AT359809B - Verfahren zum herstellen von ventilstoesseln fuer brennkraftmaschinen od.dgl. - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ventilstösseln für Brennkraftmaschinen od. dgl., die an ihrer mit der Nocke zusammenarbeitenden Stirnseite eine molybdänhaltige Verschleissschicht aufweisen. 



   Hochbeanspruchte Ventilstössel wurden in der Regel bisher aus Gusseisen, das gegebenenfalls geringe Zusätze von   Legierungsmetallen,   wie Nickel u. dgl., enthält, hergestellt. An jener Stirnseite des Stössels, die die Auflauffläche für die Nocke der Nockenwelle darstellt, wird bereits beim Giessen dadurch eine harte Zone erreicht, dass das flüssige Gusseisen in diesem Bereich durch eine Abschreckplatte rasch abgekühlt wird. Im Betrieb ergibt sich nicht nur eine reibende, sondern auch eine schlagende Beanspruchung der betreffenden Stirnseite, und es hat sich gezeigt, dass nach einer Laufzeit von etwa 2000 h die im gebildeten weissen Gusseisen enthaltenen Karbide langsam auszubrechen beginnen, wobei nicht nur der Stössel selbst zerstört, sondern auch die Nocke stark in Mitleidenschaft gezogen wird. Versuche, harte Plättchen,   z.

   B.   aus Hartmetall, auf den Stössel aufzulöten, ergaben eine zu grosse Kostensteigerung und führten daher zu keinem praktischen Erfolg. 



   Nach der US-PS Nr. 3, 255, 513 ist es bereits bekannt, an der mit der Nocke zusammenarbeitenden Stösselstirnseite eine molybdänhaltige Verschleissschicht vorzusehen. Dabei besteht der Ventilstössel aber aus Stahl und besitzt an seiner der Nocke zugekehrten Stirnfläche lediglich eine flache Ausnehmung. In diese Ausnehmung wird nun eine Scheibe aus gesintertem Metallpulver eingelegt und so weit erhitzt, dass sie schmilzt und mit dem stählernen Stösselkörper eine innige Verbindung eingeht. Das Sintern der Scheibe hat also nur den Sinn, dass man mit dem sonst pulverförmigen Metall besser manipulieren und vor allem vornherein die gewünschte, ganz bestimmte Metallpulververmischung einhalten kann.

   Die gesinterte Scheibe behält ihre Struktur nach dem Aufschmelzen auf den Körper des Ventilstössels selbstverständlich nicht bei, die Eigenart eines Sinterkörpers geht beim Aufschmelzen vielmehr vollständig verloren. Da dabei der Hauptteil des   Ventilstösselkör-   pers aus Stahl hergestellt ist, ergibt sich wegen der notwendigen spanabhebenden Bearbeitung ein vergleichsweise hoher Arbeitsaufwand, der durch das spezielle Aufbringen der Verschleissschicht noch vergrössert wird. 



   Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe es möglich ist, in verhältnismässig einfacher und billiger Weise Ventilstössel herzustellen, die eine hohe Festigkeit aufweisen und an ihrer als Auflauffläche für die Nocke dienenden Stirnseite eine besonders verschleissfeste Zone bilden. 



   Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der ganze Ventilstössel in an sich bekannter Weise durch Einfüllen zweier Metallpulverschichten verschiedener Zusammensetzung in eine einzige Form, gemeinsames Pressen der beiden Metallpulverschichten und nachträgliches Sintern gebildet wird, dass dabei für die Verschleissschicht eine kohlenstoffreie Mischung aus unlegiertem Eisen und unlegiertem Molybdän und für den übrigen Stösselkörper niedrig legiertes Eisen verwendet werden, dass die Sinterung bei einer Temperatur bis   1350. C   erfolgt und dass die Verschleissschicht nach der Sinterung gegebenenfalls aufgekohlt oder, wie an sich ebenfalls bekannt, durch Abschrecken und Anlassen gehärtet wird. 



   Die Herstellung des Ventilstössels erfolgt also durch Presen von Metallpulver in einer entsprechenden Form und nachfolgendes Sintern in einem Sinterofen, wobei aber für den Stösselschaft bzw. den übrigen Stösselteil nur ein niedrig legiertes normales Eisenpulver zzum Einsatz kommt und bloss für die hochbeanspruchte Zone im Bereich der einen Stösselstirnseite das besondere Pulvergemisch verwendet wird. Dennoch ist der Herstellungsvorgang einfach, da diese zwei Pulvermischungen in eine gemeinsame Form gefüllt und in einem Arbeitsgang zusammen gepresst werden. Die erfindungsgemässe Mischung ist weicher als die entsprechenden Vorlegierungspulver und ergibt damit bei gleichem Pressdruck eine geringere Porösität. 



   Da diese Mischung kohlenstofffrei ist, können höhere Sintertemperaturen angewendet werden, die wieder eine höhere Festigkeit, insbesondere Verschleissfestigkeit, mit sich bringen. Dabei hat Molybdän den Vorteil, dass eine vernachlässigbar kleine Neigung zum Anfressen des Gegenwerkstoffes, also des gehärteten Stahls der Nockenwelle besteht. Der Verschleisswiderstand an der gefährdeten Stirnseite wird durch die nachträgliche Aufkohlung erhöht, wobei kohlende Gase, z. B. CO oder   CH,   oder feste Kohlungsmittel, wie sie im Handel erhältlich sind, zum Einsatz kommen können. 

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 Durch den Kohlungsvorgang bilden sich Mischkarbide aus Fe, Mo und C, die die Härte und die Verschleissfestigkeit erhöhen.

   Eine Steigerung der Härte der in Rede stehenden Schicht wird auch durch Abschrecken von hoher Temperatur (900 bis   1200 C)   und Anlassen bei 500 bis   700. C   erreicht. 



  Das Molybdän wird nämlich bei hoher Temperatur bis 35% in a-Eisen gelöst und verbleibt dann beim Abschrecken in Lösung. Durch die Anlassbehandlung wird das Molybdän entsprechend der geringen Löslichkeit in a-Eisen bei niedrigen Temperaturen ausgeschieden und bildet die E-Phase, die der Zusammensetzung   Fe7Moe   entspricht. Ein solches zweiphasiges Gefüge weist eine 
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   Es sind zwar bereits Sinterformkörper bekannt, die aus einer Trägerschicht aus einem niedrig legierten, gesinterten Eisenpulver und einer Verschleissschicht aus einem hochlegierten, gesinterten Eisenpulver oder einer gesinterten Mischung aus einem niedrig legierten Eisenpulver und einer Legierung auf der Basis von Kobalt, Molybdän, Silizium oder Chrom bestehen. Dabei handelt es sich aber um Ventilsitzringe od. dgl., bei denen es vor allem auf die Hitzebeständigkeit ankommt. Unlegierte Metallpulver für die Verschleissschicht werden dabei jedenfalls nicht verwendet. 



   In weiterer Ausbildung der Erfindung kommt für die Schicht eine Mischung aus 65 bis 80% Eisen-und 20 bis 35% Molybdän zum Einsatz, wodurch sich die günstigsten Eigenschaften erzielen lassen. 



   Versuche haben ergeben, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Ventilstössel eine dreifach höhere Verschleissfestigkeit als Gusseisenstössel aufweisen, wobei ein Angriff auf die Nocken kaum messbar ist. Die geringe Restporösität ist günstig, weil sie bei der Schmierung mithilft. 



   In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel ein nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellter Ventilstössel in Ansicht dargestellt,
Der Ventilstössel besteht aus einem   Schaft --1-- und   einem Teller --2--, dessen Stirnfläche als   Anlauffläche für   die Nocke der Nockenwelle dient. An dieser Stirnfläche ist nur eine besonders verschleissfeste Schicht --3-- vorgesehen, für die eine Mischung aus unlegiertem Eisen und unlegiertem Molybdän verwendet wird, wogegen für die übrigen   Stösselteile --1, 2-- niedrig   legiertes Eisenpulver zur Anwendung kommt. 



   PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zum Herstellen von Ventilstösseln für Brennkraftmaschinen od. dgl., die an ihrer mit der Nocke zusammenarbeitenden Stirnseite eine molybdänhältige Verschleissschicht aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der ganze Ventilstössel (1, 2) in an sich bekannter Weise durch Einfüllen zweier Metallpulverschichten verschiedener Zusammensetzung in eine einzige Form, gemeinsames Pressen der beiden Metallpulverschichten und nachträgliches Sintern gebildet wird, dass dabei für die Verschleissschicht (3) eine kohlenstofffreie Mischung aus unlegiertem Eisen und unlegiertem Molybdän und für den übrigen   Stösselkörper   niedrig legiertes Eisen verwendet werden, dass die Sinterung bei einer Temperatur bis   1350 C   erfolgt und dass die Verschleissschicht nach der Sinterung gegebenenfalls aufgekohlt oder,

   wie an sich ebenfalls bekannt, durch Abschrecken und Anlassen gehärtet wird.

Claims (1)

1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verschleissschicht (3) eine Mischung aus 65 bis 80% Eisen und 20 bis 35% Molybdän verwendet wird.