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DE1138301B - Inlay ring for a light metal piston for internal combustion engines to be produced by die pressing - Google Patents

Inlay ring for a light metal piston for internal combustion engines to be produced by die pressing

Info

Publication number
DE1138301B
DE1138301B DESCH27572A DESC027572A DE1138301B DE 1138301 B DE1138301 B DE 1138301B DE SCH27572 A DESCH27572 A DE SCH27572A DE SC027572 A DESC027572 A DE SC027572A DE 1138301 B DE1138301 B DE 1138301B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ring
piston
internal combustion
combustion engines
light metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DESCH27572A
Other languages
German (de)
Other versions
DE1849344U (en
Inventor
Dipl-Ing Friedrich Wil Rabenau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Schmidt GmbH
Original Assignee
Karl Schmidt GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Schmidt GmbH filed Critical Karl Schmidt GmbH
Priority to DESCH27572A priority Critical patent/DE1138301B/en
Priority to GB891261A priority patent/GB906855A/en
Publication of DE1138301B publication Critical patent/DE1138301B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02Local etching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/18Making machine elements pistons or plungers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009Cylinders, pistons
    • B22D19/0027Cylinders, pistons pistons

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

BlBiLlOTHEK
f DES DEUTSCHEM ) VpATEJJTAMTES J
LIBRARY
f OF THE GERMAN VpATEJJTAMTES J

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDERNOTICE THE REGISTRATION ANDOUTPUTE

auslegeschrift: 18. OKTOBER 1962 Publication: OCTOBER 18, 1962

Die Erfindung bezieht sich auf einen Einlagering, der in einem Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen eingegossen wird. Der Ring befindet sich im Kolbenkopf hinter den Kolbenringnuten oder auch noch oberhalb derselben und dient zur Erzeugung eines Hohlraumes für das Kühlmittel. Der Leichtmetallkolben wird aus einem Gußrohling durch Umformen mittels Gesenkpressen hergestellt.The invention relates to an insert ring in a light metal piston for internal combustion engines is poured. The ring is located in the piston head behind the piston ring grooves or else still above the same and serves to create a cavity for the coolant. The light alloy piston is produced from a cast blank by forming by means of die presses.

Bei gesenkgepreßten Kolben ist es bekannt, den Hohlraum von außen spangebend herauszuarbeiten und nachträglich ein Abdeckstück anzuschweißen oder aufzuschrumpfen. Diese Maßnahmen liefern jedoch keine sichere Abdichtung, weil das Abdeckstück unter der Einwirkung der thermischen Wechselbelastung entweder reißen oder locker werden kann.In the case of die-pressed pistons, it is known to work out the cavity from the outside by cutting and subsequently welding or shrinking on a cover piece. Deliver these measures however, no secure seal, because the cover piece under the influence of thermal Alternating stress can either tear or become loose.

Ein nicht vorbekannter Vorschlag geht dahin, einen massiven Ringkörper dort mit einzugießen, wo der Hohlraum entstehen soll. Dieser Einlagering hat die Höhe des Hohlraumes, aber nur eine geringe Wanddicke und besteht aus einem Werkstoff, der mit dem des Gußstückes nicht verschweißt. Der Gußrohling wird dann gesenkgepreßt. Danach wird der Einlagering von außen angebohrt und der Preßling erwärmt. Der Hohlraum wird hierauf durch Auf weiten des Spaltes zwischen dem Einlagering und dem Werkstoff des Preßlings mittels einer unter Druck stehenden Flüssigkeit oder eines Gases erzeugt. Der Einlagering braucht nicht entfernt zu werden. Die Durchführung eines solchen Aufweitverfahrens erfordert jedoch das Anschließen besonderer Zu- und Ableitungsmittel nebst Vorrichtungen, wie Pumpenaggregate und Meßinstrumente. Daraus erwachsen hohe Herstellungskosten des Kolbens.A not previously known proposal is to pour a massive ring body where the Cavity should arise. This insert ring has the height of the cavity, but only a small wall thickness and consists of a material that does not weld to that of the casting. The cast blank is then die-pressed. Then the insert ring is drilled from the outside and the compact is heated. The cavity is thereupon by widening the gap between the insert ring and the material of the Generated compacts by means of a pressurized liquid or a gas. The insert ring needs not to be removed. However, the implementation of such an expansion process requires connection special supply and discharge means together with devices such as pump units and measuring instruments. This results in high manufacturing costs for the piston.

Weiterhin ist es z. B. für das Herstellen von Gasturbinenschaufeln bekannt, in einen Rohling eine massive Einlage einzugießen, die eine sich anschließende Warmverformung mitmacht. Der Füllstoff wird dann durch Ätzen entfernt. Das Herausätzen einer massiven Einlage in Form eines in sich geschlossenen Ringes vom Querschnitt eines Kühlmittelhohlraumes wäre jedoch mit einem nicht tragbaren Zeit- und Stoffaufwand verbunden.Furthermore, it is z. B. for the manufacture of gas turbine blades known to pour a massive insert into a blank, which is followed by a Takes part in hot forming. The filler is then removed by etching. Etching out a massive insert in the form of a self-contained ring with the cross section of a coolant cavity would, however, involve an unsustainable expenditure of time and resources.

Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, als Einlagering einen hohlen Ring zu wählen, der hinsichtlich seines Querschnittes dem herzustellenden Ringhohlraum angepaßt ist. Die erforderliche Oberfläche des ringförmigen Kühlmittelraumes ist auf einfache Weise durch Herausätzen des metallischen Werkstoffes des Hohlringes, z. B. durch Salpetersäure, zu erreichen. Der Ätzflüssigkeit ist die Möglichkeit gegeben, durch den Ringraum zu fließen und Einlagering für einen durch Gesenkpressen herzustellenden LeichtmetallkolbenTherefore, it is proposed according to the invention to choose a hollow ring as the insert ring, which with regard to its cross section is adapted to the ring cavity to be produced. The required surface of the annular coolant space is easy by etching out the metallic Material of the hollow ring, for. B. by nitric acid to achieve. The etchant is the option given to flow through the annulus and insert ring for one by die pressing light metal pistons to be produced

für Brennkraftmaschinenfor internal combustion engines

Anmelder:
Karl Schmidt G.m.b.H.,
Applicant:
Karl Schmidt GmbH,

Neckarsulm (Württ.),
Christian-Schmidt-Str. 10
Neckarsulm (Württ.),
Christian-Schmidt-Str. 10

Dipl.-Ing. Friedrich Wilhelm Rabenau,Dipl.-Ing. Friedrich Wilhelm Rabenau,

Neckarsulm (Württ.),
ist als Erfinder genannt worden
Neckarsulm (Württ.),
has been named as the inventor

dort umzulaufen, so daß allseitig der Werkstoff des Hohlringes entfernt werden kann.to run around there so that the material of the hollow ring can be removed on all sides.

Damit beim Eingießen des Einlageringes dessen Lage in axialer Richtung genau eingehalten wird, sind die Abmessungen des Ringes so zu wählen, daß die Querschnittfläche seiner Wandung sich zu seinem gesamten Flächenquerschnitt wie das spezifische Gewicht des Kolbenwerkstoffes zu dem spezifischen Gewicht des Ringes verhält. Das Gewicht des Einlageringes soll, mit anderen Worten, gleich dem Gewicht eines Vollringes von gleichem Gesamtquerschnitt aus dem Kolbenwerkstoff sein. Wird beispielsweise der Einlagering aus Eisen gefertigt, so muß das vorerwähnte Querschnittsverhältnis sich wie 2,7 zu 7,9 verhalten. Der Hohlring kann auch z. B. aus Kupfer bestehen.So that when the insert ring is poured in, its position in the axial direction is precisely maintained to choose the dimensions of the ring so that the cross-sectional area of its wall becomes his total area cross-section such as the specific weight of the piston material to the specific weight of the ring behaves. In other words, the weight of the insert ring should be equal to the weight of a full ring of the same overall cross-section made of the piston material. For example, if the Inlay ring made of iron, the aforementioned aspect ratio must be 2.7 to 7.9 behavior. The hollow ring can also, for. B. made of copper.

Um das atmosphärische Gleichgewicht des luftdicht abgeschlossenen Hohlringes bei der Schmelztemperatur des Kolbenwerkstoffes herzustellen, soll erst bei dieser der eingeschlossene Luftinhalt den Raumdruck ergeben. Durch die Herstellung des atmosphärischen Gleichgewichtes soll ein Überdruck im Hohlraum des Ringes und ein Aufreißen des letzteren beim Umgießen verhindert werden.About the atmospheric equilibrium of the hermetically sealed hollow ring at the melting temperature of the piston material, the enclosed air content should only produce the room pressure at this point result. The creation of atmospheric equilibrium should create an overpressure in the cavity of the ring and tearing of the latter when pouring can be prevented.

Die im Ringkörper befindliche Luft läßt sich durch Anbringen einer kleinen Bohrung und Erwärmen des Ringes bis oberhalb des Schmelzpunktes des Kolbenwerkstoffes entfernen.The air in the ring body can be removed by making a small hole and heating the Remove the ring to above the melting point of the piston material.

Die Erwärmungstemperatur kann beispielsweise 700° C betragen. Zur Überprüfung des atmosphärischen Gleichgewichtes wird ein verdampfender Stoff,The heating temperature can be 700 ° C., for example. To check the atmospheric Equilibrium becomes an evaporating substance,

209 677/118209 677/118

wie z.B. Paraffin, in den Ring eingebracht. Bei der Erwärmung wird der sich bildende Dampf und dessen Pfeifton wahrnehmbar, der bis zum Eintreten des Gleichgewichtszustandes anhält. Alsdann wird die Öffnung des Hohlringes verschlossen.such as paraffin, introduced into the ring. When heated, the steam and its Whistling sound perceptible, which lasts until equilibrium is reached. Then the Opening of the hollow ring closed.

Es besteht weiterhin die Möglichkeit, zur Vermeidung einer Deformation des Einlageringes während des Gesenkpreßvorgangs den Hohlraum mit Kolophonium oder Zink oder einem anderen leicht schmelzbaren Stoff auszufüllen, dessen Schmelzpunkt unter dem des Aluminiums liegt. Nachdem der Preßvorgang beendet worden ist, wird der Hohlraum des Ringes von außen angebohrt und der Kolben auf die Schmelztemperatur des im Hohlraum eingebrachten Stoffes erwärmt, so daß dieser ausfließen kann.There is also the possibility of avoiding deformation of the insert ring during During the swaging process, fill the cavity with rosin or zinc or some other easily fusible To fill in material with a melting point below that of aluminum. After the pressing process has been completed, the cavity of the ring is drilled from the outside and the piston is brought to the melting temperature of the substance introduced into the cavity is heated so that it can flow out.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: 1. Einlagering, der in einen durch Gesenkpressen zu einem Leichtmetallkolben für Brennkraftmaschinen umzuformenden Gußrohling zum Erzeugen eines ringförmigen Hohlraumes für das Kühlmittel im Kolbenkopfteil an der gewünschten Stelle hinter den späteren Nuten für die Dichtungsringe mit eingegossen wird, dadurch ge kennzeichnet, daß er ein dem Querschnitt des Ringhohlraumes angepaßter hohler Ring aus wegätzbarem Stoff ist.1. Inlay ring, which is cast into a cast blank to be formed into a light metal piston for internal combustion engines to create an annular cavity for the coolant in the piston head part at the desired location behind the later grooves for the sealing rings, characterized in that it has a cross-section of the ring cavity is adapted hollow ring made of fabric that can be etched away. 2. Einlagering nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sein Gewicht einem massiven Ring von gleichem Gesamtquerschnitt aus dem Kolbenwerkstoff entspricht.2. insert ring according to claim 1, characterized in that its weight is a massive Ring of the same overall cross-section from the piston material corresponds. 3. Einlagering nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein eingeschlossener Luftinhalt erst bei der Schmelztemperatur des Kolbenwerkstoffes den Raumdruck ergibt.3. insert ring according to claim 1 and 2, characterized in that its enclosed air content the room pressure only results at the melting temperature of the piston material. 4. Einlagering nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einem Stoff, dessen Schmelzpunkt unter 500° C liegt, ausgefüllt ist.4. insert ring according to claim 1 to 3, characterized in that it with a substance whose Melting point is below 500 ° C, is filled in. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 056 908.
Considered publications:
German patent specification No. 1 056 908.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1127181.
Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1127181.
© 209 677/118 10.62© 209 677/118 10.62
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1262071B (en) * 1965-03-13 1968-02-29 Mahle Kg Pistons for internal combustion engines with an annular cavity in the area of the annular zone
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DE1056908B (en) 1956-06-20 1959-05-06 Wiggin & Co Ltd Henry Process for the production of elongated metal bodies with longitudinal cavities, in particular of gas turbine blades
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