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Verfahren zum Pressen von-Motorkolben Es ist bekannt, zur Erhöhung
der Betriebssicherheit in hochbeanspruchte und gegebenenfalls infolge besonderer
Umstände überlastete Motoren gepreßte Motorkolben einzubauen, weil das Gefüge solcher
Kolben sowohl bezüglich der Festigkeitseigenschaften als auch des Wärmeflusses bessere
Betriebsergebnisse als das Gefüge gegossener Kolben erwarten läßt.
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Nun ist es vielfach notwendig, bei derartigen Kolben im Bereiche der
Bolzennaben oder unterhalb der Bolzennaben Ölabstreifringe einzusetzen und womöglich
zusätzlich eine Verstärkung des offenen Kolbenrandes vorzunehmen. Dadurch müssen
im Kolbeninnern rinb vulstartige Vorsprünge und dementsprechende Hinterschneidungen
vorgesehen werden.
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Die Herstellung derartiger Kolben brachte seither bei den üblichen
Verfahren Schwierigkeiten und Unzulänglichkeiten mit sich, deren Behebung Aufgabe
der Erfindung ist.
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Nach einem .der bekannten Verfahren wird ein Kolbenrohling mit sehr
starken Mantelwandungen vorgepreßt und die endgültige Gebrauchsform durch Ausfräsungen
innerhalb des Kolbens erreicht. Um das Gewicht des Kolbens herabzusetzen, mußten
auch außen im Bereich der Bolzennaben Freiflächen herausgefräst werden, da die Ausfräsungen
im Inneren des Kolbens wegen der Fräserform und des Fräserkopfes nicht ganz bis
an die Bolzennaben herangeführt werden können.
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Zü dem bei dieser Art der Kolbenfertigung sich ergebenden Wbrkstoff-#erlust
und großen Zeitaufwand kommt noch folgender Nachteil hinzu. Infolge des auf die
ganze Länge des Kolbens in axialer Richtung gehenden Faserverlaufes ergeben sich
an den Nutenflanken der einzustechenden Ölringnut @ Wärmestauungen, da der Wärmefluß
jeweils in Faserrichtung erfolgt. Auch müssen die Abmessungen des .den Ringnutengrund
darstellenden Ringwulstes stärker gehalten werden, weil auch an der Stelle des gefährlichen
Ouerschnittes der längsgerichtete #Faserverlauf ein Zu-Bruch-Gehen des Kolbens an
dieser Stelle begünstigt, weil der Faserverlauf unterbrochen ist. Eine Verstärkung
der Wandungen ist aber wegen der damit verbundenen Gewichtserhöhung unerwünscht.
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Ein anderes Herstellungsverfahren von Kolben mit nach innen gerichteten
Ringwülsten besteht darin, mittelst eines Druckwerkzeuges in radialer Richtung auf
den Kolbenmantel einzuwirken und hierbei durch Eindrücken der Nut den wulstartigen
Nutengrund zu erzeugen. Dieses Verfahren hat folgende Nachteile: Zunächst ist es
notwendig, den Kolben und Gegenhaltewerkzeug oder aber das Drückw
erkzeug
umlaufcit zu lassen. Mit Rücksicht auf die notwendigen hohen Drücke wird dabei das
Aufspannen des Kolbens und des Gegenhaltewerkzeuges besonders schwierig. Außerdem
kann das Druckwerkzeug nicht so schmal gehalten werden, wie es die verhältnismäßig
geringe axiale Höhe normaler Ölabstreifringe erfordern würde. Von wesentlicher Bedeutung
aber ist, daß sich der Kolbenwerkstoff beim Eindrücken der Ringnut nach innen hinsichtlich
seiner Wandstärke infolge Streckung verringert, ohne daß eine Möglichkeit besteht,
hier Abhilfe zu schaffen und am Nutengrund die gewünschten Abmessungen vorzusehen.
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Während es bisher nur bekannt ist, am offenen Kolbenrand von Motorkolben
durch Stauchen Verdickungen entstehen zu lassen, besteht das - erfindungsgemäße
Verfahren darin, daß der Wulst zur Aufnahme der ölringnut im Abstand vom Schaftende
durch Stauchen erzeugt wird.
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In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann gleichzeitig
mit dem Ringwulst für die Ölringnut am offenen Kolbenrand eine an sich bekannte
Ringrippe zur - Verstärkung dieses Randes erzeugt werden.
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Das neue Verfahren macht es möglich, die Wandstärken des Preßlings
in dem für den Fertigkolben gewünschten Ausmaß zu halten und jegliches Nachfräsen
von Hinterschneidungen zu vermeiden, wobei eine vorteilhafte Gewichtserleichterung
gegenüber den gefrästen Kolben erzielbar ist. Außerdem ergibt sich der Faserverlauf
im Bereiche des Ringwulstes derart, daß nach Einstechen der Ölringnut einerseits
der Wärmefluß um diese Nut herum gesichert, andererseits eine erhebliche Steigerung
der Widerstandsfähigkeit des gefährlichen Querschnittes in der Ebene deg- Nutengrundes
gewährleistet wird.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand des erfindungsgemäßen Verfahrens
in Vergleichsstellung zur Herstellung einer der bekanntesten seitherigen Kolbenausführungen
beispielsweise veranschaulicht.
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Abb. i zeigt in schaubildlicher Darstellung einen gepreßten Flugmotorkolben,
bei welchem die nach innen ragenden gewünschten Vorsprünge durch Hinterfräsen hergestellt
sind.
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Abb. 2 zeigt einen erfindungsgemäß leergestellten längs durchschnittenen
Kolbenrohling mit unterhalb .der Bolzennaben vorgesehenem Ringwulst und einer Ringverstärkung
am offenen Kolbenrande.
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Abb. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab den Faserverlauf in einem Kolbenmantel
mit einer cÖlringnut, die in einen durch I-Iinterfräsungctt hergestellten Wulst
eingeschnitten ist.
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Abb.-l zeigt einen teilweisen Längsschnitt des Mantels eines Kolbens
nach Abb.2 in vergrößertem Maßstab und den sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
ergebenden Faserverlauf.
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Der mit i bezeichnete Kolben bekannter Ausführung ist innerhalb der
sich zwischen den Bolzennaben 2 erstreckenden Mantelteile 3 mit Ausfräsungen ,4
versehen, .die jedoch nicht bis an die Nabenseitenflächen 5 herangeführt werden
können. Durch die Ausfräsungen .I entstehen an der Innenwandung der Ringwulst 6,
der notwendig ist, um in der Mantelwandung eine Ölringnut anbringen zu können. Die
Forderung nach Gewichtsverringerung zwingt dazu, am äußeren Umfange des Kolbens
im Bereiche der Bolzennaben «eitere Ausfräsungen 8 vorzusehen.
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Wie aus Abb.2 ersichtlich ist, die einen fertig gepreßten Kolbenrohling
darstellt, können durch das erfindungsgemäße Verfahren neben Ringwülsten 6 auch
noch Verstärkungsrippen 9 am Kolbenbodenrand erzielt werden, ohne daß eiii Hinterfräsen
der Kolbeninnenfläche notwendig wäre.
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In Abb.3 ist in strichpunktierten Linien angedeutet, wie sich die
Mantelwandung bei den seither bekannten gepreßten Kolben nach dem Pressen darstellt
und wie der Faserverlauf in bezug auf die Stelle an der wulstartigen Verstärkung
ist. Auch in Abb. a zeigt die strichpunktierte Linie den Kolbenmantel nach dem ersten
Preßgang, während die ununterbrochenen Linien für den fertigen Rohling gelten. Der
Faserverlauf ist im Gegensatz zu Abb. 3 völlig der endgültigen Formgebung_angepaßt,
was insbesondere in bezug auf den gefährlichen Querschnitt nach Linie A-A und hinsichtlich
eines ununterbrochenen Wärmeflusses wichtig ist.