EP1515816B1

EP1515816B1 - Verfahren zur herstellung eines gekühlten ringträgers

Info

Publication number: EP1515816B1
Application number: EP03760565A
Authority: EP
Inventors: Eberhard Bubeck
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: JP2005535833A; BR0312038B1; US7356925B2; US20060151573A1; BR0312038A; DE50301437D1; KR101004883B1; JP4169740B2; WO2004000489A1; EP1515816A1; KR20050063753A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus dem Stand der Technik ist es allgemein bekannt, bei im Gießverfahren herzustellenden Kühlkanalkolben den hierbei vorgesehenen Kühlkanal als gepressten Salzkern vorzuformen und über Pinolen in der Gießform zu befestigen, bevor die Schmelze in die Gießform eingefüllt wird. Um diesen Kühlkanal derart anzuordnen, dass ein thermisch besonders belasteter Ringträger hierdurch bevorzugt gekühlt wird, wird in der französischen Patentschrift 2.044.242 ein Ringträger für den Kolben eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, der auf seiner Innenseite eine nach unten offene Ausnehmung aufweist. Diese Ausnehmung wird zunächst mit einem gut auflösbaren Material gefüllt, bevor der Ringträger, ohne zuvor in ein Alfinbad eingetaucht worden zu sein, in die Gussform für einen Kolben gelegt wird, wonach durch Einfüllen von flüssigem Metall in die Gussform der Kolben hergestellt wird. Dadurch, dass hierbei das Alfinieren des Ringträgers unterbleibt, ergibt sich bei dem bekannten Verfahren keine ausreichend feste Bindung zwischen dem Ringträger und dem gegossenen Kolben, sodass bei der Benutzung des aus dem Stand der Technik bekannten Kolbens in einem Verbrennungsmotor Funktionsprobleme zu erwarten sind.

Im Anschluss daran wird das Material mittels einer geeigneten Flüssigkeit aufgelöst und aus der Ausnehmung des Ringträgers entfernt, sodass sich hierbei im Kolben ein Kühlkanal ergibt. Dem genannten Stand der Technik sind keinerlei Angaben zu entnehmen, welcher Art das Material ist, das in die Ausnehmung gefüllt wird, und mit welcher Flüssigkeit dieses Material auflösbar ist. Zudem hat das aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung eines Kühlkanalkolbens den Nachteil, dass sich bei einem einfachen Füllen der Ausnehmung zwischen der Wandung der Ausnehmung und dem dabei verwendeten Material Hohlräume bilden können, die beim anschließenden Gießen des Kühlkanalkolbens mit der Metallschmelze gefüllt werden, wodurch sich der Querschnitt des gebildeten Kühlkanals verringert.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Ringträgers mit einem Kühlkanal insoweit zu verbessern, dass es auf einfache Weise ausführbar ist, und dass es die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Dieses Problem wird mit einem Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers mit den Merkmalen nach dem Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Dadurch, dass hierbei die auf dem Ringträgerrücken eingearbeitete Eindrehung als Form dient, in die das Salzgranulat zur Bildung eines Salzkernes eingepresst wird, nimmt der Salzkern genau die Form der Eindrehung an, sodass sich keinerlei Hohlräume zwischen Salzkern und Eindrehung bilden können.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird in die Eindrehung ein fertig gepresster Salzkern eingelegt, der in der Halterung über eine Klebeverbindung befestigt wird. Das Verfahren zur Herstellung eines Ringträgers mit einem Kühlkanal wird hierdurch sehr vereinfacht und damit auch verbilligt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand einiger Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen

Fig. 1: einen Schnitt durch einen Ringträger mit einer Eindrehung zur Aufnahme eines Salzkernes und
Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung eines in Fig. 1 mit A gekennzeichneten Bereiches des Ringträgers.

Ein in Fig. 1 im Schnitt dargestellter Ringträger 1 für einen auf seiner Außenseite angeordneten Kolbenring 2 weist auf seinem Ringträgerrücken 3 eine Eindrehung 4 in Form einer nach unten offenen Ausnehmung auf. Hergestellt ist der Ringträger 1 auf bekannte Weise aus einer aus Grauguss mit einem 18%igen Nickelanteil bestehenden Legierung.

Im Rahmen des Herstellungsverfahrens eines mit dem Ringträger 1 ausgerüsteten Kolbens wird der Ringträger 1 in eine Gussform eingelegt, die bspw. mit Aluminium ausgefüllt wird. Um hierbei zu erreichen, dass die Eindrehung 4 nicht mit Aluminium aufgefüllt wird, sondern beim fertigen Kolben als Kühlkanal 6 zur Verfügung steht, wird in einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahren Salzgranulat mit einem Druck von 100 bis 300 N/mm² in die Eindrehung 4 eingepresst, sodass sich aus dem Salzgranulat ein Salzkern 5 bildet. Durch einen Volumenverlust des Salzgranulats können sich hierbei überstehende Stege an der Wandung des Kühlkanals 6 ergeben,die bei Bedarf abgedreht werden.

Alternativ hierzu kann in die Eindrehung 4 auch ein fertig gepresster Salzkern 5 eingelegt werden. Die Halterung des Salzkernes in der Eindrehung 4 kann dann über eine Klebeverbindung erfolgen.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird der aus dem Ringträger 1 und dem Salzkern 5 bestehende Verbund auf eine Temperatur von 200 °C bis 250 °C vorgewärmt, bevor der Ringträger-Salzkern-Verbund in einem dritten Verfahrensschritt 2 ½ bis 5 ½ Minuten lang in ein Alfinbad eingetaucht wird, das aus einer ca 730 °C heißen Aluminiumschmelze besteht. Der Sinn hiervon besteht darin, dass im darauf folgenden Verfahrensschritt zur Herstellung eines Aluminiumkolbens nach dem Einlegen des Ringträgers 1 in ein Gießwerkzeug und dem Gießen des Kolbens sich das dabei verwendete Aluminium gut mit der Graugusslegierung, aus der der Ringträger 1 besteht, verbindet.

Im Anschluss an den Gießvorgang zur Herstellung des Aluminiumkolbens werden in dem noch mit dem Salzkern 5 ausgefüllten Kühlkanal 6 ein Zu- und ein Ablauf gebohrt, wodurch es möglich wird, den Salzkern 5 unter Verwendung von Wasser aus dem Kühlkanal 6 auszulösen.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines in Fig. 1 mit A gekennzeichneten Bereiches, in dem der Ringträger 1 mit dem Kolbenring 2 , die auf seinem Rücken 3 angebrachte Eindrehung 4 und der darin eingepresste Salzkern 5 deutlich erkennbar sind.

Bezugszeichenliste:

A: Bereich
1: Ringträger
2: Kolbenring
3: Ringträgerrücken
4: Eindrehung
5: Salzkern
6: Kühlkanal

Claims

Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers (1) bestehend aus einer Graugusslegierung mit einem Nickelanteil für einen im Gießverfahren herzustellenden Aluminium-Kolben eines Verbrennungsmotors mit einem auf dem Ringträgerrücken (3) als eine nach unten offene Eindrehung (4) ausgebildeten Kühlkanal (6), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

in die Eindrehung (4) wird Salzgranulat mit einem Druck von 100 bis 300 N/mm² eingepresst, sodass sich in der Eindrehung (4) ein Salzkern (5) bildet;

der aus Ringträger (1) und Salzkern (5) bestehende Verbund wird auf eine Temperatur von 200 bis 250 °C vorgewärmt;

der aus Ringträger (1) und Salzkern (5) bestehende Verbund wird in ein aus einer Aluminiumschmelze bestehendes Alfinbad getaucht.
Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus Ringträger (1) und Salzkern (5) bestehende Verbund 2 ½ bis 5 ½ Minuten lang in ein aus einer Aluminiumschmelze bestehendes Alfinbad getaucht wird.
Verfahren zur Herstellung eines gekühlten Ringträgers (1) bestehend aus einer Graugusslegierung mit einem Nickelanteil für einen im Gießverfahren herzustellenden Aluminium-Kolben eines Verbrennungsmotors mit einem auf dem Ringträgerrücken (3) als eine nach unten offene Eindrehung (4) ausgebildeten Kühlkanal (6), gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

in die Eindrehung (4) wird ein fertig gepresster Salzkern (5) eingelegt, der in der Eindrehung (4) über eine Klebeverbindung befestigt wird.

der aus Ringträger (1) und Salzkern (5) bestehende Verbund wird auf eine Temperatur von 200 bis 250 °C vorgewärmt;

der aus Ringträger (1) und Satzkern (5) bestehende Verbund wird in ein aus einer Aluminiumschmelze bestehendes Alfinbad getaucht.