DE1228125B - Valve lifters for internal combustion engines - Google Patents
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Description
Ventilstößel für Bren nkraftmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilstößel für Brennkraftmaschinen, der aus einem stählernen Tragkörper und einer gußeisernen Endkappe besteht, die miteinander durch Löten verbunden werden sollen.Valve tappets for internal combustion engines The invention relates to a valve lifter for internal combustion engines, which consists of a steel support body and a cast iron end cap which are joined together by soldering should.
Eine besondere Schwierigkeit entsteht dadurch, daß eine einwandfreie # Verbindung der gußeisemen Endkappe mit dem stählernen Tragkörper erzielt werden muß, die die anschließende bei etwa 780 bis 800' C erfolgende Wärinebehandlung bereits berücksichtigt. Die Verwendung der üblicherweise für Hartlötung benutzten Messinglote verbietet sich, da diese einen weiten Schmelztemperaturbereich haben und die erforderliche Löttemperatur die Mikrostruktur des Gußeisens der Endkappe schädlich beeinflussen würde. Ferner bereitet das Aufbringen dieser Messinghartlote auf die Endkappe Schwierigkeiten, da, wie festgestellt wurde, eine gute Verbindung zwischen dem Lot und der Endkappe nicht erzielt werden kann.A particular difficulty arises from the fact that a perfect connection of the cast-iron end cap with the steel support body must be achieved, which already takes into account the subsequent heat treatment at about 780 to 800 ° C. The use of the brass solders commonly used for brazing is prohibited because they have a wide melting temperature range and the required brazing temperature would have a detrimental effect on the microstructure of the cast iron of the end cap. Furthermore, the application of these brass brazing alloys to the end cap presents difficulties because, as has been found, a good connection between the braze and the end cap cannot be achieved.
Die Erfindung besteht darin, daß die Endkappe mit einem galvanisch niedergeschlagenen Überzug eines an sich bekannten Lotes mit 25 bis 40 Gewichtsprozent Zinn und 75 bis 60 Gewichtsprozent Kupfer in einer Dicke von 0,02 bis 0,076 mm versehen ist und der Innendurchmesser des über die Lötfläche der Endkappe zu schiebenden Tragkörpers mindestens 0,1 mm kleiner als der Durchmesser der Lötfläche ist. Das angegebene Lot hat einen engen Schmelztemperaturbereich und gestattet ein Löten bei etwas über 8001 C, so daß schädliche Strukturänderungen in dem Gußeisen der Endkappe und eine Verringerung der Festigkeit der Lötverbindung vermieden sind. Durch das galvanische Aufbringen des Lotes, das ohne besondere Vorbereitung auf die im Sandgußverfahren hergestellte Endkappe erfolgen kann, wird eine vorzügliche Verbindung des Lotes mit der Endkappe erzielt. Dies führt zu einer größeren Festigkeit der gesamten Lötverbindung.The invention consists in that the end cap is provided with an electroplated coating of a known solder with 25 to 40 percent by weight tin and 75 to 60 percent by weight copper in a thickness of 0.02 to 0.076 mm and the inside diameter of the over the soldering surface of the End cap to be pushed support body is at least 0.1 mm smaller than the diameter of the soldering surface. The specified solder has a narrow melting temperature range and allows soldering at slightly above 8001 C, so that damaging structural changes in the cast iron of the end cap and a reduction in the strength of the soldered joint are avoided. The galvanic application of the solder, which can be done without any special preparation for the sand-casting end cap, achieves an excellent connection between the solder and the end cap. This leads to a greater strength of the entire solder joint.
In der Zeichnung ist ein Teilschnitt durch einen Tragkörper eines Ventilstößels und eine mit einer Legierung überzogene Endkappe vor deren Zusammenbau dargestellt.In the drawing is a partial section through a support body Valve lifter and an alloy coated end cap prior to assembly shown.
Der Ventilstößel besteht aus einem rohrförmigen stählernen Tragkörper 10, an dessen einem Ende eine im wesentlichen zylindrische Endkappe 12 aus Gußeisen befestigt ist. Das Ende des Tragkörpers 10 hat eine Ausbohrung 14 zur Aufnahme eines im Durchmesser abgesetzten Teils 16 der Endkappe 12. Neben dem abgesetzten Teil 16 ist eine Schulter 18 gebildet, die sich gegen eine Stirnfläche 20 des Tragkörpers 10 abstützt, wenn die Endkappe 12 in den Tragkörper 10 eingesetzt ist. Am Boden der Ausbohrung 14 befindet sich eine Schulter 22, gegen die eine Stimfläche 24 der Endkappe 12 anliegt, wenn die beiden Teile zusammengesteckt sind. Die Endkappe besteht aus einem harten> und abriebfesten Gußeisen, beispielsweise folgender Zusammensetzung: 0,7 bis 0,9 Gewichtsprozent Mangan maximal 0,2 Gewichtsprozent Phosphor maximal 0,1 Gewichtsprozent . Schwefel 2,1 bis 2,4 Gewichtsprozent Silizium 0,4 bis 0,7 Gewichtsprozent Nickel 0,9 bis 1,1 Gewichtsprozent Chrom 0,4 bis 0,7 Gewichtsprozent Molybdän 3 bis 3,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff Rest Eisen Auf die Endkappe 12 ist ein Überzug 26 aus einem Lot aufgebracht, um die Endkappe 12 mit dem Tragkörper 10 zu verlöten. Der Überzug wird auf die Endkappe durch galvanisches Niederschlagen des Lotes erzeugt. Durch Benutzen eines noch zu beschreibenden galvanischen Bades kann die Zusammensetzung und die Stärke des Niederschlages einer Kupfer-Zinn-Lötlegierung mit etwa 25 bis 40 Gewichtsprozent Zinn und 60 bis 75 Gewichtsprozent Kupfer bei der Massenfertigung leicht und genau geregelt werden. Das Cralvanische Bad kann zweckmäßig eine wäßrige Losung einer Kupfer-Alkali-Verbindung und Cyan-Kalium-Zinn-Verbindungen sein, wobei das Gewichtsverhältnis zwischen freiem Kaliumcyanid und Kaliumcuprocyanid im Bad etwa 0,8 : 1 beträgt. Beispielsweise wird ein Bad folgender Zusammensetzung verwendet: 15,6 bis 21,84 g/1 freies KCN 18,72 bis 21,84 g/1 XCu (CN), 3,12 bis 6,24 gll KOH - 31,2 bis 49,92 g/1 K2 Sn(OH), Ein befriedigender überzug wird erhalten, wenn die Bronzelegierung aus dem Bad bei einer Temperatur von 91 bis 941 C niedergeschlagen wird und eine Stromdichte von etwa 0,92 bis 1,38 Amp./M2 verwendet wird.The valve tappet consists of a tubular steel support body 10, at one end of which a substantially cylindrical end cap 12 made of cast iron is attached. The end of the support body 10 has a bore 14 for receiving a part 16 of the end cap 12 with a stepped diameter. In addition to the stepped part 16 , a shoulder 18 is formed which is supported against an end face 20 of the support body 10 when the end cap 12 is in the support body 10 is used. At the bottom of the bore 14 there is a shoulder 22 against which an end face 24 of the end cap 12 rests when the two parts are plugged together. The end cap consists of a hard and wear-resistant cast iron, for example the following composition: 0.7 to 0.9 percent by weight manganese, maximum 0.2 percent by weight, phosphorus, maximum 0.1 percent by weight . Sulfur 2.1 to 2.4 percent by weight silicon 0.4 to 0.7 percent by weight nickel 0.9 to 1.1 percent by weight chromium 0.4 to 0.7 percent by weight molybdenum 3 to 3.25 percent by weight carbon, remainder iron On the end cap 12 a coating 26 made of a solder is applied in order to solder the end cap 12 to the support body 10. The coating is produced on the end cap by electroplating the solder. By using an electroplating bath to be described later, the composition and the thickness of the deposit of a copper-tin solder alloy with about 25 to 40 percent by weight tin and 60 to 75 percent by weight copper can be easily and precisely controlled in mass production. The galvanic bath can expediently be an aqueous solution of a copper-alkali compound and cyan-potassium-tin compounds, the weight ratio between free potassium cyanide and potassium cuprocyanide in the bath being about 0.8: 1 . For example, a bath of the following composition is used: 15.6 to 21.84 g / 1 free KCN 18.72 to 21.84 g / 1 XCu (CN), 3.12 to 6.24 g / 1 KOH - 31.2 to 49 , 92 g / 1 K2 Sn (OH), A satisfactory coating is obtained if the bronze alloy is deposited from the bath at a temperature of 91 to 941 C and a current density of about 0.92 to 1.38 Amp./M2 is used will.
Das galvanische Niederschlagen wird fortgesetzt, bis der Innendurchmesser des über die Lötfläche der Endkappe zu schiebenden Tragkörpers mindestens 0,1 mm kleiner als der Durchmesser der Lötfläche ist. Die jeweilige Dicke des galvanisch aufgebrachten überzugs des Lotes wird von der Rauhigkeit der Oberfläche des Gußstückes und der gewünschten Passung zwischen dem Tragkörper und der Endkappe abhängen.The galvanic deposition is continued until the inner diameter of the support body to be pushed over the soldering surface of the end cap is at least 0.1 mm smaller than the diameter of the soldering surface. The respective thickness of the galvanically applied coating of the solder will depend on the roughness of the surface of the casting and the desired fit between the support body and the end cap.
Die mit der Legierung überzogene Endkappe 12 wird mit dem rohrförmigen Tragkörper 10 zusammen-esteckt und die aebildete Einheit in einem Ofen auf etwa 843 bis 927' C für eine Zeit von 30 bis 60 Minuten erwärmt. Wird Induktionsheizung benutzt', so wird die Einheit zweckmäßig auf 982 bis 10381 C für etwa 30 Sekunden'erwärmt. Bei der Induktionsheizung erfordern höhere Temperaturen eine geringere Behandlungszeit, um den gleichen Fluß und die gleiche Diffusion der Legierung zu erhalten wie bei der Erwärmung im Ofen.The end cap 12 coated with the alloy is put together with the tubular support body 10 and the unit formed is heated in an oven to about 843 to 927 ° C. for a period of 30 to 60 minutes. If induction heating is used, the unit is expediently heated to 982 to 10381 C for about 30 seconds. With induction heating, higher temperatures require less treatment time in order to obtain the same flow and diffusion of the alloy as with heating in the furnace.
Es ist erwünscht, das Erwärmen auf die Löttemperatur und das anschließende Abkühlen in einer nicht oxydierenden Schutzatmosphäre vorzunehmen, um eine- einwandfreie Verbindung zu erhalten und Zunderbildung oder Abblättern zu verhindern. Es ist auch erwünscht im Inneren des rohrförmigen Tragkörpers- die Schutzgasatmosphäre zu haben, damit diese dort während des Lötvorganges wirksam ist. Vorteilhaft wird eine reduzierende Atmosphäre verwendet. Befriedigende Ergebnisse wurden mit einer Atmosphäre folgender Zusammensetzung erzielt: 20 Volumprozent Kohlenoxyd, 40 Volumprozent Wasserstoff und 40 Volumprozent Stickstoff. Es können indessen im wesentlichen reine Mischungen von Wasserstoff, Kohlenoxyd, Stickstoff, Helium, Argon od. dgl. ebenfalls benutzt werden. Bei einer anderen Herstellungsweise wurde eine Ventilstößelendkappe, nachdem sie mechanisch und chemisch gereinigt wurde, für etwa 2 Minuten in eine wäßrige Lösung, die 15,6 bis 18,72 g Kaliumeyanid je Liter Wasser enthielt, getaucht und nach dem CD Herausnehmen in ein galvanisches Bad eingebracht, das den Niederschlag einer Bronzelegierung von etwa 30 Gewichtsprozent Zinn und 70 Gewichtsprozent Kupfer ergibt. Dieses Bad wurde mit entionisiertem Wasser angesetzt und hatte folgende Anteile: 18,72 g/1 freies KCN 18,72 g/1 KCu(CN)2 2,5 g/1 KOH 84,24 gd K,Sn (OH)6 Bei einer Stromdichte von etwa 11,96 Amp./m2 und einer Badtemperatur von etwa 91' C ergab sich bei Verwendung von Kupferanoden ein Bronzeniederschlag von etwa 0,025 mm Stärke in etwa einer Stunde.It is desirable to carry out the heating to the soldering temperature and the subsequent cooling in a non-oxidizing protective atmosphere in order to obtain a perfect connection and to prevent the formation of scale or peeling. It is also desirable inside the tubular Tragkörpers- to have the inert gas atmosphere, so that it is effective there during the soldering process. A reducing atmosphere is advantageously used. Satisfactory results have been obtained with an atmosphere of the following composition : 20 percent by volume of carbon dioxide, 40 percent by volume of hydrogen and 40 percent by volume of nitrogen. However, essentially pure mixtures of hydrogen, carbon oxide, nitrogen, helium, argon or the like can also be used. In another method of manufacture, a valve tappet end cap, after it had been mechanically and chemically cleaned , was immersed for about 2 minutes in an aqueous solution containing 15.6 to 18.72 g of potassium yanide per liter of water and, after the CD had been removed, in an electroplating bath introduced which results in the precipitation of a bronze alloy of about 30 percent by weight tin and 70 percent by weight copper. This bath was made up with deionized water and had the following proportions: 18.72 g / 1 free KCN 18.72 g / 1 KCu (CN) 2 2.5 g / 1 KOH 84.24 gd K, Sn (OH) 6 Bei A current density of about 11.96 amps / m 2 and a bath temperature of about 91 ° C. resulted in a bronze deposit of about 0.025 mm thick in about one hour when using copper anodes.
Die Endkappe wurde sofort anschließend in einen gereinigten rohrförmigen Tragkörper eingesetzt und die gebildete Einheit in einem Lötofen bei einer Temperatur von etwa 871' C für 40 Minuten in einer Schutzgasatmosphäre, wie sie beschrieben wurde, erwärmt. Nach dem Entfernen aus dem Lötofen wurde sie anschließend in der Schutzatmosphäre abgekühlt.The end cap was then immediately inserted into a cleaned tubular support body and the unit formed was heated in a soldering furnace at a temperature of about 871 ° C. for 40 minutes in a protective gas atmosphere as described. After removing it from the soldering furnace, it was then cooled in the protective atmosphere.
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