DD238420B1 - Eingusselement zur bewehrung hochbelasteter kolben - Google Patents

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

D_E = größter Durchmesser des Eingußteiles,

A„ = Oberflache der warmeaufnehmenden Seite des Eingußelementes,

A_h = Oberflache der wärmeabfuhrenden Seite des Eingußelementes,

Ages = A₆ + A_h = Gesamtoberflache des Eingußelementes und

V = Volumen des Eingußelementes

bezeichnet und alle Großen in Potenzen derselben Längeneinheit ausgedruckt, so gelten fur den Temperaturbereich 25O⁰C < t < 750°C die folgenden erfindungsgemaßen Bedingungen

D_e/Dk =0,291(1+0,164 10"² t) ₆₃ = 0,548(1 -0,061- 10"² t)

Daraus folgt zwangsläufig das Verhältnis A_e/A_h = 1,06(1 -0,081 ΙΟ"² )

Bei der Bewertung dieser Beziehungen sind die technisch üblichen Toleranzen zu berücksichtigen, die im vorliegenden Fall etwa ±2% betragen Fur den genannten Temperaturbereich liegen dann De/Dk zwischen 0,4 und 0,7, wobei die größeren Werte den höheren Temperaturen zugeordnet sind und A_e/A_h zwischen 0,4 und 0,8, A_e/Ages zwischen 0,3 und 0,5, wobei die größeren Werte den niedrigen Temperaturen entsprechen

Das derart gestaltete und bemessene Eingußelement ist ohne metallischen Verbund im Kolbenkorper eingesetzt, wodurch eine gewollt ungunstige Wärmeabfuhr an die angrenzenden Kolbenpartien gesichert wird Dadurch liegen die Temperaturen im Kolbengrundkorper weit unter der Maximaltemperatur am Kolben ohne Eingußelement, so daß durch das Eingußelement die örtlichen Belastungen auf das ertragbare Maß reduziert werden

Die erfindungsgemaße Elimination der mechanischen Belastungen aus dem Eingußelement ist nur über eine ungewöhnlich hohe Temperaturkonzentration in diesem Bauteil möglich Diese Temperaturen müssen vom Eingußelement nicht nur aufgenommen, sondern unter der spezifischen Motordynamik auch ertragen werden Das erfordert den Einsatz warmbestandiger Materialien fur das Eingußelement Besonders an Kolben mit Kolbenbodenbrennraum besteht am Brennraumrand, der gemeinsame Kante von Kolbenboden und Kolbenbodenbrennraum ist, die Gefahr der Hochtemperaturkorrosion Ihr muß entweder durch entsprechend hochwertige und auch teure Werkstoffe begegnet werden oder ihre negativen Auswirkungen werden bei anspruchsvollen Eingußelementewerkstoffen nach bestimmten Nutzungszeiten erfindungsgemaß folgendermaßen behoben

Die zerstörte gemeinsame Kante von Kolbenboden und Kolbenbodenbrennraum wird mechanisch bearbeitet, ein Paßring oder Federring als Gegenstuck eingesetzt und stuckweise oder gänzlich kolbenbodenseitig mit dem Eingußteil verschweißt Eine weitere erfindungsgemaße Losungsvanante ist, nach entsprechender mechanischer Vorbearbeitung ein Gegenstuck aus keramischem Werkstoff einzusetzen oder aufzuspritzen

Die technisch-ökonomische Bedeutung dieser Erfindung ist dadurch begründet, daß der ökonomisch gunstige Emmetallkolben aus beliebigem, geeignetem Kolbenwerkstoff in Gußausfuhrung fur hohe thermische und mechanische Belastungen nutzbar gemacht wird und dabei die ökonomisch-ökologischen Vorteile billiger Werkstoffe, hohen thermischen Niveaus im brennraumbegrenzenden Bereich, bestmöglicher Ausnutzung der Energieträger und geringsten Schadstoffausstoßes gefordert werden

Ausfuhrungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an Hand einiger Ausfuhrungsbeispiele naher erläutert werden In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig 1 Das Beispiel eines erfindungsgemaßen Eingußelementes in einem Kolben aus Gußeisen mit einem zentrisch gelegenen Kolbenbodenbrennraum

Fig 2 Das Beispiel eines erfindungsgemaßen Eingußelementes in einem Kolben mit glattem Kolbenboden Fig 3 Das Beispiel eines erfindungsgemaßen Eingußelementes mit einem an der gemeinsamen Kante von Kolbenboden und Kolbenbodenbrennraum aufgespritzten keramischen Werkstoff

In Fig 1 wird das brennraumseitige Teil eines gußeisernen Kolbens 1 mit einem Kolbenbodenbrennraum 2 gezeigt, in dem ein erfmdungsgemaßes Eingußelement 3 nach dem Umgußverfahren angordnet ist Kolbenboden 4 und Kolbenbodenbrennraum 2 fallen mit der gemeinsamen Kante 7 am Eingußelement 3 zusammen Die Elementoberflachen von warmeaufnehmender Seite 5 und warmeabfuhrender Seite 6 besitzen das erfindungsgemaße Verhältnis zueinander Daruberhinaus genügt das Element einer empfohlenen Bedingung, wonach das Verhältnis Ag_M 10'²ZW D_K innerhalb des Wertebereiches von 0 30 bis 0,85 zu liegen kommt, wobei auch hier die größeren Werte den hohen Elementtemperaturen entsprechen In Fig 2 ist ebenfalls ein Teil eines Kolbens 1 dargestellt, in dessen glatten Kolbenboden 4 ein entsprechendes, erfmdungsgemaßes Eingußelement 3 mit der warmeaufnehmenden Seite 5 und der warmeabfuhrenden Seite 6 mechanisch verklammert eingegossen ist Fig 3 schließlich zeigt ein erfmdungsgemaßes Eingußelement 3, dessen gemeinsame Kante 7 aus einem aufgespritzten keramischen Werkstoff 8 besteht

Claims (2)

1. Eingußelement aus beliebigem, geeignetem Werkstoff zur Bewehrung eines Teiles der brennraumbegrenzenden Oberfläche von Kolben, insbesondere von solchen fur Viertaktdieselmotoren zum Fahrzeugantrieb, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von größtem Eingußelementdurchmesser zum Kolbennenndurchmesser zwischen 0,4 und 0,7 liegt, wobei der größere Wert den hohen Temperaturen zugeordnet ist und die Verhaltnisse aus der Elementoberfläche der warmeaufnehmenden Seite 5 zur Elementoberflache der wärmeabfuhrenden Seite 6 zwischen 0,4 und 0,8 und aus der Elementoberfläche der warmeaufnehmenden Seite 5 zur Gesamtoberfläche des Eingußelementes 3 zwischen 0,3 und 0,5 liegen, wobei die kleineren Werte den hohen Temperaturen zugeordnet sind, wenn die Temperaturen des Eingußelementes 3 den Bereich von 250⁰C bis 750⁰C umfassen.

2. Eingußelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Kante 7 aus Kolbenboden 4 und Kolbenbodenbrennraum 2 nach entsprechender mechanischer Vorbearbeitung mit einem Paßring oder einem Federring aus warmfesten Werkstoff versehen und dieser stuckweise oder ganzlich mit dem Etngußelement 3 verschweißt ist oder an dieser entsprechend vorbereiteten gemeinsamen Kante 7 ein geeigneter keramischer Werkstoff 8 mechanisch eingesetzt oder aufgespritzt ist.