Zusammenbau

Da nun alle Motorkomponenten restauriert, neu angefertigt oder zugekauft waren, konnte der Motor zusammengebaut werden. Ähnlich wie bei dir Demontage, wurden nun alle Teile wieder montiert und teilweise abgedichtet. Anschließend wurde noch Öl, Benzin und Wasser eingefüllt und der erste Startversuch konnte gemacht werden. Jedoch wurde schnell klar, dass die Zündung falsch eingestellt war. Nach Beheben dieses Fehlers wurde der nächste Versuch gestartet:

Holzgestell

Um den Motor leichter transportieren zu können, wurde ein Gestell aus Holz angefertigt. Dazu wurde eine Zeichnung auf AutoCAD Inventor angefertigt. Mit den Maßen konnte das Material ausgewählt werden. Das zugeschnittene Holz wurde verleimt und die Tankhalterung zusätzlich noch verschraubt. Um das Holz unempfindlicher zu machen wurde es mit lichtem Öl versiegelt. Weiters wurden 4 Räder bestellt und montiert.

 

Schwungrad

Bei der Abholung des Motors fiel sofort auf, dass eines der beiden Schwungräder fehlte.
Dieses wurde nun nachgefertigt:

• Ursprünglich wurde das originale Laufrad gegossen. Da in der Schule jedoch nur Alu - Guss möglich ist, mussten wir den Nachbau mittels Zerspanungstechnik anfertigen. Nach längerer Überlegung kamen wir zu dem Konzept, das Werkstück in mehrere Komponenten aufzuteilen und anschließend zu verschweißen: Außenring, Speichen und Nabe.

Schwungrad Inventorzeichnung

• Das erste Problem wurde schnell klar: Der Außendurchmesser des Schwungrades, bzw. des Außenrings, überstieg den Bearbeitungsbereich unserer Maschinen in der Schule. Wir kontaktierten die Firma Maschinenbau Pototschnig, um ein solches Drehteil zu bekommen. Großzügigerweise stellte uns Herr Pototschnig einen auf unsere benötigten Maße gedrehten Außenring zur Verfügung.

Außenring für Schwungrad

• Als nächstes mussten die Speichen angefertigt werden. Die Form wurde im AutoCAD Inventor etwas abgeändert, um eine leichtere Bearbeitung zu ermöglichen. Weiters wurde die Wandstärke vergrößert, da beim nachfolgenden Plasmaschneiden die Abweichtoleranz sehr groß ist (vor allem bei dicken Blechen).
  Als Material verwendeten wir beim ersten Versuch ein 30mm dickes Stahlblech und schnitten die Kontur der Speichen mit dem Plasmaschneider. Schnell wure klar, dass die Wandstärke zu groß für die Maschine ist und eine Alternativlösung benötigt wird.

Programm für Plasmaschneider

Schneidversuch mit 30mm Blech

kaputte Düse wegen Überbeanspruchung

• Nach dem gescheiterten Versuch mit dem 30mm dicken Blech, probierten wir es erneut mit drei 12mm Blechen. Der Unterschied in der Wandstärke ermöglichte das Plasmaschneiden. Die fertig geschnittenen Teile  wurden dann mit dem Winkelschleifer von dem beim Schneiden entstandenen Zunder befreit.

Schneidversuch mit 12mm Blech

Entgraten mit Winkelschleifer

• Die Außenflächen der 3 Räder waren sehr ungenau, da der Lichtbogen seitlich wegzieht beim schneiden. Deshalb wurden die Teile auf der Drehmaschine mit einem Dreibackenfutter aufgespannt und auf den gewünschten Durchmesser abgedreht.
  Um den großen Durchmesser drehen zu können, wurde ein spezieller Verlängerungs-Aufsatz für den Meißel verwendet. Danach wurde der Innendurchmesser für die Nabe gedreht.

Aufspannen

Längsdrehen

• Für die Nabe wurde eine Welle auf das gewünschte Maß gedreht und gebohrt. Die Bohrung wurde anschließend noch mit dem Innendrehmeißel aufgedreht, damit sie genau auf die Kurbelwelle passt.

  

  Nabe innendrehen

Außenring, Speichen und Nabe

• Nun mussten die 3 fertiggedrehten Speichen miteinander verschraubt werden, damit sie später zusammen gefräst werden konnten. Dazu wurden in die beiden oberen Speichen durchgebohrt und in die unterste Speiche ein M8 Gewinde geschnitten. Die obersten Bohrungen wurden für die Senkkopfschrauben zusätzlich noch gesenkt.

einspannen und bohren

M8 Gewinde schneiden

• Die verschraubten Speichen konnten nun gefräst werden. So wie für das Plasmaschneiden, wurde auch für das Fräsen ein Programm geschrieben.
  
  Da der größtmögliche Bearbeitungsbereich bei der CNC-Fräsmaschine für die Speichen zu klein ist, musste zuerst die erste und dann die zweite Hälfte des Werkstücks gefräst werden. Wichtig dabei ist, dass die Speichen parallel zur Bearbeitungsfläche ausgerichtet sind, um die beiden Hälften so symmetrisch wie nur möglich fräsen zu können. Dazu wurde ein 3D-Taster verwendet und anschließen mit Spanneisen niedergespannt.

3D-Taster

• Beim ersten Versuch die Speichen zu fräsen, wurde mit einem Schaftfräser mit HM-Wendeschneidplatten von der Schule gearbeitet. Da jedoch die geschnitten Flächen des Werkstückes beim Plasmaschneiden unerwünscht gehärtet wurden, bemerkten wir schnell, dass ein speziell für gehärtete Werkstoffe geeigneter Fräser benötigt wird.

erster Fräsversuch mit Schaftfräser

• Uns wurde von der Firma Elmont ein HPC Schrupp-Schaftfräser mit Durchmesser 20 mm zur Verfügung gestellt, mit dem die Bearbeitung der Speichen möglich war.

Fräsbearbeitung

HPC Schrupp-Schaftfräser

• Nachdem die Fräsarbeiten beendet und alle Kanten entgratet waren, konnte das Schwungrad verschweißt werden. Dazu wurde die Mitte mit dem Höhenreißer ausgemessen und mehrmals geheftet. Danach wurden alle Komponenten miteinander voll verschweißt.

Kupfertank

Der fehlende Tank wurde neu angefertigt:

• Für den Mantel des Tanks verwendeten wir ein Kupferblech und rollten dieses ein. Danach wurden die zusammenstehenden Enden formschlüssig mit einander verklammert.

• Die beiden Seitenteile (auch aus Kupfer), wurden erodiert und anschließend mit einem selbst angefertigten Tiefziehwerkzeug, bestehend aus Matrize und Stempel, in die benötigte Form gebracht.

Erodieren

Zeichnung Matrize

Zeichnung Stempel

Tiefziehwerkzeug

Tiefziehen mit Hydraulik-Presse



geglücktes Probeteil



• Der Einfüllstutzen wurde aus Messing gedreht und erhielt ein Feingewinde für den Tankdeckel. Der erste Versuch scheiterte, da der Stutzen zu überdimensioniert war. Weiters wurde er gefeilt und geschliffen, damit er für das spätere Verlöten auf die Tankoberfläche passt.

1. Versuch

• Der Tankdeckel wurde aus Aluminium gedreht und erhielt ein handliches Profil, um ihn gut angreifen zu können. Dazu wurde mit "GOelan" ein Programm geschrieben, das danach mit der Fräsmaschine abgearbeitet wurde. Anschließend wurde der Tankdeckel auf der Drehmaschine zwischen zwei Spitzen gespannt und bekam das passende Feingewinde für den Einfüllstutzen. Auch hier gelang das Werkstück, sowie der Einfüllstutzen erst nach dem zweiten Versuch.

• Für Ansaug- & Überlaufstutzen wurden 2 Doppelnippel gekauft. Bei beiden wurde auf einer Seite das Gewinde abgedreht, damit die Stutzen in die Bohrungen im Tank passten und dichteten. Der Tank selbst wurde in eine aufgebaute Vorrichtung eingespannt und mit einem Stufenbohrer gebohrt.

• Anschließend wurden alle Komponenten verlötet.
  Zuerst wurde der Einfüllstutzen an der Innenseite der Tankoberfläche mit Phosphorlot hartgelötet, da es mit Silber- & Weichlot nicht funktionierte. Das Problem waren die unterschlichen Materialien (Messing und Kupfer).
  Die beiden kleinen Stutzen für Ansaug & Überlauf wurden mittels Silberlot an der Tankinnenseite hartgelötet.
  Die Seitenteile, sowie die Wulst des Mantels, wurden weichgelötet.
  Um die Dichtheit zu überprüfen, füllten wir den fertiggelöteten Tank mit Wasser und kontrollierten ob an irgendeiner Stelle Wasser austritt. Nach Löten einer gefundenen Problemstelle, war der Tank dicht!

• Zu guter letzt wurde die Tankoberfläche noch mit Schleifvlies nachbearbeitet, um die Verfärbungen und Lotreste zu entfernen.

Ventilführung einpressen

Die neu angefertigte Ventilführung bildet mit dem Ventilsitz eine Presspassung.
Das heißt der Durchmesser des Drehteiles hat, so wie auf der Fertigungszeichnung erkennbar, ein Übermaß.
Durch Erwärmen des Gussteiles und Abkühlen der Welle kann man eine gewünschte,
zwischenzeitliche Maßänderung erreichen und die Ventilführung somit einpressen.

neue & alte Ventilführung

Tag der offenen Tür

Am 30. Jänner stellten wir unseren Motor beim Tag der offenen Tür in der HTL aus.
Dabei präsentierten wir stolz die frisch lackierten Teile, sowie den Kupfertank der gerade in Arbeit ist. Wir erklärten den Besuchern die Funktionsweise und gaben eine kurze Einführung in das 3D-Zeichnen mit AutoCAD Inventor.
Damit konnten wir zeigen, dass auch Wirtschaftsingenieure für technische Diplomarbeiten geeignet sind. Das Interesse der Besucher an unserem Ausbildungszweig wurde dadurch sicherlich verstärkt.

Unser Diplomarbeitsstand

Schleifen, Grundieren, Lackieren

Bei Sockel, Motorgehäuse und Kessel, wo sandstrahlen zu aufwendig wäre, wurde der teils beschädigte Lack sorgfältig abgeschliffen.

Verwendete Werkzeuge:

• Winkelschleifer mit speziellem Aufsatz
• Akkuschrauber mit Aufsatz für schwerzugängliche Stellen

Daraufhin wurden plangefräste Flächen (dichtende Flächen), Gewinde und Bolzen sorgfältig mit Klebeband abgeklebt.

Anschließend wurden die Teile grundiert und schlussendlich lackiert. Die Farbe wählten wir mittels Farbkarte möglichst original abgestimmt aus.

Verwendete Lackfarbe:

• RAL 6005 - Moosgrün
• Schwarz Matt (hitzebeständig)

Ventilführung

Die beim Ausbau zerstörte Ventilführung mussten wir neu drehen.
Mit Hilfe von Innen- und Außenmikrometer, sowie einem Messschieber konnten wir die Maße auf eine Werkstättenzeichnung übertragen.
Wichtig war die genaue Bearbeitung der Außenpassung da die Ventilführung in den Kessel eingepresst wird und die Innenpassung für das sich auf- und abbewegende Ventil.

Rohmaterial: 42CrMo4, Durchmesser 40mm

Abgebrochene (oben) & neue Ventilführung (unten)

Ventilführung drehen

Fertigungszeichnung mit AutoCAD Inventor 2015