CH223131A - Light metal piston made by injection molding or die casting. - Google Patents

Light metal piston made by injection molding or die casting.

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CH223131A
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CH
Switzerland
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piston
light metal
injection molding
die casting
metal piston
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German (de)
Inventor
Schmidt G M B H Karl
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Schmidt Gmbh Karl
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F3/00Pistons 
    • F02F3/0076Pistons  the inside of the pistons being provided with ribs or fins

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

  

  Nach dem Spritz- oder     Pressgnssverfahren    hergestellter     Leichtmetallkolben.       Es ist bekannt, Leichtmetall-,     insbeson-          dereAluminiumkolben    in Kokillen zu giessen.  Auf diese Weise sind     idie    meisten der gegen  wärtig benutzten Kolben hergestellt worden.  Neben dem     Kokillenguss    findet auch noch  der     Sandgu3    oder ein Giessen nur mit Sand  kernen Anwendung.

   Diese bekannten Ver  fahren sind im Laufe der Zeit derart ver  vollkommnet worden, dass sie hinsichtlich  der Herstellung einwandfreier     Gussstücke     keine Schwierigkeiten bieten, obgleich in  folge der verschieden starken     Querschnitte     Gefahr besteht, dass die gegossenen Kolben  mit     Gussfehlern    behaftet sind.  



  Eine noch bessere Beschaffenheit des  Werkstückes kann erzielt werden, wenn der  Kolben durch Schmieden oder Pressen an  gefertigt wird. Dabei wird ein     vorgeknete-          ter    Werkstoff unter einer     Friktions-    oder  hydraulischen Presse so geschmiedet, dass  insbesondere die     Ringpartie    und der Kolben  boden     Wärmefl.iessquerschnitte    aufweisen, die  einwandfrei sind.    Ein in der Fachwelt zwischen dem     Giessen     und dem Schmieden liegendes, gern benutztes  erfahren ist das Spritz- oder     Pressguss-          verfahren,    das wegen seines geringen Kosten  aufwandes den vorerwähnten Herstellungs  verfahren vorgezogen wird.

   Die Benutzung  des     Spritz-    oder     Pressgussverfahrens    für die  Herstellung von Kolben mit Wandquer  schnitten und     Wärmefliessquerschnitten,    wie  sie die durch Giessen oder Schmieden     her-          gestellten:    Kolben aufweisen, führte bisher       erfahrungsgemäss    jedoch zu keinem befrie  digenden Ergebnis. Infolge der zahlreichen       Fehlerstellen,    insbesondere der grossen     Lun-          ker    und Lufteinschlüsse, erwiesen sich die  auf diese Weise angefertigten Kolben als  vollkommen unbrauchbar.  



  Beim     Press-    oder     Spritzgussverfahren    wird  flüssiges oder     halbflüssiges    Metall in eine  stählerne Form unter sehr hohem Druck von  beispielsweise einigen 100     Atm.    und unter  Anwendung einer grossen     Geschwindigkeit     eingebracht. Dabei werden die in dem me-           tallischen    Werkstoff enthaltenen Gase mit  in das Werkstück eingeschlossen.     Lunker-          stellen,    die beim Erstarren des Werkstoffes,  das im übrigen ausserordentlich schnell vor  sich geht,     entstehen,        besitzen    im Innern  ebenfalls einen ausserordentlich starken Über  druck.

   Infolge .der hohen     Erwärmung    des  Kolbens während des Betriebes versuchen die  eingeschlossenen Gase, sich sehr stark aus  zudehnen. Der hierbei auftretende Druck  kann gegebenenfalls so gross werden, dass der  Kolben zerstört wird.  



  Es wird nun in der Praxis angestrebt,  die günstigste     Gusskörperqualität    zu errei  chen. Die letztere setzt jedoch eine ganz be  stimmte Wandstärke des Kolbens voraus.  Dabei zeigt sich aber, dass die Wärmeablei  tung wegen der in diesem Fall einzuhalten  den geringen Stärke der Querschnitte zu  gering     wird.    Daher wurde bisher zugunsten  eines grossen     Wärmefliessquerschnittes    darauf  verzichtet, eine günstige     Gusskörperqualität     zu erlangen.  



  Die Lösung der     Aufgabe    gelingt     bei     einem Leichtmetallkolben, der Rippen zur  Wärmeleitung und Verstärkung aufweist,  dadurch, dass der     Kolben    nach dem     Spritz-          oder        Pressgussverfahren    hergestellt wird und       dabei    eine     gleichmässige    Bemessung der Quer  schnitte des Bodens, der Ringpartie, des  Schaftes und der     Bolzenaugen    unter sich auf  weist. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, dass  den mechanischen und gleichzeitig auch     den,     thermischen Beanspruchungen vollauf Rech  nung getragen wird.

   Die Wärme, die nicht       über    die an sich zu dünn     bemessenen    Quer  schnitte weitergeleitet und abgeführt werden  kann, wird durch die in das Kolbeninnere  hineinragenden Rippen von den     heissesten     Stellen abgeleitet.  



  Die Figuren lassen ein Ausführungs  beispiel erkennen.  



       Fig.    1 zeigt einen Kolben im Längsschnitt  quer durch die     Kolbenbolzenaugen.            Pig.    2 stellt einen     Xolben        rechtwinklig     zum     Querschnitt    nach     Fig.    1 dar.  



       Fig.    3 veranschaulicht den gleichen Kol  ben in der Ansicht von     unten.     



  Die in den Figuren     wiedergegebenen     Kolben sind die nach dem     Spritz-    oder     Press-          gussverfahren        gewonnenen        Rohlinge.    Für die  Bearbeitungszugabe sind allseitig nur wenige       Zehntelmillimeter        vorgesehen.,        so    dass durch  spanabhebende     Nacharbeit    eine     wesentliche     Veränderung der     Querschnitte    nicht mehr  erfolgt.  



  Der Kolbenboden a, die Ringpartie b so  wie die     Kolbenbolzenaugen    c sind in ihren       Querschnitten        unter    sich     wenigstens    ange  nähert     überall    gleich dick, jedoch wesentlich  schwächer     gehalten    als bei durch Guss oder  Schmieden hergestellten Kolben. Durch die  Rippen d werden die     Kolbenbolzenaugen    ge  genüber dem Kolbenboden abgestützt.

   Die  Rippen e dienen nicht nur zur     Versteifung    des       Kolbenbodens,    sondern auch gleichzeitig zur  Abführung der vom     Kolbenboden.    aufgenom  menen Wärme und Abgabe     derselben    an die  Ringpartie     bezw.    an die     Luft.    Den Verlauf  der Rippen d und e vom Kolbenboden  zur Ringpartie zeigt die     Fig.    3 besonders  deutlich.  



  Die Rippen     selbst    können beliebig gestal  tet sein. Hierfür ist nicht nur die     mecha-          nische    Festigkeit, insbesondere die Verstei  fung und die     Wärmeabführung    massgebend,  sondern auch noch die günstigste Herstel  lungsart des erforderlichen     Pressgusswerk-          zeuges.  



  Light alloy pistons manufactured using the injection or press-molding process. It is known to cast light metal, in particular aluminum, pistons in molds. This is how most of the pistons in use today have been made. In addition to chill casting, sand casting or casting only with sand cores is also used.

   These known Ver drive have been so perfected over time that they do not offer any difficulties in terms of the production of flawless castings, although as a result of the different thick cross-sections there is a risk that the cast pistons are affected by casting defects.



  An even better quality of the workpiece can be achieved if the piston is manufactured by forging or pressing. A pre-kneaded material is forged under a friction or hydraulic press in such a way that, in particular, the ring belt and the piston base have perfect heat flow cross-sections. In the specialist world between casting and forging, one that is often used and experienced is the injection or press casting process, which is preferred to the aforementioned manufacturing process because of its low cost.

   However, experience has shown that the use of injection molding or compression molding for the production of pistons with wall cross-sections and heat flow cross-sections, such as those produced by casting or forging, has not led to any satisfactory result. As a result of the numerous flaws, especially the large voids and air pockets, the pistons made in this way proved to be completely unusable.



  In the press or injection molding process, liquid or semi-liquid metal is converted into a steel mold under very high pressure of, for example, a few 100 atm. and introduced using a great speed. The gases contained in the metallic material are included in the workpiece. Blowholes, which arise when the material solidifies, which otherwise takes place extremely quickly, also have an extremely strong overpressure inside.

   As a result of the high heating of the piston during operation, the enclosed gases try to expand very strongly. The pressure occurring here can possibly become so great that the piston is destroyed.



  In practice, efforts are now being made to achieve the cheapest cast body quality. The latter, however, requires a very specific wall thickness of the piston. This shows, however, that the heat dissipation is too small because of the small thickness of the cross-sections to be observed in this case. Therefore, in favor of a large heat flow cross-section, the aim of achieving a favorable cast body quality has been dispensed with so far.



  The solution to the problem is achieved with a light metal piston that has ribs for heat conduction and reinforcement in that the piston is manufactured using the injection or pressure molding process and the cross-sections of the base, the ring section, the shaft and the bolt eyes are evenly dimensioned points to. This ensures that the mechanical and, at the same time, the thermal loads are fully taken into account.

   The heat that cannot be passed on and dissipated via the cross-sections, which are too thin per se, is dissipated from the hottest points by the ribs protruding into the interior of the piston.



  The figures show an execution example.



       Fig. 1 shows a piston in a longitudinal section across the piston pin bosses. Pig. 2 shows a piston at right angles to the cross section according to FIG.



       Fig. 3 illustrates the same Kol ben in the view from below.



  The pistons shown in the figures are the blanks obtained by the injection or compression molding process. Only a few tenths of a millimeter are provided on all sides for the machining allowance, so that there is no longer any significant change in the cross-sections due to reworking.



  The piston crown a, the ring belt b as well as the piston pin bosses c are at least approximately the same thickness everywhere in their cross-sections, but kept much weaker than in pistons made by casting or forging. The gudgeon pin bosses are supported by the ribs d in relation to the piston crown.

   The ribs e not only serve to stiffen the piston crown, but also at the same time to remove the from the piston crown. absorbed heat and delivery of the same to the ring belt BEZW. to the air. The course of the ribs d and e from the piston crown to the ring belt is shown particularly clearly in FIG.



  The ribs themselves can be designed as desired. For this, not only the mechanical strength, in particular the stiffening and the heat dissipation, is decisive, but also the cheapest method of manufacturing the required die-casting tool.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Leichtmetallkolben mit Rippen, die zur Wärmeleitung und Verstärkung dienen, da durch gekennzeichnet, dass der Kolben nach dem Spritz- oder Pressgussverfahren her gestellt ist und eine gleichmässige Bemessung der Querschnitte des Bodens, der Ringpartie, des Schaftes und der Bolzenaugen unter sich aufweist. PATENT CLAIM: Light metal pistons with ribs, which are used for heat conduction and reinforcement, as characterized in that the piston is made using the injection or compression molding process and has a uniform dimensioning of the cross sections of the base, the ring section, the shaft and the bolt eyes below.
CH223131D 1940-11-29 1941-11-14 Light metal piston made by injection molding or die casting. CH223131A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007110055A1 (en) * 2006-03-25 2007-10-04 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine
WO2009071354A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-11 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Cast piston having supporting ribs, and method for the production of such a piston

Cited By (3)

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WO2007110055A1 (en) * 2006-03-25 2007-10-04 Mahle International Gmbh Piston for an internal combustion engine
WO2009071354A1 (en) * 2007-12-06 2009-06-11 Federal-Mogul Nürnberg GmbH Cast piston having supporting ribs, and method for the production of such a piston
US8662049B2 (en) 2007-12-06 2014-03-04 Federal-Mogul Nurnberg Gmbh Cast piston having supporting ribs, and method for the production of such a piston

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