190829. lajstromszámú szabadalom • Eljárás gyűrűhordozó-betétes motordugattyúk előállítására
1 190 829 2 A találmány tárgya : eljárás gyűrűhordozó-betétes motordugattyúk előállítására, elsősorban alumíniumötvözetekből, kovácsolással vagy sajtolással. A jármüvek élettartamánál meghatározó jellegű a motor élettartama, amelyet elsősorban az égéstér alkatrészeinek élettartama határoz meg. Az égésteret körülvevő alkatrészek közül a legnagyobb hő- és mechanikai terhelésnek a dugattyú van kitéve, emiatt a dugattyú emelhető ki, mint az egyik legjelentősebb élettartam meghatározó alkatrész. A jelenlegi 100-150 ekm körüli futásteljesítményű motor-élettartamokat általában öntött, míg a nagyobb teljesítményű dízelmotorok esetében sajtolt vagy kovácsolt kivitelű dugattyúkkal valósítják meg. A dugattyúk élettartamát többnyire az határozza meg, hogy a felső dugattyúhorony mérete a kopás és a kiverödés hatására mikor éri el azt a határt, amelynél a gyűrű befordulása és ezáltal a dugattyú tönkremenetele bekövetkezik. A nagyteljesítményű belsőégésű motoroknál, de különösen a dízelmotoroknál egyre inkább a teljesítmények növelése került előtérbe. Ezt többnyire a fordulatszám és a belső nyomás növelése útján valósítják meg. A teljesítmények növelése a könynyűfém dugattyúk igénybevételének további növekedéséhez vezet, és ez még tovább növeli a kompressziógyűrük kiverődésének lehetőségét, azaz tovább csökken a motor élettartama. A nagyobb igénybevételeket a dugattyúk általában csak különféle betétezésekkel tudják kielégíteni. A kiverödés késleltetése érdekében a felső egy vagy két kompressziógyűrű ágyát más anyagból készítik és ebbe munkálják bele a gyűrühornyokat. Az alkalmazott gyürühordozó-betétnél egyik legfontosabb követelmény, hogy a gyürübetét anyaga és dugattyúötvözet közel azonos hőtágulási együtthatóval rendelkezzen. Ezenkívül megkövetelik a gyürübetét és a dugattyú közötti megfelelő kapcsolatot is. A gyürübetét anyaga többnyire gömbgrafitos öntöttvas vagy méginkább vasötvözet. Ilyen anyagok a Ni-resist és a Duleman. A dugattyúról a hőmennyiség nagy része a gyűrűkön keresztül távozik, így ezek rendkívül nagy hőigénybevételnek vannak kitéve. Mivel a gyűrűhordozó betét hővezető képessége jóval rosszabb, mint a dugattyú anyagáé, emiatt a felső gyűrű hőszigetelése nagyobb. A gyürühordozó-betétes könnyűfém dugattyú mind öntött, mind pedig sajtolt (kovácsolt) kivitelben is ismeretes. A gyürühordozó-betétes dugattyú sajtolással történő előállítását többféle szabadalmi leírás is védi. Az 1 224 104 és a 1 165 934 sz. NSZK szabadalmakban a betétgyűrű besajtolása több lépcsőben különböző szerszámok alkalmazásával történik. A 2 405 339 sz. NSZK szabadalom olyan megoldást ismertet, amikor a drága gyürühordozó alapanyag helyett a betét alakjának, formájának kialakításával biztosítja a gyürübetét és a dugattyúfém közötti hőtágulási különbségeket (ún. meander forma). Feltétlenül szükséges az ilyen gyűrűknél az alfinálási technológia. A gyűrűhordozó-betét külső és belső oldalán is kicsípések vannak. A 2 555 746 sz. NSZK találmány lényege, hogy a gyűrűhordozó-betéteket a célszerűen kimunkált horonnyal rendelkező dugattyúba képlékeny alakítással visszük be. Ilyen megoldás lehet az elektromágneses vagy robbantásos alakítás, illetve hidraulikus sajtolás. A gyűrűhordozó-betét körgyűrű, vagy lemezből hajlított lehet. A gyűrűhordozó-betét rögzítését a horony kiképzése mechanikus úton biztosítja. Az eljárás nagy előnye, hogy elmarad az alfinálási technológia és az öntés is egyszerűbbé válik. A 4 079 661 sz. USA szabadalom esetében a gyűrühordozó-betéteket több részből állítják össze, és öntés előtt ezeket gyűrűvel fogják körül. A gyűrű csak a betét kb. 1/3 részéig nyúlik be és ék alakú orrkialakítása van, emiatt az öntést követően az összefogó gyűrűt el lehet távolítani. A megfelelő szorítóerők alkalmazásával elérhető, hogy a többrészes gyűrűhordozó-betét a rugalmas energiája révén rögzítődik az eredeti helyzetben. Az eljárásnál nincs szükség a gyűrűhordozó-betét és a dugattyú anyaga között fémes kötésre. A 167 408 sz. magyar szabadalmi eljárásnál a dugattyúba a gyürűbetétek helyét előrefolyatással alakítják ki. A gyártás két műveletből áll, amelyeket egyetlen alsó szerszámban végeznek el, de a felső szerszámrészt műveletenként cserélni kell. Ezenkívül a gyűrűbetét helyét - amelyet az első művelettel hoznak létre - utólagos esztergálással kell pontosítani. Az eddig ismereteit eljárásoknál mindegyik esetben több művelet, és több szerszám alkalmazására volt szükség. A műveletek némelyike olyan bonyolult, hogy csak speciális berendezéssel, szerszámmal valósítható meg. A több szerszámos megoldás a gyártást bonyolulttá teszi és az ezzel együtt járó többszöri dugattyú előtermék melegítés jelentős költségnövekedéssel jár. A jelen találmánnyal olyan megoldás biztosítása a célunk, amely lehetővé teszi a gyűrűhordozóbetét egyetlen melegítéssel és egyetlen szerszámmal történő kovácsolását vagy sajtulását, amely lényegében a betétezetlen dugattyú alakítószerszám csekély módosításával előállítható. Ugyanakkor a dugattyú előtermékének kialakítását a képlékeny alakváltozás megváltozott körülményei szerint kívántuk módosítani annak érdekében, hogy a nagy szilárdságú, de kis alakváltozási képességgel rendelkező öntött gyűrűhordozó-betét felrepedése, törése elkerülhető legyen. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldottuk meg. hogy lépcsős kialakítású hengeres dugattyú-előterméket készítünk, erre ráhúzzuk a gyürűhordozó-betétet, majd egy előmelegítéssel és a dugattyút egy lépésben sajtolással, ill. kovácsolással készre alakítjuk oly módon, hogy az alakítást két ütéssel végezzük. Az első ütéssel gyűrühordozóbetétet körülfolyatjuk a dugattyú anyagával és a hátrafolyatás egy részéi, elvégezzük, a második ütéssel a hátrafolyatást befejezzük. A találmány lényege tehát az, hogy lépcsős kialakítású előterméket és a gyűrühordozó-betétet együttesen előmelegítve meleg szerszámba rakjuk, és két különböző energiájú egymást követő ütéssel a darabot készre kovácsoljuk. Ha a kovácsoló beren-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
