DE3305448A1

DE3305448A1 - Verfahren zur herstellung eines kontruktionselementes

Info

Publication number: DE3305448A1
Application number: DE19833305448
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Ing. 7080 Aalen Ebbinghaus
Original assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Current assignee: Gesenkschmiede Schneider GmbH
Priority date: 1983-02-17
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1984-08-23

Description

Meine Akte: P 1*173

Anmelder: Gesenkschmiede Schneider GmbH

Ulmer Straße 112
7080 Aalen/ Württ.

"Verfahren zur Herstellung eines Konstruktionselementes.." Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines Konstruktionselementes nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Es sind Konstruktionselemente bekannt, an die hohe mechanische Anforderungen, gestellt werden und die darüberhinaus auch im Einsatz bei hohen Temperaturen begriebssicher arbeiten müssen, andere Elemente wiederum die neben der mechanischen Festigkeit eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen müssen, da sie

starken chemischen Einflüßen ausgesetzt . sind. Andere Elemente wiederum müssen neben hoher mechanischer · Festigkeit auch resistent sein gegen hohe thermische und chemische Angriffsbelastung.

An ein Ventil, insbesondere an ein Auslaßventil bei Verbrennungsmotoren, werden hohe Anforderungen gestellt in Hinsicht auf die mechanische Festigkeit··- Führung und Stößelschläge am Ventilschaft, sowie hartes Aufsetzen des Ventiltellers auf den Ventilsitz -·, darüberhinaus ist die thermische Belastung eines Auslaßventils sehr hoch, da nach der Gasexplosion im Zylinder sehr heiße Gase beim Austritt den Ventilteller und den Ventilschaft umströmen. Irisbesondere kommt bei den Auslaßventilen die hohe Belastung durch chemische Korrosionen in Zusammenwirken mit dem hohen Temperatureinfluß hinzu - Heißkorrosion - _.

Mit anderen Worten bei einem Auslaßventil ist für eine gute Wärmeleitung auf der einen Seite und für eine gute Korrosionsbeständigkeit insbesondere im Bereich des eigentlichen Ventilkopfes Sorge zu tragen.

Es sind Ventile, insbesondere Auslaßventile bekannt, die aus zwei unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, beispielsweise bei denen der Teller selbst und ein Teil des Ventilschaftes aus einem hochwertigen Material, beispielsweise Nimonic-Material bestehen und die zusammengeschweißt sind mit dem restlichen Teil des Ventilschaftes. Diese bekannten Ausführungen weisen den großen Nachteil auf, daß sie neben einer durch den Materialeinsatz erhöhten Verteuerung in der Schweißzone zwischen beiden Materialien hohe mechanische Unsicherheitsmomente aufweisen durch technisch nicht realisierbar optimale Warmbehandlung. Weiterhin sind'Ventile, insbesondere Auslaßventile bekannt, die innen hohl ausgebildet und mit einem \...... -»speziellen Kühlmittel gefüllt sind. Diese arbeiten

dann nach der bekannten Shakermethode. Weiterhin ist bekannt, Hohlräume in einem Auslaßventil direkt oder '·. indirekt über Zu- bzw. Ab-führungsvorrichtungen mit einem Kühlmittel zu beschicken.··

Diese bekannten Ausführungen weisen neben den Nachteilen höherer Fertigungs- und auch höherer Betriebskosten den Nachteil auf, daß der Wärmeübergang zwischen Metall und Gas bzw. flüssigen speziellen Kühlmitteln ¹^ zu gering ist, insbesondere aber auch, daß keine gleichmäßige Wärmeabführung, und damit gleichmäßige Kühlung gewährleistet wird.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ¹^ ein Pertigungsverfahren .zu.entwickeln, bei dem durch innige Verbindung mindestens zweier Metalle bzw. Metallegierungen gewährleistet .ist, s.o daß die. Übergangszone sowohl einen direkten, unmittelbaren und hochwirksamen Wärmeübergang, sowie auch in mechanischer Hinsicht hohe Festigkeits-

werte aufweist, wobei die Fertigungskosten niedrig gehalten sind, und das Konstruktionselement bei diesem Herstellungsverfahren einen sicheren und dauerhaften Betrieb gewährleistet,

Dies wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruches 1 oder 2 erreicht.

Durch das Einpassen bzw. Anpassen mindestens zweier vorgefertigter Einzelteile aus Metall bzw. "Metallegierungen und der anschließenden gemeinsamen Verformung wird eine innige metallische Verbindung gewährleistet, die gleichzeitig eine direkte Wärmeübertragung und damit Wärmeabführung, das heißt gleichmäßige • Kühlung gewährleistet, darüberhinaus aber auch eine weit höhere mechanische Festigkeit gegenüber Biege-, Zug- und Druckbeanspruchungen.

Nach einem weiteren Merkmal ist ein vorgefertigtes Einzelteil ein Hohlzylinder aus Ventilstahl, in den ein vorgefertigter Zylinder aus einem Material hoher thermischer Leitfähigkeit eingesetzt wird, und beide Materialen gemeinsam mit mindestens zweifachen Verformungsgrad in verschiedenen Richtungen verformt werden.

Hierbei kann der Hohlzylinder vor der Verformung einseitig offen oder beidseits geschlossen sein.

Nach einem weitern Merkmal wird das aus mindestens zwei unterschiedlichen Metallen bzw. Metallegierungen bestehende Element auf einer Umformmaschine in axialer Richtung verformt.

Nach einem weiteren erfinderischen Gedanken wird das aus mindestens zwei unterschiedlichen Metallen bzw. Metallegierungen bestehende Element auf einer Umformmaschine in Durchmesserrichtung zu einem Konstruktionselement mit verschiedenen Querschnitten verformt.

Nach einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren wird ein mindest aus einem Metall bzw. einer Metallegierung bestehendes Teil als Hohlkörper vorgefertigt, und mit einer Metall bzw. Metallegierung in flüssigem Zustand ausgegossen, und um eine noch bessere mechanische und/oder thermische Verbindung zwischen den mindestens zwei Metallen bzw. Metallegierungen zu erreichen, wird nach Erkalten des flüssigen Materials das Element gemeinsam verformt.

Claims

Meine Akte: P ΙΊ73 Patentansprüche

( !.,/Verfahren zur Herstellung eines Konstruktionselementes, insbesondere eines Auslaßventils für Verbrennungsmotor, an das in mechanischer und/oder thermischer und/oder chemischer Hinsicht extrem hohe bzw. unterschiedliche An-

¹^ forderungen gestellt werden dadurch gekennzeichnet, daß es aus zwei unterschiedlichen Metallen bzw. Metallegierungen gebildet wird, wobei diese unterschiedlichen Metalle bzw. Metallegierungen als Einzelteile vorgefertigt werden, mindestens ° 1 Teil teilweise oder ganz in mindestens ein anderes Teil eingepaßt oder angepaßt wird, und daß dieses aus mindestens zwei Teilen bestehende Element gemeinsam mit mindestens zweifachem Umformungsgrad verformt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Konstruktionselementes, insbesondere eines Auslaßventils für Verbrennungsmotore, an das in mechanischer und/oder thermischer und/oder chemischer Hinsicht extrem hohe bzw. extrem unterschiedliche Anforderungen gestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein niindes aus einem Metall bzw. einer Metallegierung bestehendes Teil als Hohlteil vorgefertigt wird, und mit mindestens einem verflüssigtem

Metall bzw. einer Metallegierung ausgegossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in einem Hohlzylinder ein vorgefertigter

Zylinder aus einem anderen Material als der Hohl-35

zylinder angepasst wird.

^l. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Ijohlzylinder einseitig offen ist.

5· Verfahren nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlzylinder vor der gemeinsamen Umformung beidseits geschlossen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das aus mindestens zwei unterschiedlichen Metallen bzw. Metallegierungen bestehende Element auf einer Umformmaschine in axialer Richtung verformt wird.

7- Verfahren nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß das aus mindestens zwei unterschiedlichen Metallen bzw. Metallegierungen bestehende Element auf einer Umformmaschine in Durchmesserrichtung zu einem Konstruktionselement mit verschiedenen Querschnitten verformt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß in ein vorgeformtes als Außenmantel aus Ventilstahl bestehendes Teil ein verflüssigtes Material hoher thermischer Leitfähigkeit, bei spielsweise Kupfer, eingegossen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Hohlmaterial mit verflüssigten Material gefertigtes Element nachverformt wird.