DE2714484A1

DE2714484A1 - Kolben fuer brennkraftmaschinen und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2714484A1
Application number: DE19772714484
Authority: DE
Inventors: Stephen John Dunn; Glyn Howard Youdan
Original assignee: Perkins Engines Ltd
Current assignee: Perkins Ltd
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-31
Publication date: 1977-10-06
Also published as: CA1075983A; GB1560792A; IT1085214B; US4140096A; SE7703462L; SE428715B; FR2346565A1; FR2346565B1; BR7702075A; ES457419A1; JPS52134912A; JPS6025621B2

Description

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TKI-KOIIAMMAKTIF.SSE:

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31. März 1977 1Α-3795

Patentanmeldung

PERKINS ENCJINES LIMITED 35 Davies Street, London W1Y 2EA, England

Kolben für Brennkraftmaschinen und Verfahren zu seiner Herstellung

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Kolben für Brennkraftmaschinen und betrifft insbesondere Verbrennungskammern für solche Kolben«

Die Kolben von Brennkraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, sind der Einwirkung sich periodisch ändernder Temperaturen und Gasdrücke sowie von Gasstromen ausgesetzt, und wenn eine Verbrennungskammer im Boden eines solchen Kolbens ausgebildet ist, der gewöhnlich aus einer Aluminium-Silizium-Legierung besteht, treten bei hohen Betriebsbeanspruchungen Risse in der Legierung nahe der Mündung der Verbrennungskammer auf_β Es ist bereits vorgeschlagen worden, Kolben gegen das Entstehen solcher Risse mit Hilfe eines Einsatzstücks aus Kupfer oder einer Kupferlegierung zu schützen, das die Mündung der Verbrennungskammer umschließt und so geformt sein kann, daß es eine Lippe zum Abgrenzen einer sich verengenden Öffnung aufweist.

Versuche haben gezeigt, daß eine mechanische Verankerung eines Verbrennungskammer-Lippenteils in Form eines in den Boden eines Kolbens eingebauten Einsatzstücks nicht zu der gewünschten Wirkung führt, da sich ein solches Einsatzstück unter den genannten ungünstigen Betriebsbedingungen schon

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nach einer relativ kurzen Betriebszeit lockerte

Durch die Erfindung ist nunmehr ein Kolben für eine Brennkraftmaschine geschaffen worden, der einen Kolbenkörper aus einem ersten Metall aufweist, welcher einen Boden besitzt, in dem eine Verbrennungskammer ausgebildet ist, zu der ein Lippenabschnitt gehört, welcher durch ein ringförmiges Einsatzteil aus einem zweiten Metall gebildet wird, das den in der Verbrennungskammer herrschenden Betriebsbedingungen besser standhält als das erste Metall; dieses Einsatzteil ist mit Verankerungseinrichtungen versehen, zu denen mindestens ein Bauteil gehört, das in den Kolbenkörper eingebettet ist und sich von dem Einsatzteil aus in einen zugehörigen Teil des Kolbenkörpers hinein erstreckt, dessen Temperatur auch bei der höchsten vorkommenden Betriebstemperatur derart ist, daß eine Lockerung des Verankerungsteils unmöglich ist_e

Es ist anzunehmen, daß die Lockerung von Einsatzteilen, die bei der Anwendung bekannter Verfahren zum Verankern solcher Einsatzteile in Kolbenboden zu beobachten ist, auf Wärmedehnungsvorgänge und Kriecherscheinungen im Material des Kolbens in demjenigen Bereich zurückzuführen ist, innerhalb dessen die Einsatzteile bis jetzt im Kolbenkörper verankert werden. Durch die Erfindung ist ein Einsatzteil geschaffen worden, das in einem Teil des Kolbenkörpers verankert werden kann, bei welchem eine Temperaturerhöhung nur in einem solchen Ausmaß auf-

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. /fitritt, daß ein bemerkbares Kriechen des Materials des Kolbenkörpers vermieden wird.

Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß es unter Berücksichtigung des Temperaturgradienten, der sich in dem Kolben bei der Betriebstemperatur einstellt, möglich ist, das Einsatzteil im Kolbenboden zuverlässig zu verankern, wenn die Verankerung an einer Stelle erfolgt, an der sich das Material des Kolbenkörpers in einem solchen thermischen Zustand befindet, daß es den an der Trennfläche zwischen dem Einsatzteil und dem Kolbenkörper auftretenden Beanspruchungen standhält. Diese Beanspruchungen sind auf die während des Betriebs auf den Kolbenboden v/irkenden Kräfte, Trägheitswirkungen und periodische Temperaturänderungen zurückzuführen; wenn diese Beanspruchungen die Kriechfestigkeit des Materials des Kolbenkörpers an mechanisch verankerten Tdlen der Trennfläche überschreiten, führt ein Nachgeben der Legierung, aus welcher der Kolben besteht, zur Entstehung eines sich allmählich erweiternden Spaltes zwischen dem Einsatzteil und dem Kolbenkörper, so daß sich das Einsatzteil lockert.

Da sich das Ausmaß der plastischen Verformung der Legierung nach der Belastung, der Dauer der Belastung und der Temperatur richtet, führt das Vorhandensein eines Temperaturgradienten in dem Kolben zu einer fortschreitenden Steigerung der Kriechfestigkeit des Kolbenwerkstoffs im umgekehrten Verhältnis zur

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Temperature Ferner verringern sich die Unterschiede zwischen dem Material des Einsatzteils und dem Material des Kolbens bezüglich der Wärmedehnung bei abnehmender Temperature Somit ergibt sich in einem bestimmten Teil des Kolbenkörpers im Hinblick auf den Temperaturgradienten eine Temperatur, bei der sich optimale Bedingungen für die Verankerung von Teilen zum Festhalten des Einsatzteils ergeben.

Die Temperatur in der Nähe des Kolbenbodens kann unter Betriebsbedingungen etwa 250 bis 350⁰C betragen, und der fortschreitende Rückgang der Temperatur im verbleibenden Teil des Kolbens ist auf die Kühlung durch die Berührung mit der Zylinderwand und in manchen Fällen auch darauf zurückzuführen, daß zur Kühlung Öl auf die Innenfläche des Kolbens gespritzt wird«,

Zu den Verankerungseinrichtungen gehören vorzugsweise Ansätze ododglo, die an dem Einsatzteil befestigt sind oder mit ihm zusammenhängen; vorzugsv/eise wird eine symmetrische Anordnung von Schenkeln aus einem dritten Metall verwendet, die jeweils an einem Ende mit dem Einsatzteil auf bekannte Weise verbunden sind und ein freies Ende besitzen, mittels dessen die Verankerung im Kolbenkörper erfolgt.

Bei dem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung wird das freie Ende des bzw. jedes Schenkels durch eine metallurgische Verbindung zwischen dem ersten Metall und den Schenkeln oder

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zwischen dem ersten Metall und einem entsprechend geformten, an dem Schenkel befestigten Bauteil verankert, doch kann in manchen Fällen auch eine ausschließlich mechanische Verankerung ausreichend sein. Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die mit einem Ende an dem Einsatzteil befestigten Schenkel an ihren freien Enden so gestaltet, daß eine mechanische Verankerung im Kolbenkörper möglich ist, und es v/ird eine metallurgische Verbindung zwischen der Oberfläche des freien Endes der Schenkel und dem Kolbenmaterial hergestellt»

Der zur Verankerung dienende Abschnitt jedes Schenkels kann als Verdickung des Schenkels ausgebildet sein, doch ist vorzugsweise ein Bundabschnitt mit in der Umfangsrichtung verlaufenden Rippen vorhanden, die zweckmäßig einen sinuswellenförmigen Querschnitt haben, und der Bundabschnitt ist am freien Ende des Schenkels befestigt. Der Bundabschnitt bzw. das Bundteil kann aus einem anderen Metall bestehen als das Einsatzteil oder der Schenkel, doch soll dieses Metall geeignet sein, eine metallurgische Verbindung mit dem ersten Metall einzugehen, oder eine solche Verbindung soll herstellbar sein, wenn das Metall mit einem Bindemetall oder einem anderen Bindemittel überzogen ist« Es ist wichtig, daß an der Trennfläche zwischen dem den Hauptkörper bildenden ersten Metall und dem Metall des Schenkels oder des Bundteils kein Spalt vorhanden ist. Die Schenkel können in der verschiedensten Weise geformt sein; sie können z.B. so gekrümmt sein,

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daß sie sich der Krümmung des Kolbenmantels anpassen, und sie können ggf. eher abgeflacht als zylindrisch sein. Die Profilierung kann von der Sinuswellenform abweichen, und es können sogar Hinterschneidungen vorhanden sein; in diesem Fall kann es erforderlich werden, einen Schmiedevorgang durchzuführen, um zu gewährleisten, daß die Aluminiumlegierung in die vorhandenen Vertiefungen fließt.

Um eine zuverlässige Verbindung herzustellen, wird vorzugsweise mindestens der Teil des Schenkels bzw«, des Bundteils, an dem eine Verbindung hergestellt v/erden soll, mit einem Bindemetall überzogen, das mit dem ersten Metall wie auch mit dem Metall des Schenkels oder Bundteils kompatibel ist, und die Verbindung wird hergestellt, während das erste Metall in eine Form gegossen wird, in der sich das Einsatzteil befindet.

Die Erfindung ist insbesondere bei Kolben für Dieselmotoren anwendbar, bei denen der Kolbenboden eine Verbrennungskammer aufweist, deren Mündung mit einem zurückspringenden oder geschweiften Abschnitt bzw. einer Lippe versehen ist. Solche Kolben bestehen gewöhnlich aus einer Aluminium-Silizium-Gußlegierung, bei der es sich zeigt, daß die Verwendung eines Einsatzteils aus einer Legierung auf Kupferbasis unter mechanischer Verankerung nicht zum gewünschten Erfolg führt, da Wärmedehnungswirkungen auftreten, und da die Aluminium-Silizium-

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Legierung bei den hohen Beanspruchungen und Temperaturen im Bereich des Kolbenbodens zum Kriechen neigt, was zur Lockerung des Einsatzteils führt. Außerdem kann eine direkte metallurgische Verbindung zwischen dem Einsatzteil aus einer Legierung auf Kupferbasis und der Legierung auf Aluminiumbasis, aus der der Kolben besteht, zu unerwünschten Diffusionserscheinungen Anlaß geben, die im Laufe der Zeit eine erhebliche Schwächung der Verbindung verursachen, wenn der Teil des Kolbens, innerhalb dessen die Verbindung hergestellt ist, auf eine hohe Temperatur von z_oB_o 300⁰C erhitzt wird.

Das Material der Verbindungsschenkel muß wechselnden Zug- und Druckbeanspruchungen standhalten, ohne sich zu dehnen oder auszuknicken« Ferner dürfen sich die Schenkel nicht elastisch ausdehnen oder in einem solchen Ausmaß zusammendrücken lassen, daß sich die Lippe an der Mündung der Verbrennungskammer in einem unzulässigen Ausmaß hebt oder senkt. Zwar kommt ein solcher Schenkel als Strebe zur Wirkung, doch braucht sie nicht als Säule ausgebildet zu seinj vielmehr könnte man den Schenkel aus einem Flachmaterial herstellen oder ihn so falten, daß praktisch eine Strebe entsteht, z.B„ eine Hülse, die sich über einen Teil des Kolbenumfangs erstreckt und mit Öffnungen versehen ist, um das Fließen der Aluminiumlegierung während des GießVorgangs nicht zu behindern.

Bei einem erfindungsgemäßen Dieselmotorkolben besteht das die Lippe der Verbrennungskammer bildende Einsatzteil vorzugsweise

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aus einer Legierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, z.B„ aus Kupfer, das 0,5% Beryllium und 2,5% Kobalt enthält, oder aus Kupfer mit 2% Nickel oder aus Kupfer mit einem Aluminiumgehalt von 8%_f d_ch. aus handelsüblichen Legierungen. Die Verankerungsschenkel und Bundteile bestehen vorzugsweise aus ein und demselben Material, z.B_e einem Gußeisen mit 3% Kohlenstoff, 14# Nickel, 7% Kupfer und 3% Kobalt, d.h. der unter der gesetzlich geschützten Bezeichnung "Niresist" erhältlichen Legierung oder aus einem austenitischen Stahl, z.B. nichtrostendem Stahl. Diese Werkstoffe lassen sich mit einer Aluminium-Silizium-Legierung verbinden, da sie bezüglich ihrer v/ärmedehnungseigenschaften kompatibel sind und da ihr Schmelzpunkt erheblich über demjenigen der Legierung des Kolbenkörpers liegt. Die Schenkel und Bundteile können mit dem ringförmigen Einsatzteil zusammenhängen; diese Teile können z_oB. einstückig gegossen werden, so daß sämtliche Abschnitte aus dem gleichen Material bestehen«.

Die in allen Teilen des Kolbenkörpers bei der Betriebstemperatur vorhandenen Wärmegradienten sind bekannt, und es ist jedem Fachmann möglich, die Lage von Bereichen zu bestimmen, in denen bestimmte Temperaturen herrschen. Die Kenntnis der Kriecheigenschaften der Legierung ermöglicht es ferner, die Temperatur zu ermitteln, bei der die Aluminiuci-Silizium-Legierung während der Lebensdauer des Kolbens nur in einem unbedeutenden Ausmaß kriecht; bei Kolbenlegierungen beträgt diese Temperatur

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gewöhnlich etwa 150⁰C₀

Die bevorzugten Bindematerialien zur Verwendung an der Trennfläche zwischen nickelhaltigem Gußeisen oder nichtrostendem Stahl und der Kolbenlegierung sind Aluminium-Siliziura-Legierungen, ζ_βΒ_β solche, die bei dem gesetzlich geschützten "Alfin"-Verfahren verwendet werden, sowie Zink und Nickel. Metalle können von galvanischem Wege aufgebracht oder aufgespritzt werden; Zink und Aluminiumlegierungen lassen sich durch Eintauchen der Bauteile in das geschmolzene Metall aufbringen, und ferner ist das genannte "Alfin"-Verfahren anwendbar. Nickel und Zink, die ebenfalls bei Legierungen auf Kupferbasis verwendet werden, stellen eine Verbindung dadurch her, daß bei erhöhten Temperaturen eine Diffusion in die benachbarten Oberflächenschichten der zu verbindenden Teile hinein während des Gießens des Kolbens stattfindet, ohne daß unerwünschte intermetallische Verbindungen oder andere metallische Phasen schon zu Beginn oder unter langzeitiger Einwirkung von Betriebstemperaturen entstehen,. Vorzugsweise sollen die Schenkel, die Bundteile und das Einsatzteil aus ein und demselben Material bestehen, und ein Überzug aus Zink soll nur auf dem Buiöteil vorhanden sein, um in diesem Bereich eine metallurgische Verbindung herzustellen«,

Es ist vorteilhaft, eine metallurgische Bindung zwischen dem Verankerungsabschnitt der Schenkel und dem Bindemetall während

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der Erzeugung des Überzugs herzustellen, und zu diesem Zweck kann man die Bauteile während einer vorbestimmten Zeit in das geschmolzene Überzugsmetall eintauchen. Zu diesem Zweck kann auch eine Wärmebehandlung eines z,8, im Plasmazustand aufgespritzten Überzugs erfolgen.

Durch die Erfindung ist somit ein Verfahren zum Herstellen eines Kolbens geschaffen worden, der eine Verbrennungskammer aufweist, bei der mindestens ein Teil durch ein Einsatzteil aus Metall abgegrenzt wird, wobei das Verfahren Maßnahmen umfaßt, um das Einsatzteil mit Schenkeln zu versehen, die Verankerungsabschnitte der vorstehend beschriebenen Art besitzen, um mindestens die Verankerungsabschnitte mit einem Bindemetall zu überziehen, um die so hergestellte Baugruppe in einer Gießform für einen Kolbenkörper anzuordnen, um die Baugruppe in der Form mit einem geschmolzenen Metall zu umgießen und um eine metallurgische Bindung zwischen den Verankerungsabschnitten der Schenkel und dem Kolbenkörper durch eine Diffusion des Bindemetalls in das eingegossene Metall herzustellen.

Bei einer Weiterbildung des erfindungsgeraäßen Verfahrens kann die mit dem Überzug versehene Einsatzteilbaugruppe mit einem Kolben statt durch einen Gießvorgang durch einen Schmiedevorgang vereinigt werden.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig, 1 einen axialen Schnitt eines erfindungsgemäßen Kolbens ; und

Fig. 2, 3, 4 und 5 jeweils eine bzw. mehrere Ausführungsformen von Endabschnitten von Schenkeln zur Verankerung eines Einsatzteils im Körper eines Kolbens_s

In Fig, 1 ist ein Kolbenkörper 1 aus einer Aluminium-Siliziur;-Legierung dargestellt, der einen Kolbenboden 2 aufweist, v/elcher mit einer Verbrennungskammer 3 versehen ist, die an ihrem offenen Ende durch eine zurückspringende Lippe 4 abgegrenzt ist» Die Lippe 4 ist an einem Einsatzteil 5 aus Kupfer ausgebildet, das 0,5?« Beryllium und 2,5% Kobalt enthält; das Einsatzteil ist ringförmig und besitzt eine untere Fläche 6, die an dem Kolbenkörper 1 aus der Aluminium-Siliziun-Legierung anliegt. Mit der unteren Fläche 6 sind auf bekannte Weise, z,B_e durch Hartlöten drei in gleichmäßigen Winkelabständen verteilte Schenkel 7 verbunden, die aus einem nickelhaltigen Gußeisen bestehen, das 3% Kohlenstoff, 14% Nickel, 7% Kupfer und 3% Kobalt enthält; an jedem Schenkel 7 ist ein Bundteil 8 aus dem gleichen Material befestigt, der durch einen Kopf 9 in seiner Lage gehalten wird. Die Bundteile 8 weisen in der Umfangsrichtung verlaufende abgerundete Rippen

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auf, um ein gleichmäßiges Fließen des Metalls des Kolbenkörpers während des Gießvorgangs zu gewährleisten, und um eine möglichst große Fläche zum Herstellen einer metallurgischen Bindung sowie zur mechanischen Verankerung zu schaffen»

Bei einem Kolben der dargestellten Art beträgt die Betriebstemperatur des Kolbenbodens 2 etwa 35O°C, und es ist bekannt, daß die Temperaturverteilung derart ist, daß im Bereich der Kolbenringnuten eine Temperatur von etwa 230⁰C auftritt, während dort, wo sich die Bundteile 8 befinden, mit einer Temperatur von etwa 150°C zu rechnen ist. Ferner ist bekennt, daß die Kriechgefahr bei der verwendeten Aluminium-Siliziuai-Legierung bei 150 C vernachlässigbar gering ist. Die Lage der Bundteile 8 wird im Konstruktionsstadium unter Verwendung einer Darstellung der Temperaturverteilung über den Längsschnitt des Kolbens festgelegt.

Das Einsatzteil 5» das anfänglich die Form einer Scheibe haben kann, wird mit den Schenkeln 7 und den Bundteilen 8 vereinigt, bevor der Kolbenkörper 1 auf bekannte Weise in einer Form gegossen wird. Die Bundteile 8 werden unter Verwendung eines Elektrolyten bekannter Art galvanisch verzinkt, und die Baugruppe mit dem Einsatzteil 5 und den Schenkeln 7 wird im erhitzten Zustand in der Form für den Kolbenkörper in die gewünschte Lage gebracht. Dann wird die geschmolzene Aluminium-Silizium-Legierung in die Form gegossen, so daß sie die Schen-

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kel 7 umschließt und zur Anlage an der unteren Fläche 6 des Einsatzteils kommt« Während der Berührung mit dem geschmolzenen und während des Erstarrens noch heißen Metall erzeugen die Bundteile 8 eine metallurgische Bindung dadurch, daß das Zink in die Oberflächenschichten sowohl der Aluminium-Silizium-Legierung als auch des nickelhaltigen Gußeisens hinein diffundiert. Danach wird die Verbrennungskammer 3 und die Lippe 4 durch eine spangebende Bearbeitung in die gewünschte Form gebrachte

Anstelle der gesonderten Bundteile 8 kann man jeden Schenkel 7 mit einem verdickten Kopf 10 versehen, der mit dem Schenkel zusammenhängt, und jeder Schenkel kann einen Gewindsabschnitt 14 aufweisen, der in einen mit einer Gewindebohrung versehenen Ansatz 15 des Einsatzteils 5 eingeschraubt wird.

Weitere mögliche Ausführungsformen von Schenkeln und Verankerungsabschnitten sind in Fig. 2, 3 und 4 perspektivisch und teilweise im Schnitt dargestellt«, Bei der Aus führungs form nach Fig. 2 hängt der Schenkel 7 mit dem Einsatzteil 5 zusammen, und an seinem freien Ende ist ein Verankerungsabschnitt 11 von spatenähnlicher Form ausgebildet, der gewellte Ränder und eine rauhe Fläche 12 aufweist, um eine mechanische Verankerung im Kolbenkörper zu ermöglichen.

Bei der Aus führungs form nach Fig. 3 sind der Schenkel 7 und der spatenähnliche Endabschnitt 13 ebenfalls zusammenhängend

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ausgebildet, doch weist das obere Ende des Schenkels einen Gewindeabschnitt 14 auf, der in eine Gewindebohrung eines Ansatzes 15 des Einsatzteils 5 eingeschraubt ist.

Fig, 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der ebenfalls eine Gewindeverbindung der in Fig. 3 dargestellten Art zwischen dem Gewindeabschnitt 14 und dem Ansatz 15 vorhanden ist, bei der jedoch der spatenförmige Endabschnitt 16 mit dem Schenkel 7 bei 17 durch Verschweißen oder Hartlöten verbunden ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig_e 2 bestehen das Einsatzteil, der Schenkel und der spatenförmige Endabschnitt aus dem gleichen Material; bei der Ausführungsform nach Fig. 3 können das Einsatzteil, der Schenkel und der damit zusammenhängende spatenförmige Endabschnitt aus dem gleichen Material oder aus zwei verschiedenen Materialien hergestellt sein; bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist es möglich, nur ein Material oder aber zwei oder drei verschiedene Materialien zu verwenden. Außerdem könnte man den Gewindeschaft 14 und den Ansatz 15 mit der Gewindebohrung fortlassen und ein anderes Befestigungsverfahren anwenden.

Gemäß Fig. 5 lassen sich die Endabschnitte der Schenkel 7 in der verschiedensten Weise ausbilden, um die mechanische Verankerung im Material des Kolbenkörpers zu verbessern. Der Endabschnitt 20, der bei 21 in einer Stirnansicht dargestellt ist, hat die Form einer gelochten Scheibe, Bei 22 ist ein

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flacher Endabschnitt von gewellter Form dargestellt. Bei
23 ist ein flacher Endabschnitt mit einer Öffnung und einer
aufgerauhten Fläche gezeigt. Wie bei 24 dargestellt, kann
man auch eine schraubenlinienförmig gewendelte Form 24 vorsehen. Ferner ist es möglich, einen Haken 25 oder einen Haken 26 oder einen angestauchten Abschnitt 27 oder einen gegabelten Abschnitt 29 zu verwenden,, Weiterhin kann man einen vollständigen oder einen halbierten Löffel 28 mit einem Abschnitt 30 vereinigen, der eine Schulter 31 und einen Schaft 32 aufweist, v/elcher in eine Öffnung eines Ansatzes oder Auges 34 des Einsatzteils 5 eingebaut v/ird; schließlich kann ein aus dem Einsatzteil herausragender Abschnitt des Schaftes 32 als Nietkopf 33 ausgebildet werden.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die offenbarte räumliehe Ausgestaltung, werden, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich beansprucht.

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Leerseite

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1_β, Kolben für eine Brennkraftmaschine mit einem Kolbenkörper aus einem ersten Metall, zu dem ein Kolbenboden gehört, der eine Verbrennungskammer aufweist, die mit einem Lippenabschnitt versehen ist, welcher durch ein ringförmiges Einsatzteil gebildet ist, das aus einem zweiten Metall besteht, welches gegenüber den Betriebsbedingungen in der Verbrennungskammer widerstandsfähiger ist als das erste Metall, dadurch gekennzeichnet , daß das Einsatzteil (5) mit Verankerungseinrichtungen versehen ist, zu denen mindestens ein Bauglied (7) gehört, das in den Kolbenkörper (1) eingebettet ist und sich von dem Einsatzteil aus in einen Teil des Kolbenkörpers hinein erstreckt, welcher bei der maximalen Betriebstemperatur eine solche Temperatur annimmt, daß eine Lockerung des Baugliedes gegenüber dem genannten Teil vermieden wird.

2« Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das bzw. jedes Bauglied (7) in einen Teil des Kolbenkörpers (1) hinein erstreckt, der sich bei der maximalen Betriebstemperatur des Kolbens auf einer Temperatur von etwa 150°C befindet.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Kolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Verankerungseinrichtungen Schenkel (7) gehören, die an dem ringförmigen Einsatzteil (5) befestigt sind oder damit zusammenhängen.

U₀ Kolben nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß Schenkel (7) aus einem dritten Metall jeweils mit einem Ende an dem ringförmigen Einsatzteil (5) befestigt sind.

5. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (7) einen freien Endabschnitt aufweist, der mittels einer metallurgischen Bindung zwischen dem ersten Metall und den Schenkeln (verankert ist.

6. Kolben nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende jedes Schenkels (7) mittels einer metallurgischen Bindung zwischen dem ersten Metall und einem an dem freien Ende befestigten Element (11; 13; 16) verankert ist, das eine zur Verankerung geeignete Form aufweist.

7« Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (7) an seinem freien Ende mit einem Abschnitt (28 - 29) versehen ist, der eine solche Außenform hat, daß er geeignet ist, eine mechanische Verankerung im Kolbenkörper (1) zu bewirken.

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8. Kolben nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine metallurgische Bindung zwischen der Oberfläche des die genannte Form aufweisenden Abschnitts und dem ersten Metall vorhanden ist.

9. Kolben nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der die genannte Form aufweisende Abschnitt als Verdickung (10) des betreffenden Schenkels (7) ausgebildet ist.

10. Kolben nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der die genannte Form aufweisende Abschnitt ein Bundteil (8) ist, das mit in der Umfangsrichtung verlaufenden Rippen versehen ist.

11.' Kolben nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Bundteil (8) aus einem anderen Metall besteht als das ringförmige Einsatzteil (5) oder der Schenkel (7) und daß dieses Metall geeignet ist, eine metallurgische Bindung mit dem ersten Metall einzugehen oder diese Fähigkeit besitzt, nachdem es mit einem Bindemetall oder einem anderen Bindemittel überzogen worden ist.

12. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das ring förmige Einsatzteil (5) aus einer Legierung auf Kupferbasis besteht, die neben Verunreinigungen 0,596 Beryllium und 2,596 Kobalt enthält und im übrigen aus Kupfer besteht,

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13β Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das ringförmige Einsatzteil (5) aus einer Legierung auf Kupferbasis hergestellt ist, die neben Verunreinigungen 8% Aluminium enthält und im übrigen aus Kupfer besteht»

14_O Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das ring-förmige Einsatzteil (5) aus einer Legierung auf Kupferbasis hergestellt ist, die neben Verunreinigungen 2% Nickel enthält und im übrigen aus Kupfer besteht.

15. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (7) und/oder die Bundteile (8) aus einem Gußeisen hergestellt sind, das neben zufällig vorhandenen Bestandteilen und Verunreinigungen 3% Kohlenstoff, 1490 Nickel, 7% Kupfer und 3% Kobalt enthält und im übrigen aus Eisen besteht.

16. Kolben nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (7) und/oder die Bundteile (8) aus einem austenitischen Stahl bestehen.

17. Kolben nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (7) mit dem ringförmigen Einsatzteil (5) zusammenhängend ausgebildet sind,

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18. Kolben nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (7) oder jedes Bundteil (8) mit einem Bindemetall überzogen ist, das aus der Gruppe gewählt ist, zu der eine Aluminium-Silizium-Legierung, Zink und Nickel gehören»

19. Kolben nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (7) oder jedes Bundteil (8) mit einem Bindemetall überzogen ist, das aus der Zink und Nickel umfassenden Gruppe gewählt ist.

20. Verfahren zum Herstellenneines Kolbens für eine Brennkraftmaschine mit einer Verbrennungskammer, bei der mindestens ein Teil durch ein Einsatzteil aus Metall abgegrenzt ist,dadurch gekennzeichnet , daß ein Einsatzteil mit Schenkeln bereitgestellt wird, die Verankerungsabschnitte der genannten Art aufweisen, um eine Einsatzteilbaugruppe zu bilden, daß mindestens die Verankerungsabschnitte mit einem Bindemetall überzogen werden, daß die Einsatzteilbaugruppe in einer Form für einen Kolbenkörper angeordnet wird, daß Metall in die Form gegossen wird, ura die Einsatzteilbaugruppe zu umschließen, und daß eine metallurgische Bindung zwischen den Verankerungsabschnitten der Schenkel und dem eingegossenen rietall durch eine Diffusion des Bindemetalls in das gegossene Metall hinein erzeugt wird.

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21 ο Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsabschnitte der Schenkel mit einem Bindemetall überzogen werden, und daß eine metallurgische Bindung zwischen den Verankerungsabschnitten und dem Bindemetall wahrend des Gießvorgangs erzeugt wird.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsabschnitte der Schenkel mit einem Bindemetall überzogen v/erden, und daß eine metallurgische Bindung zwischen den Verankerungsabschnitten und dem Bindemetall durch eine Wärmebehandlung herbeigeführt wird«

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsabschnitte der Schenkel in ein Bad aus geschmolzenem Bindemetall eingetaucht werden.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsabschnitte der Schenkel mit einem niedergeschlagenen Überzug aus einem Bindemetall versehen und einer Wärmebehandlung unterzogen v/erden.

25. Verfahren zum Herstellen eines Kolbens mit einer Verbrennungskammer, zu der mindestens ein Teil gehört, der durch ein Einsatzteil aus Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzteil mit Schenkeln bereitgestellt wird, das Verankerungsabschnitte nach Anspruch

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aufweist, um eine Einsatzteilbaugruppe zu bilden, wobei die Verankerungsabschnitte eine zur mechanischen Verankerung geeignete Außenform haben, daß die Einsatzteilbaugruppe in einer Form für einen Kolbenkörper angeordnet wird, und daß Metall in die Form gegossen wird, um die Einsatzteilbaugruppe zu umschließen,

26. Verfahren zum Herstellen eines Kolbens mit einer Verbrennungskammer, zu der mindestens ein Teil gehört, der durch ein Einsatzteil aus Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzteil mit Schenkeln bereitgestellt wird, zu denen Verankerungsabschnitte nach Anspruch 1 gehören, um eine Einsatzteilbaugruppe zu bilden, daß mindestens die Verankerungsabschnitte mit einem Bindemetall überzogen werden, und daß die Einsatzteilbaugruppe mit einem Kolben durch einen Schmiedevorgang vereinigt wird,

27. Verfahren zum Herstellen eines Kolbens mit einer Verbrennungskammer, zu der mindestens ein Teil gehört, der durch ein Einsatzteil aus Metall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzteil mit Schenkeln versehen wird, die Verankerungsabschnitte nach Anspruch 1 aufweisen, um eine Einsatzteilbaugruppe zu bilden, bei der die Verankerungsabschnitte eine zur mechanischen Verankerung geeignete Außenform haben, und daß die Einsatzteilbaugruppe durch einen SchmiedeVorgang mit einem Kolben vereinigt wird.

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28. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzteilbaugruppe einstückig hergestellt wird«

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