DE2856055A1

DE2856055A1 - Verfahren zur herstellung von gehaerteten ringnutenflanken in oberteilen aus eisenhaltigem material fuer kolben von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2856055A1
Application number: DE19782856055
Authority: DE
Inventors: Hagen Hummel; Lothar Dipl Ing Wiemann
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1978-12-23
Filing date: 1978-12-23
Publication date: 1980-07-03
Also published as: DE2856055C2

Description

Verfahren zur Herstellung von gehärteten Ringnuten-
flanken in Oberteilen aus eisenhaltigem Material fiir Kolben von Verbrennungsmotoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nach dem derzeitigen Stand der Technik werden die Flanken der Ringnuten an dem bis auf ein geringes Aufmaß fertig bearbeiteten Kolbenoberteil meist induktiv gehärtet. Bei dieser Art der Härtung läßt sich eine Verformung des Kolben-Ober teiles, insbesondere am Außenmantel des Oberteiles nicht ganz vermeiden. Es ist also stets eine Nachbearbeitung zumindest des Außenmantels des Kolben-Oberteiles erforderlich. Eine solche Nacharbeit ist, da die Nutenflanken bis zum Außenmantel hinaus gehärtet sind und aus technischen Gründen auch sein müssen,nur durch Schleifen möglich.
Eine spanabhebende Bearbeitung durch Schneidwerkzeuge, wie z.B.
Drehmeißel ist dagegen wegen der in den Außenmantel ragenden Härtezonen in den Ringnutenbereichen ausgeschlossen.
Das erforderliche Schleifen ist jedoch dann sehr aufwendig, wenn der Außenmantel nicht eine Zylindermantelfläche ist, sondern eine davon abweichende ballige und/oder ovale Mantelform aufweist. In diesen Fällen wird entweder eine Schleifscheibe benötigt, die die dem Kolbenoberthil am Außenmantel aufzubringende Form negativ enthält oder es ist ein Kopierschleifen erforderlich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Härten der Ringnutenflanken bei den eingangs genannten Kolben-Oberteilen zu finden, das eine spanabhebende Fertigbearbeitung des Kolben-Oberteiles durch Schneidwerkzeuge wie insbesondere durch einen Drehmeißel ermöglicht, ohne daß sich hieran noch ein Schleifen des Kolben-Oberteiles anschließen muß.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Vorgehen nach den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten.
Bei diesem Verfahren wird die Breite des radialen Flankenaußenbereiches, der erst nach dem Flankeninnenbereich gehärtet wird, so klein gewählt, daß gerade noch so viel Material vorhanden ist, um eine spanabhebende Bearbeitung des Außenmantels des Kolben-Oberteiles mit einem Schneidwerkzeug zu ermöglichen, ohne mit dem Werkzeug an den gehärteten Nutenbereich zu stoßen Die zum Härten erforderliche Wärmebehandlung wird mit Hilfe eines Elektronenstrahles durchgefiihrt.
Nachfolgend wird ein Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren angegeben.
Ein Kolben-Oberteil aus Stahl mit einer Form gemäß den gegenständlichen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 hatte einen Außendurchmesser von 300 mm. Der Außenmantel wies in Kolbenlängsrichtung eine konisch-ballige Form auf. Die Toleranzen in bezug auf den Außendurchmesser betragen über den größten Teil der Höhe des Kolben-Oberteiles etwa 10 - 30 pm.
Durch ein Härten der Ringnutenflanken mit einer Einhärtungstiefe von ca. 1 mm über den gesamten radia-1)en'ereich der Nutenflanken mit dem Elektronenstrahlverfahren oder durch induktive Wärmeeinbringung treten an dem Außenmandel Durchmesserveränderungen von ca. 100 um auf. Die durch das Härten bedingte Formänderung des Außenmantels ist also erheblich größer als die zulässige Formtoletranz des Kolben-Oberteiles in diesem Bereich. Dies macht deutlich, daß bei dem bisher üblichen Härten der Ringnutflanken in einem Zuge nur eine Fertigbearbeitung des Außenmantels bei Vorhandensein von bereits gehärteten Bereichen an den Ringnuten möglich ist.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die Ringnutenflanken zunächst nicht bis ganz zur Lauffläche hin gehärtet werden, stellt sich die auf die zum Härten erforderliche Wärmebehandlung zuriickgehende Formveränderung am Außenmantel des Kolben-Ober teiles bereits beim Härten des iiberwiegenden Nutenflankenbereiches ein. Denn der zunächst ungehärtet bleibende Nutenaußenbereich kann geringer als 1 mm bezogen auf den Radius des Kolben-Ober teiles gehalten werden. Das Kolben-Oberteil läßt sich nun leicht mit den bis kurz vor den AußenrantL reichenden gehärteten Nutenflanken spanabhebend mit einem Drehmeißel fertig bearbeiten.
Das anschließende Härten der dann im Außenbereich der Nutenflanken noch verbleibenden zunächst ungehärteten Flächen bewirkt dann keine die obengenannten Toleranzen der Außenmantelform überschreitenden Formveränderungen mehr. Der Grund hierfür liegt ganz einfach darin, daß die zum Härten der äußerst schmalen Rest zone in das Kolben-Oberteil einzubringende Wärmeenergie in bezug auf das diese Härtungszone umgebende Material des Kolben-Ober teiles relativ so gering ist, daß sie nicht geeignet ist, eine über die zulässigen Toleranzen hinausgehende Verformung zu bewirken.

Claims

ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von gehärteten Ringnutenflanken im Oberteil aus eisenhaltigem Material fiir mehrteilige Kolben von Verbrennungsmotoren, wobei das Oberteil den Boden und die Ringpartie des Kolbens bildet und die Ringpartie das Kolbenunterteil faßreifenartig umfaßt und wobei die Flanken der Ringnuten durch lokale Wärmebehandlung bis zum Außenmantel des Kolbenoberteiles hinaus gehärtet werden, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) die Flanken der Ringnuten werden zur Härtung in einen innen- und einen außenliegenden Ringflächenbereich ("Flankeninnen-" bzw. "Flankenaußenbereich") aufgeteilt, b) die radiale Breite des Flankenaußenbereiches ist im Vergleich zu der Breite des Flankeninnenbereiches um ein Vielfaches kleiner, c) die Härtung der beiden Bereiche erfolgt in zwei zeitlich voneinander getrennten Wärmebehandlungen, wobei zuerst der Flankeninnenbereich gehärtet wird.

d) zwischen dem Härten des Flankeninnenbereiches und des Flankenaußenbereiches erfolgt eine spanabhebende Fertigbearbeitung des Außenmantels des Kolbenbodens durch ein Schneidwerkzeug.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die radiale Breite des Flankenaußenbereiches nur gerade so groß ist, daß beim Fertigbearbeiten des Außenmantels des Kolbenoberteiles der zuerst gehärtete Flankeninnenbereich mit Sicherheit noch nicht vom spanabhebenden Werkzeug beriihrt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i chn e t ,daß zumindest die zum Härten des Flankenaußenbereiches erforderliche Wärmeenergie mittels eines Elektronenstrahles aufgebracht wird.