DE10150999C2 - Verfahren zum Profilieren der äußeren Umfangsfläche von Zylinderlaufbuchsen - Google Patents
Verfahren zum Profilieren der äußeren Umfangsfläche von ZylinderlaufbuchsenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Profilie
ren der äußeren Umfangsfläche von Zylinderlaufbuchsen. Insbe
sondere betrifft sie ein Verfahren bei dem in der äußeren Um
fangsfläche der Zylinderlaufbuchsen durch Umformen ein hinter
schnittenes Profil erzeugt wird.
Heutzutage werden die Kurbelgehäuse von Verbrennungsmotoren
zur Verminderung des Gewichts im allgemeinen aus legiertem Al
uminium gefertigt. Kostengünstige, gut gießfähige und gut zu
bearbeitende Aluminiumlegierungen sind jedoch mit dem Nachteil
einer verhältnismäßig niedrigen Warmfestigkeit und einem
schlechten Verschleißwiderstand an den Kolbenlaufflächen der
Zylinderbohrungen verbunden. Derartige Laufflächen sind des
halb als direkte Laufpartner für die Kolben mit Kolbenringen
ungeeignet.
Um die Verschleißfestigkeit der Kolbenlaufflächen zu erhöhen,
ist es bekannt Zylinderlaufbuchsen vorzusehen, die im allge
meinen aus verschleißbeständigem, überwiegend eisenhaltigem
Gusswerkstoff, insbesondere Grauguß, oder einer über
eutektischen Aluminium-Silizium-Legierung gefertigt sind. Pro
blematisch ist hierbei jedoch die verschieb- und drehsichere
Fixierung der Zylinderlaufbuchsen im Kurbelgehäuse. Diese wer
den hierzu entweder nachträglich in das fertig bearbeitete
Kurbelgehäuse eingesetzt, insbesondere eingepresst oder ther
misch gefügt, oder beim Gießen des Kurbelgehäuses mit der Alu
miniumlegierung umgossen.
Beim Einpressverfahren weist die Zylinderlaufbuchse gegenüber
der aufnehmenden Blockbohrung zur Fixierung ein gewisses Über
maß im Außendurchmesser auf. Das Einpressen ist jedoch mit we
sentlichen Nachteilen behaftet, die sich vor allem daraus er
geben, dass die Zylinderwand oder die Buchse beim Einpressen
beschädigt oder beeinträchtigt, insbesondere verzogen werden
können. Ferner sind genau einzustellende Passmaße bei enger
Formtoleranz für Zylinderlaufbuchse und Blockbohrung erforder
lich, welche jedoch vor allem durch Temperaturschwankungen od
er Fremdkörper leicht beeinflussbar sind.
Beim thermischen Fügen von Zylinderlaufbuchsen wird der erfor
derliche Kraftschluss ebenfalls durch eine Überdeckung zwi
schen Außendurchmesser der Zylinderlaufbuchse und der Block
bohrung erzielt. Zum Fügen wird dieses Übermaß jedoch nicht
durch mechanische Kraft, sondern durch Ausnutzung der thermi
schen Ausdehnung überwunden, wozu der Zylinderblock erwärmt
und die Laufbuchse gekühlt werden. Jedoch ist auch das thermi
sche Fügen ein unsicherer Fertigungsprozess, mit teilweise den
gleichen Nachteilen wie beim Einpressen, wobei hierbei noch
ein hoher Aufwand für das Temperieren bzw. Kühlen der Bauteile
hinzu tritt.
Das Eingießen der Zylinderlaufbuchsen schließlich kann als der
sicherste Fertigungsprozess angesehen werden. Hierbei werden
die, beispielsweise aus Grauguss bestehenden, Zylinderlauf
buchsen in die Gießform des Kurbelgehäuses eingelegt und an
schließend mit der Aluminiumlegierung umgossen. Wenn keine be
sonderen Vorkehrungen getroffen werden, wirft jedoch auch die
ses Verfahren einige technische Probleme auf, die sich vor al
lem aus einer unzureichenden Bindung der Buchsenaußenseite mit
dem Kurbelgehäusewerkstoff ergeben. Dies soll nun im einzelnen
dargestellt werden.
Wird das Kurbelgehäuse aus Aluminiumlegierung im Druckgussver
fahren hergestellt und werden Zylinderlaufbuchsen aus einer,
insbesondere sprühkompaktierten, Aluminium-Siliziumlegierung
eingegossen, kommt es aufgrund der turbulenten Füllung der
Gießform zu einer sehr dauerhaften, zumindest teilweisen, me
tallischen Bindung zwischen Zylinderlaufbuchse und Umguss.
Werden Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss verwendet, kann es je
doch grundsätzlich zu keiner metallischen Verbindung zwischen
Aluminium und Grauguss kommen. Bei solchen Zylinderlaufbuchsen
müssen deshalb Vorkehrungen für einen ausreichenden Form
schluss mit dem Umguss getroffen werden.
Es ist ferner bekannt, dass speziell im Druckgussverfahren
auch "Rauhgussbuchsen" eingegossen werden können, d. h. Zylin
derlaufbuchsen aus Grauguss, die an der äußeren Umfangsfläche
eine gussraue Struktur aufweisen. Beim Umgießen mit dem Alumi
niumwerkstoff des Kurbelgehäuses kommt es nach der Abkühlung
zu einer mechanischen Verzahnung zwischen dem die Rauhguss
buchse umströmenden Aluminiumwerkstoff und den Oberflächenrau
heiten der Buchse. Der Einsatz von Rauhgussbuchsen ist jedoch
auf die druckunterstützten Gießverfahren beschränkt, denn nur
dort wird über das Aufbringen einer äußeren Kraft beim Füllen
der Gießform und beim Erstarren ein vollständiges Einpressen
der Schmelze in feinste Hohlräume der stark vergrößerten rauen
Oberfläche und damit ein vollständiger Formschluss mit der Ob
erfläche erreicht.
Bei den langsam füllenden Gießverfahren, wie Kokillenguss und
Sandguss, verhindert eine die Schmelze umhüllende Oxidhaut ei
ne metallische Bindung zwischen der Aluminiumlegierung des
Kurbelgehäuses und der Aluminium-Silizium-Legierung der Zylin
derlaufbuchse. Soll dies vermieden werden, muss die Temperatur
der Schmelze erhöht werden, was jedoch im allgemeinen mit ei
nem, zumindest teilweisem Durchschmelzen der Zylinderlaufbuch
se einhergeht. Das Prozessfenster für eine ausreichende Anbin
dung der beiden Werkstücke, ohne einem wenigstens teilweisen
Durchschmelzen der Zylinderlaufbuchse ist für eine Serienfer
tigung jedoch nicht beherrschbar. Bei den langsam füllenden
Gießverfahren müssen deshalb bei den Zylinderlaufbuchsen aus
Aluminium-Silizium-Legierung, wie auch bei den Zylinderlauf
buchsen aus Grauguss, bei denen grundsätzlich keine metalli
sche Bindung entstehen kann, Vorkehrungen für einen ausrei
chenden Formschluss mit dem Umguss getroffen werden. Eine Ver
wendung von Rauhgussbuchsen kommt wegen des nur unzureichenden
Eindringens der Schmelze in die feinsten Hohlräume der rauen
Oberfläche nicht in Betracht.
Um beim Eingießen von Zylinderlaufbuchsen nicht auf die weni
gen Fälle, bei denen eine gute metallische Anbindung der Zy
linderlaufbuchse an das Kurbelgehäuse auftritt, angewiesen zu
sein, müssen deshalb im allgemeinen Vorkehrungen für einen
ausreichenden Formschluss zwischen der Aluminiumlegierung des
Kurbelgehäuses und dem Werkstoff der Zylinderlaufbuchse ge
troffen werden, um so eine dreh- und verschiebesichere Fixie
rung der Zylinderlaufbuchse im Kurbelgehäuse zu gewährleisten.
Gewöhnlich erfolgt dies durch Verwenden von Formelementen bzw.
durch eine geeignete Profilierung der äußeren Umfangsfläche
der Zylinderlaufbuchse.
Solche Formelemente werden in der Regel über eine spanende Be
arbeitung geformt, was jedoch mit erheblichen Nachteilen ver
bunden ist. Insbesondere ist etwa eine Fertigung von sehr vor
teilhaften Hinterschnitten dabei nicht möglich. Zudem ist eine
solche Profilierung oft mit der Bildung von Rissen und Spalten
verbunden, welche zu einer Behinderung der Wärmeabfuhr und in
ungünstigen Fällen sogar zu einer Lockerung der Zylinderlauf
buchse im Kurbelgehäuse führen können. Darüber hinaus ist zwar
bei der Fertigung von Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss oder
gegossener Aluminium-Silizium-Legierung eine spanende Bearbei
tung ohnehin vorgesehen und deshalb vergleichsweise kostengün
stig durchzuführen, jedoch gilt dies nicht für die Fertigung
von Zylinderlaufbuchsen aus sprühkompaktierter Aluminium-
Silizium-Legierung, bei welcher in den üblichen Herstellungs
schritten Sprühkompaktieren, Warm-Rohrstrangpressen, Warm-
Rundkneten und Endenbearbeitung eine spanende Bearbeitung
nicht vorgesehen ist. Um wirtschaftlich konkurrieren zu kön
nen, muss der durch Sprühkompaktieren hergestellte sehr teure
Werkstoff mit einer möglichst hohen Materialausbringung zum
Endprodukt umgearbeitet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1 anzugeben, welches die Nachtei
le der im Stand der Technik bekannten Verfahren überwindet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un
teransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erzeugen eines hinter
schnittenen Profils in der äußeren Umfangsfläche von in ein
Kurbelgehäuse einzugießenden Zylinderlaufbuchsen durch Umfor
men gezeigt, welches durch die nachfolgenden Schritte gekenn
zeichnet ist:
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Innendorn in den Hohlraum einer Zylinderlaufbuchse eingeführt. Der Innendorn soll hierbei der inneren Umfangsfläche der Zy linderlaufbuchse stützend anliegen. Zweck des Innendorns ist, beim anschließenden Profilieren der äußeren Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse eine Deformation der Buchse durch die ange wendeten Kräfte zu vermeiden. Zugleich kann mit dem Innendorn in vorteilhafter Weise auch eine Kalibrierung der Bohrung der Zylinderlaufbuchse und eine damit einhergehende Verbesserung der Toleranzen erfolgen.
Im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Innendorn in den Hohlraum einer Zylinderlaufbuchse eingeführt. Der Innendorn soll hierbei der inneren Umfangsfläche der Zy linderlaufbuchse stützend anliegen. Zweck des Innendorns ist, beim anschließenden Profilieren der äußeren Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse eine Deformation der Buchse durch die ange wendeten Kräfte zu vermeiden. Zugleich kann mit dem Innendorn in vorteilhafter Weise auch eine Kalibrierung der Bohrung der Zylinderlaufbuchse und eine damit einhergehende Verbesserung der Toleranzen erfolgen.
Anschließend wird im zweiten Schritt die mit stützendem Innen
dorn versehene Zylinderlaufbuchse in ein erstes Umformwerkzeug
eingebracht, dessen Arbeitsflächen mit einem Kerbprofil verse
hen sind.
Ein solches Umformwerkzeug ist aus mehreren an den Arbeitsflä
chen ein Kerbprofil aufweisende Backen gebildet, die an die
Zylinderlaufbuchse bezüglich einer gemeinsamen Achse radial
zugestellt werden. Diese Backen können insbesondere in Form
teilzylindrischer Schalen vorliegen. In ihrer radial inneren
Position ist bevorzugt, wenn die Schalen mit einem geringen
Abstand aneinander angrenzen und eine im wesentlichen ge
schlossene Zylinderform beschreiben. Vorzugsweise sind dabei
mehr als zwei Backen vorgesehen. Die Backen weisen ein Profil
in Form von axial zur Zylinderlaufbuchse verlaufenden Rippen
auf. Dabei sind die Rippenzwischenräume vorzugsweise kleiner
als die Querschnittsbreite der Rippen. Ferner ist bevorzugt,
dass die Rippen und Rippenzwischenräume abgerundet sind. Je
doch können die Rippen und Rippenzwischenräume grundsätzlich
jede beliebige Querschnittsform aufweisen.
Im nächsten, dritten Schritt wird das mit einem Kerbprofil
versehene erste Umformwerkzeug an die äußere Umfangsfläche der
Zylinderlaufbuchse gepresst, wobei ein Gegenprofil in der äu
ßeren Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse erzeugt wird.
Da das Profil des ersten Umformwerkzeugs in Form axial verlau
fender Rippen vorliegt, werden in der äußeren Umfangsfläche
der Zylinderlaufbuchse als hierzu komplementäres Profil axial
verlaufende Furchen erzeugt. Die im eingepressten Profil der
Zylinderlaufbuchse die Furchen voneinander trennenden Stege,
entsprechen dabei den Zwischenräumen der Rippen im ersten Um
formwerkzeug. Ist im ersten Umformwerkzeug der Zwischenraum
benachbarter Rippen so gewählt, dass er kleiner als die Quer
schnittsbreite dieser Rippen ist, so ist im eingepressten Pro
fil der Zylinderlaufbuchse in vorteilhafter Weise die Quer
schnittsbreite der Stege geringer als die Querschnittsbreite
der Furchen.
Als nächstes, wird im vierten Schritt des erfindungsgemäßen
Verfahrens die mit stützendem Innendorn versehene, an ihrer
äußeren Umfangsfläche das Gegenprofil aufweisende Zylinder
laufbuchse in ein mit einer glatten Arbeitsoberfläche versehe
nes zweites Umformwerkzeug eingebracht.
Im fünften Schritt, schließlich, wird das mit einer glatten
Arbeitsoberfläche versehene zweite Umformwerkzeug gegen die
mit dem Gegenprofil versehen äußere Umfangsfläche der Zylin
derlaufbuchse gepresst, wobei das Gegenprofil der Zylinder
laufbuchse gestaucht und dabei in ein hinterschnittenes Profil
umgeformt wird. Im Anschluss daran, kann die hinterschnitten
profilierte Zylinderlaufbuchse aus dem zweiten Umformwerkzeug
entnommen und ohne weitere Bearbeitung in ein Kurbelgehäuse
eingegossen werden. Das zweite Umformwerkzeug besteht wie das
erste Umformwerkzeug aus mehreren radial zustellbaren Backen,
insbesondere in Form teilzylindrischer Schalen. Wie bei dem
ersten Umformwerkzeug ist bevorzugt, wenn die Backen in ihrer
radial inneren Position aneinander angrenzen und im wesentli
chen eine geschlossene Zylinderform beschreiben. Vorzugsweise
liegen bei dem zweiten Umformwerkzeug mehr als zwei Backen
vor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung werden das erste Umformwerkzeug und gegebenenfalls auch
das zweite Umformwerkzeug bei einer Temperatur oberhalb der
Umgebungstemperatur eingesetzt, wobei die Zylinderlaufbuchsen
und gegebenenfalls die Umformwerkzeuge hierzu erwärmt werden.
Hierdurch kann die Profilierung erleichtert, d. h. die zur
Profilierung eingesetzte Presskraft vermindert werden. In vor
teilhafter Weise beträgt die Temperatur der Zylinderlaufbuch
sen bei Einsatz des oder der Umformwerkzeuge 200-420°C.
Die erfindungsgemäß - rein umformtechnisch - erzeugte hinter
schnittene Profilierung der äußeren Umfangsfläche der Zylin
derlaufbuchse ermöglicht bei allen bekannten Gießarten, eine
in axialer und radialer Richtung formschlüssige, spaltfreie
und sichere Fixierung der Zylinderlaufbuchse im Kurbelgehäuse.
In vorteilhafter Weise kann durch das erfindungsgemäße Verfah
ren selbst bei sprühkompaktierten Aluminium-Silizium-
Zylinderlaufbuchsen die Anbindung im Druckgussverfahren ver
bessert werden, weil in den problematischen Bereichen, in de
nen es zu keiner metallischen Bindung kommt, eine formschlüs
sige und spaltfreie Fixierung erreicht wird. Andererseits kann
in sehr vorteilhafter Weise auch bei den langsam füllenden
Gießverfahren, wie beispielsweise Kokillenguss oder Sandguss,
eine formschlüssige, spaltfreie Fixierung erreicht werden, oh
ne die Notwendigkeit dabei die Gießparameter in kritische Be
reiche zu verlagern, die ein Durchschmelzen der Zylinderlauf
buchse wahrscheinlich machen. Ist das Profil des ersten Um
formwerkzeugs so gestaltet, dass die Rippenzwischenräume klei
ner als die Querschnittsbreite der Rippen sind, so ergeben
sich vergleichsweise dünne Hinterschneidungen, die neben dem
Formschluss in axialer und radialer Richtung auch zu einer zu
sätzlichen metallischen Bindung führen können. Der Grund hier
für liegt darin, dass die dünnen Stege des Profils der Zylin
derlaufbuchsen beim Umgießen anschmelzen und dadurch eine me
tallische Bindung mit dem Umguss ausbilden können, ohne dass
dabei die Gefahr eines Durchschmelzens auftritt. Durch die
bloße umformtechnische Profilierung der äußeren Umfangsfläche
der Zylinderlaufbuchse wird sehr materialsparend und dadurch
kostengünstig ein hinterschnittener Formschluss der Zylinder
laufbuchse mit dem Kurbelgehäuse erreicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll nun anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels weiter beschrieben werden, wobei Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen genommen wird.
Fig. 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer mit einem Innen
dorn versehenen Zylinderlaufbuchse in einem ersten Um
formwerkzeug;
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht eines vergrößerten Aus
schnittes des ersten Umformwerkzeugs von Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten
profilierten Umformwerkzeugs in Press-Stellung;
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht eines vergrößerten Aus
schnittes der Zylinderlaufbuchse mit eingepresstem Ge
genprofil von Fig. 3;
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht der mit einem Innendorn
versehenen, ein Gegenprofil aufweisenden Zylinderlauf
buchse in einem mit glatten Arbeitsflächen versehenen
zweiten Umformwerkzeug;
Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht des in Fig. 5 gezeigten
zweiten Umformwerkzeugs mit glatten Arbeitsflächen in
Press-Stellung;
Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht eines vergrößerten Aus
schnittes der Zylinderlaufbuchse mit gestauchtem Gegen
profil von Fig. 6;
Betrachten wir zunächst Fig. 1. In Fig. 1 ist die Zylinder
laufbuchse 1 mit im ersten Schritt des erfindungsgemäßen Ver
fahrens in deren Hohlraum eingeführten Innendorn 2 darge
stellt. Durch den Innendorn 2 wird die innere Umfangsfläche
des Zylinderlaufbuchse 1 gestützt. Die mit Innendorn 2 verse
hene Zylinderlaufbuchse 1 befindet sich in einem ersten Um
formwerkzeug in Form von radial zustellbaren Backen 3, die an
ihren Arbeitsflächen mit einem Kerbprofil versehen sind.
In Fig. 2 ist eine Backe 3 des Umformwerkzeugs im Detail dar
gestellt. Das Kerbprofil einer Backe 3 setzt sich aus einer
Vielzahl längs zur Zylinderachse angeordneter Rippen 4 zusam
men. Die Rippen 4 sind an ihrem oberen Ende abgerundet. Die
Rippen 4 sind durch Zwischenräume 5 voneinander getrennt, wel
che ebenfalls abgerundet sind. Der seitliche Abstand a benach
barter Rippen 4 ist so gewählt, dass er kleiner als die Quer
schnittsbreite b der Rippen 4 ist.
Fig. 3 zeigt die mit Innendorn 2 versehene Zylinderlaufbuchse
1 im ersten Umformwerkzeug, wobei die mit einem Kerbprofil
versehenen Backen 3 bezüglich einer gemeinsamen Achse radial
gegen die äußere Umfangsfläche Zylinderlaufbuchse 1 gepresst
dargestellt sind. Die Backen 3 grenzen in ihrer radial inneren
Position einander an und beschreiben im wesentlichen eine ge
schlossene Zylinderform.
In Fig. 4 ist als Ergebnis des Pressvorgangs, die Zylinder
laufbuchse 1 mit dem an ihrer äußeren Umfangsfläche einge
pressten Gegenprofil als Ausschnitt vergrößert dargestellt.
Das Gegenprofil der Zylinderlaufbuchse 1 setzt sich aus längs
zur Zylinderachse angeordneten Furchen 6 zusammen, die durch
Stege 7 voneinander getrennt sind. Aufgrund der besonderen Ge
staltung des Profils der Backen 3 des ersten Umformwerkzeugs
ergibt sich ein Gegenprofil auf der äußeren Umfangsfläche der
Zylinderlaufbuchse 1, bei dem die Querschnittsbreite c der
Stege 7 geringer ist als die Querschnittsbreite d der an die
Stege 7 angrenzenden Furchen 6.
In Fig. 5 ist die mit einem Innendorn 2 versehene, ein Gegen
profil aufweisende Zylinderlaufbuchse 1 in einem zweiten Um
formwerkzeug in Form von mit glatten Arbeitsflächen versehe
nen, bezüglich einer gemeinsamen Achse radial zustellbaren
Backen 8 dargestellt.
Fig. 6 zeigt die mit Innendorn 2 versehene und an ihrer äuße
ren Umfangsfläche ein Gegenprofil aufweisende Zylinderlauf
buchse 1 im zweiten Umformwerkzeug in Press-Stellung. Die Bac
ken 8 grenzen in ihrer radial inneren Position einander an und
beschreiben im wesentlichen eine geschlossene Zylinderform.
In Fig. 7 ist als Ergebnis des Pressvorgangs von Fig. 6, die
Zylinderlaufbuchse 1 mit dem an ihrer äußeren Umfangsfläche
gestauchten Gegenprofil als Ausschnitt vergrößert dargestellt.
Das gestauchte Gegenprofil der äußeren Umfangsfläche der Zy
linderlaufbuchse 1 setzt sich aus längs zur Zylinderachse an
geordneten hinterschnittenen Furchen 6 zusammen, welche durch
hinterschneidende Stege 7 voneinander getrennt sind. Die Zy
linderlaufbuchse 1 mit gestauchtem Gegenprofil kann aus dem
Umformwerkzeug entnommen und in ein Kurbelgehäuse eines Ver
brennungsmotors eingegossen werden.
Claims (8)
1. Verfahren zum Erzeugen eines hinterschnittenen Profils in
der äußeren Umfangsfläche von in ein Kurbelgehäuse
einzugießenden Zylinderlaufbuchsen (1) durch Umformen,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- - Einführen eines stützenden Innendorns (2) in den Hohlraum einer Zylinderlaufbuchse (1);
- - Einbringen der mit stützendem Innendorn (2) versehenen Zylinderlaufbuchse (1) in ein an seinen Arbeitsflächen mit einem Kerbprofil versehenes erstes Umformwerkzeug, welches aus mehreren Backen (3; 8) besteht, die bezüglich einer gemeinsamen Achse radial zugestellt werden, wobei die Backen (3) ein Profil in Form axial verlaufender Rippen aufweisen;
- - Pressen des ersten Umformwerkzeugs mit seinem Kerbprofil gegen die äußere Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse (1), wobei ein Gegenprofil in der äußeren Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse (1) erzeugt wird,
- - Einbringen der mit stützendem Innendorn (2) versehenen, das Gegenprofil aufweisenden Zylinderlaufbuchse (1) in ein an seinen Arbeitsflächen mit einer glatten Oberfläche versehenes zweites Umformwerkzeug, welches aus mehreren Backen (3; 8) besteht, die bezüglich einer gemeinsamen Achse radial zugestellt werden;
- - Pressen des zweiten Umformwerkzeugs gegen die mit dem Gegenprofil versehene äußere Umfangsfläche der Zylinderlaufbuchse (1), wobei das Gegenprofil der Zylinderlaufbuchse (1) gestaucht und in ein hinterschnittenes Profil umgeformt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Umformwerkzeug bei einer Temperatur
oberhalb der Umgebungstemperatur eingesetzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Temperatur der Zylinderlaufbuchse (1) 200-420°C
beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylinderlaufbuchse (1) aus Grauguss gefertigt
ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zylinderlaufbuchse (1) aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung gefertigt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Aluminiumlegierung eine gegossene oder
sprühkompaktierte, insbesondere übereutektische,
Aluminium-Siliziumlegierung verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Bohrung der Zylinderlaufbuchse (1) durch den
Innendorn (2) kalibriert wird.
8. Kurbelgehäuse, enthaltend eine oder mehrere
Zylinderlaufbuchsen mit einer durch das Verfahren nach
einem der vorhergehenden Ansprüche profilierten äußeren
Umfangsfläche.
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|---|---|---|---|---|
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| DE102004007774A1 (de) * | 2004-02-18 | 2005-09-15 | Mahle Gmbh | Laufbuchse für einen Verbrennungsmotor |
| DE112005000002B4 (de) * | 2004-03-08 | 2013-12-24 | Peak Werkstoff Gmbh | Zylinderlaufbuchse |
| DE102005027828A1 (de) * | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Mahle International Gmbh | Verfahren zum Beschichten einer Zylinderlaufbuchse |
| JP4512001B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2010-07-28 | トヨタ自動車株式会社 | シリンダライナ、シリンダブロック及びシリンダライナ製造方法 |
| JP2007016733A (ja) | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Toyota Motor Corp | シリンダライナ及びエンジン |
| US8505438B2 (en) * | 2008-12-29 | 2013-08-13 | Yoosung Enterprise Co., Ltd. | Cylinder liner and method of manufacturing the same |
| KR101509769B1 (ko) | 2009-04-02 | 2015-04-06 | 유성기업 주식회사 | 실린더라이너의 제조방법 |
| DE102009048124A1 (de) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Daimler Ag | Stahlkolben für Verbrennungsmotoren |
| CN102049660A (zh) * | 2009-11-02 | 2011-05-11 | 严方 | 防腐抗穴蚀零件加工工艺 |
| JP5572847B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-08-20 | 株式会社Moresco | シリンダライナ及びその製造方法 |
| JP2012067740A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-04-05 | Tpr Co Ltd | 鋳包用シリンダライナ |
| DE102011056942B3 (de) * | 2011-12-22 | 2013-05-29 | Magna BDW technologies GmbH | Verfahren zur Herstellung von dünnwandigen rotationssymmetrischen Bauteilen aus Aluminium oder Aluminiumlegierung |
| US10094325B2 (en) | 2014-01-28 | 2018-10-09 | ZYNP International Corp. | Cylinder liner |
| CN104653323B (zh) * | 2015-02-10 | 2018-08-21 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种轿车气缸套 |
| DE102015203033A1 (de) * | 2015-02-19 | 2016-08-25 | Magna BDW technologies GmbH | Verfahren zur Herstellung eines dünnwandigen rotationssymmetrischen Bauteils aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung |
| JP6265176B2 (ja) * | 2015-07-13 | 2018-01-24 | トヨタ自動車株式会社 | 金属素材の表面粗化装置及び表面粗化方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768290A (en) * | 1971-06-18 | 1973-10-30 | Uop Inc | Method of modifying a finned tube for boiling enhancement |
| DE2735762A1 (de) * | 1977-08-09 | 1979-02-22 | Wieland Werke Ag | Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung |
| DE19958103C1 (de) * | 1999-12-02 | 2001-03-01 | Peter Schroeck | Preßwerkzeug zum Verpressen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4944857B1 (de) * | 1970-12-28 | 1974-11-30 | ||
| JPH07305125A (ja) * | 1994-05-11 | 1995-11-21 | Nippon Light Metal Co Ltd | 内燃機関用のシリンダーライナー |
| JP3161301B2 (ja) * | 1995-02-21 | 2001-04-25 | トヨタ自動車株式会社 | 鋳ぐるみ用シリンダライナ |
| FR2755042B1 (fr) * | 1996-10-24 | 1998-12-24 | Lemforder Nacam Sa | Procede d'obtention de cannelures sur un arbre |
| US5941118A (en) * | 1997-02-11 | 1999-08-24 | Tseng; Shao-Chien | Die forging method for metallic hollow pipes |
| DE19820976A1 (de) * | 1998-05-12 | 1999-11-25 | Daimler Chrysler Ag | Zylinderlaufbüchse aus übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen und Verfahren zur Herstellung derselben |
| US6123052A (en) * | 1998-08-27 | 2000-09-26 | Jahn; George | Waffle cast iron cylinder liner |
| US6178802B1 (en) * | 1999-04-13 | 2001-01-30 | The Gates Corporation | Slotted crimping die for use in a crimping machine |
| JP3746415B2 (ja) * | 2000-06-09 | 2006-02-15 | リョービ株式会社 | シリンダブロックの製造方法 |
| DE10147219B4 (de) * | 2001-09-24 | 2004-02-26 | Daimlerchrysler Ag | Zylinderlaufbuchse einer Brennkraftmaschine |
-
2001
- 2001-10-16 DE DE10150999A patent/DE10150999C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-10-11 US US10/270,257 patent/US6748655B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-10-15 JP JP2002301171A patent/JP4203296B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3768290A (en) * | 1971-06-18 | 1973-10-30 | Uop Inc | Method of modifying a finned tube for boiling enhancement |
| DE2735762A1 (de) * | 1977-08-09 | 1979-02-22 | Wieland Werke Ag | Rippenrohr sowie verfahren und vorrichtung zu dessen herstellung |
| DE19958103C1 (de) * | 1999-12-02 | 2001-03-01 | Peter Schroeck | Preßwerkzeug zum Verpressen von rotationssymmetrischen Hohlkörpern |
Also Published As
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