluminium smelt voor het gieten worden geëlimineerd aangezien gasporeusitieten en krimpen bij de aangebrachte 25 drukken kunnen worden uitgeperst.

De aanbrenging van een geschikte zuigerring afdichting om de bovenzijde van de zuiger is reeds lang onderkend als wezenlijk voor een lange levensduur van de motor en een grote bedrijfsdoelmatigheid van de motor. Indien niet op de juiste wijze afgedicht worden de verbrandingsgassen 30 niet op geeigende wijze onder druk gebracht voor een tevredenstellende verbranding,hetgeen resulteert in een ondoelmatige verhanding van brandstof met daarmee vergezeld gaande koolafzetting op de zuigerkop en de cilinderwanden. Het afdichtingsprobleem wordt groter met toename in de afmeting en het vermogen van de motor.Zodoende is voor zwaar belaste 35 toepassingen de praktijk ontwikkeld van gebruikmaking van inzetstukken voor zuigerringen,welke inzetstukken uit harder materiaal zijn vervaardigd 8101370 -2- 21830/CV/tl

J

en zijn ingebed in het zuigerringgedeelte van permanente vormzuigerkop-gietstukken ten einde een vermindering te verkrijgen van de in de zuiger-ringgroeven optredende slijtage welke anders resulteert uit de constante beweging van de zuigerring onder de ontstekingsdrukken van de verbran-5 ding.Momenteel wordt de werkwijze van het vloeibaar metaalsmeden gebruikt in de vervaardiging van motorzuigers voor lichte belasting waarbij het gebruik van inzetstukken voor zuigerringen niet wordt vereist.

Onderhavige uitvinding heeft betrekking op,een werkwijze waarbij het smeedproces van vloeibaar metaal wordt gebruikt voor het verkrijgen 10 van superieure metallurgische hechting tussen ferro-zuigerinzetstukken en zuigergietstukken uit aluminium legering voor zwaar belaste motoren.

Het resultaat is,dat zuigers voor zware belasting welke zijn voorzien van inzetstukken nu de kenmerken kunnen bezitten van grotere sterkte en levensduur,welke inherent zijn aan constructies vervaardigd door vloei-15 baar metaal smeden.

De werkwijze omvat de stappen van : 1) het plaatsen van een zuigerring inzetstuk in een zuigervormholte, 2) het gieten van een gesmolten aluminium legering in de zuigervormholte, 20 3) het aanbrengen van druk op de legering totdat de legering is ge stold ,en 4) het verwijderen van het resulterende zuigergietstuk uit de holte.

De uitvinding zal hieronder nader worden uiteengezet aan de hand van bijgaande figuren.

25 Fig.1 toont een dwarsdoorsnede over een vorminrichting in de de ge sloten stand zoals gebruikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding waarbij een massa gesmolten aluminiuir legering is weergegeven onder druk in een zuigervormholte.

Fig. 2 toont een doorsnede over een zuiger,welke vervaardigd is 30 in overeenstemming met de werkwijze volgens de uitvinding waarbij de zuigerringgroeven machinaal in de buitenomstek van de zuiger zijn aangebracht , zodanig dat een van de groeven machinaal is aangebracht in het ringvormige inzetstuk.

Fig.1 toont een vorminrichting,welke kan worden gebruikt voor het 35 uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.Een zuigervormholte 10 wordt begrensd door bovenste en onderste vormhelften 12 resp.1 4,waarbij 8101370 v <£ -3- 21830/CV/tl de bovenste helft een zuigerkopgedeelte begrenst en de onderste helft een zuigerschort 20 begrenst. Een inwendige kern 16 strekt zich omhoog uit door een boring 15 in de onderzijde van de onderste vormhelft 14 en in de vormholte 10 voor het vormen van de zuigerholte 18 (fig.2) 5 onder het zuigerschort 20.De bovenste vormhelft 12 omvat een boring 17 waardoorheen zich een drukvijzel 22 uitstrekt voor het aanbrengen van druk op het gesmolten metaal in de vorm.

Een de voorkeur verdienende werkwijze voor het uitvoeren van de uitvinding kan nu als volgt worden omschreven. Een ferro-inzetstuk 24 10 voor een zuigerring,bij voorkeur een hoog nikkel gietijzer,wordt eerst voorbehandeld door stralen,hetzij door zandstralen of door gritstralen ten einde oxydenvan het oppervlak daarvan te verwijderen. Daarop wordt het inzetstuk voorbedekt met 'een dunne laag van een ijzer-aluminiumlege-ring, bij voorkeur onder gebruikmaking van een aluminiseerproces,zoals 15 aan vaklui op dt gebied bekend is. Het voorbedekte inzetstuk 24 wordt dan met behulp van tangen geplaatst op verschillende kleine integrale niet nader weergegeven steunoren,*elke zich omhoog uitstrekken vanaf een taps verlopende verzonken boring 26,welke is aangebracht in het bovenste deel van de onderste vormhelft 14. De bovenste vormhelft 12 wordt dan 20 omlaag gebracht op de onderste vormhelft 14 voor het vormen van de vormhol'te 10 voor de zuiger .Daarop wordt een gesmolten aluminium leering in de vormholte 10 gegoten via de boring 17 tot op een zorgvuldig gemeten niveau.

Het gieten van het gesmolten metaal volgt dicht op het plaatsen van 25 de ring. Er moet slechts een zeer korte vertragingstijd van 5 tot 20 sec. zijn tussen de plaatsing van het inzetstuk en het gieten van het aluminium ten einde oxydevorming op de inzetring minimaal te houden. Vervolgens wordt de drukvijzel 22 door de boring 17 en in de vormholte 10 omlaag gebracht. De vijzel 22 is bevestigd aan een niet nader weergegeven 30 hydraulisch drukorgaan,dat in staat is om krachten aan te brengen,welke voldoende zijn om de gesmolten aluminium legering onder druk te brengen in een de voorkeur verdienend gebied van 440- 3675 kPa. De druk wordt via de vijzel aangebracht totdat de stolling compleet is; ongeveer gedurende 3 tot 5 min afhankelijk van de afmeting van de vormholte.

35 De vorm wordt dan geopend&n de door persgieten vervaardigde zuiger uitgeworpen. In de de voorkeur verdienende werkwijze geeft een vormtempera- 8101 370 y * -4- 21830/CV/tl tuur van 500 tot 600 °F (afhankelijk van de afmeting van het gietstuk en de vorm van de vormholte),de meest tevredenstellende resultaten. De vorm moet voldoende heet zijn ten einde het mogelijk te maken het gesmolten metaal onder druk te brengen voorafgaand aan het begin van de stolling, 5 maar niet zo heet,dat een vormscheuring van de zuiger zal optreden bij het verwijderen van de zuiger uit de vorm.

Fig. 2 toont een voltooide zuiger 40 na een na het vormen gevolgde machinale bewerking. Groeven 42, 44 en 46 zijn machinaal in de buitenomtrek van de zuiger aangebracht cp de in de figuur weergegeven wijze met 10 het oog op het aanbrengen van zuigerringen. De bovenste zuigerring kan dan worden ingestoken in een groef 42, die is aangebracht in het ferro-inzetstuk 4 waarbij de hoge mate van slijtage,welke samengaat met het bewegen van de bovenste ring kan worden verminderd,zoals hierboven is ontschreven.

15 8101370

Claims (6)

1. Werkwijze voor het verkrijgen van een metallugische hechting tussen een ferro-inzetstuk en een uit aluminium legering vervaardigd gietstuk,met het kenmerk,dat : a) het inzetstuk in een vormholte wordt geplaatst, 5 b) een gesmolten aluminiumlegering in de holte wordt gegoten, c) druk wordt aangebracht op de gesmolten legering totdat de legering gestold is, en d) het resulterende gietstuk uit de vormhol-te wordt verwijderd.

2. Werkwijze volgens conclusie l,met het kenmerk,dat het aluminium 10 gietstuk een zuiger vormt waarin het inzetstuk een zuigerinzetstuk is en de vormholte een zuigervormholte is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2,met het kenmerk,dat het ferro-zuiger-inzetstuk een inzetstuk voor een zuigerring is vervaardigd uit een hoog nikkel gietijzer.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat het zuigerringinzetstuk wordt gestraald voorafgaand aan de plaatsing van het inzetstuk in de zuigervormholte.

5. Werkwijze volgens conclusie 4,met het kenmerk,dat het zuigerringinzetstuk vooraf wordt bedekt met een dunne samengestelde laag van een 20 ijzer-aluminiumlegering na het stralen en voorafgaand aan de plaatsing van de ring in de zuigervormholte.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies,met het kenmerk, dat de druk wordt aangebracht op de gesmolten legering met behulp van een b/ij zei,welke in de gesmolten legering inwendige drukken aanbrengt, 25 welke drukken lopen van 440- 3675 kPa. 81 01 370