Verfahren zur Herstellung eines auf Gleitung beanspruchten Maschinenteils. Bei auf Gleitung beanspruchten Ma schinenteilen sollen zwei Forderungen er füllt werden, einmal sollen sie zur Er reichung einer möglichst langen Lebensdauer verschleissfest sein und dann sollen sie gute Lauf- und vor allem gute Einlaufeigenschaf- ten besitzen. Diese beiden Forderungen lassen sich aber, wenn eine möglichst kurze Ein laufzeit gefordert wird, gleichzeitig nur schwer erfüllen.
Bekanntlich kann man die Gleiteigen- schaften von Metallen aufeinander durch die Verwendung von Materialien von hoher 01- absorptionsfähigkeit oder durch Erzeugung poröser, ölaufsaugender Schichten erhöhen, wobei die Wirkung darauf beruht, dass die Metalloberfläche bezw. die porösen Schichten dauernd einen Schmiermittelfilm festhalten und die Reibung auf diese Weise vermindern. Um zu einem möglichst günstigen Ergebnis zu gelangen, hat man Ogydschichten,
oder für Eisen und Zink Phosphatschichten vorge- schlagen, welch letztere durch thermische oder chemische Behandlung des Werkstoffes unter Verwendung desselben als Reaktions teilnehmer erzeugt werden. Der Werkstoff wird aber durch eine solche Behandlung mehr oder weniger angegriffen, wodurch :
s.ich an den behandelten Flächen Erhöhungen und Vertiefungen bilden. Bei einer solchen Be handlung besteht aber ausserdem die Gefahr, dass sich auch an den übrigen Passflächen des Maschinenteils, die nicht auf Gleitung be ansprucht werden, leicht Ansätze der zu bil denden Schicht entwickeln. Die :erzeugten Schichten sollen aber nur den Zweck er füllen, dass die einer gleitenden Reibung unterworfenen Maschinenteile gut mitein- ander einlaufen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines auf Gleitung beanspruchten Maschinenteils, wel ches sich dadurch auszeichnet, dass man von aussen her auf die Gleitfläche des Maschinen- teils eine gut haftende und polierende Eigen schaften aufweisende, sowie ein beschleunig- tes Einlaufen der Gleitfläche auf der Gegen- lauffläche bewirkende Gleitschicht aufbringt..
Dieses Verfahren lässt sich auf verschie dene Weise ausführen, je nach dem zur An wendung gelangenden Mittel. Als Polier- mittel kann man Borate, beispielsweise Na triumborat oder Phosphate verwenden, wo bei dann das Verfahren zweckmässig darin besteht, dass man diese Mittel als feinste Pul ver auf die Gleitfläche aufstäubt und die Maschinenteile dann einer Wärmebehandlung unterwirft.
Diese Wärmebehandlung kann darin bestehen, dass man die bestäubte Gleit fläche rasch mit einer Stichflamme be streicht, wobei die Gleitschicht auf der Gleit fläche anbäekt. Auf diese Weise lassen sich erfahrungsgemäss selbst die empfindlichsten Gefüge behandeln, ohne dass die Gefahr einer Beeinträchtigung für den Aufbau des Ge füges besteht.
Als Poliermittel kann man auch Meta- oder Disilikate oder Wasserglas verwenden. In einem solchen Falle löst man diese Mittel vorerst in bekannter Weise in einem Lö- sungsmittel auf und streicht sie dann mit Hilfe eines weichen Werkzeuges, beispiels weise mittels eines Stoffbausches dünn und gleichmässig auf die zu behandelnde Gleit fläche auf. Das Lösungsmittel verdunstet oder wird durch eine Wärmebehandlung zum Verdunsten gebracht und es bleibt auf der Gleitfläche eine aus dem Poliermittel be stehende, fest haftende Gleitschicht zurück.
Nach leichtem Antrocknen dieser Gleit- schicht kann durch leichtes Überstreichen, beispielsweise mit einer mit Gummi über zogenen Leiste, die oberste, schon angetrock nete Schicht aufgerauht werden, so dass mikroskopisch feine Kristalle an der Ober fläche entstehen, die dann den Einlaufvor- gang noch beschleunigen. Andere spritz- fähige und gute Poliereigenschaften be sitzende Mittel wie Glas werden zweckmässig in flüssigem Zustande auf die zu behan delnde Gleitfläche aufgespritzt.
An Stelle von Glas, das bekanntlich ein Gemisch von Oxyden bezw. Silikaten in, verschiedenen Zusammensetzungen darstellt, könnte auch ; ein zur Bildung der Gleitschicht dienendes Material verwendet werden, das aus einem oder mehreren der wesentlichen Bestandteile des Glases besteht, wie Alkali- oder Erd- alkalisilikate, Silikate von Blei und Alumi nium, Siliziumoxyd, Zinkoxyd, Aluminium oxyd.
Es kann aber auch ein feines Polierpulver verwendet werden, das unter Verwendung eines geeigneten Bindemittels auf die Gleit fläche aufgetragen wird. Als Bindemittel eignen sieh beispielsweise Kunst- oder Natur harzlösungen. Dieses Auftragen kann wie derum so geschehen, dass entweder erst eine geeignete Harz- oder Lackschicht auf die Gleitfläche aufgetragen und vor dem Trock nen das Poliermittel zugegeben wird, oder aber es wird vor dem Auftragen zuerst ein Gemisch aus dem Binde- und dem Polier mittel hergestellt. Als Poliermittel eignet sich ein feines Schleifpulver, wie es z. B.
für das Polieren von Schliffen für metallo- graphische Untersuchungen verwendet wird. Als Bindemittel für ein solches Schleifpulver und für die Befestigung der Gleitschicht an der Gleitfläche lässt sich ein Harz verwen den, das benzin-, benzol-, öl- und wärmefest ist.
Als Bindemittel eignen sich beispiels weise: Phenolharz, Kresolharz, Galalith, Aminoharz, Zelluloseacetat oder -nitrat, Benzylzellulose, Anilinharz, Phtalsäureharz, Mi,sehpolymerisate oder Polyvinylharze, Akrylsäureharze, Natur- oder Kunstgummi, Chlorkautschuk, Bitumen, verschiedene Na turharze, anorganische Bindemittel, z. B.
Wasserglas..
Versuche haben gezeigt, dass mittels einer polierende Eigenschaften besitzenden Harz schicht, z. B. einer Phenolharzschieht, sehr gut einlaufende Laufflächen erzeut -erden können, ohne dass noch ein besonderes Polier mittel beigefügt werden muss.
Die durch Aufspritzen oder Aufstreichen erzeugte Gleitschicht verankert sich sehr gut in den Poren und Bearbeitungsriefen des Grundwerkstoffes. Wenn nun die in der be- schriebenen Weise behandelte Lauffläche mit ihrer Gegenlauffläche, die aber beide noch nicht aufeinander eingelaufen sind, zu sammenarbeitet, wirkt die Gleitschicht wie ein feines Poliermittel auf die Gegenlauf- fläcIie, so dass beide zusammenwirkenden Flächen beschleunigt einen guten Laufspie gel erhalten,
ohne dass ein sogenanntes Fres sen einer der beiden Flächen zu befürchten ist. Die dünne Gleitschicht wird natürlich während des Einlaufvorganges in feinsten Teilchen abgetragen. Dadurch, dass die Gleit- schicht sehr gut in den Bearbeitungsriefen und in den Poren des Grundwerkstoffes ver ankert ist, werden aber Teile von ihr noch ziemlich lange erhalten bleiben, auch dann noch, wenn bereits der Grundwerkstoff un mittelbar die Gegenlauffläche berührt. Auf diese Weise wird die polierende Wirkung noch über die eigentliche Einlaufzeit hinaus erhalten.
Es kommt aber noch eine weitere vorteil hafte Wirkung hinzu. Kleine, aus dem härte ren Grundwerkstoff ausbrechende Teilchen führen bekanntlich sehr oft zu Beschädigun gen einer oder beider Laufflächen. Die An wesenheit der beschriebenen Gleitschicht macht jedoch solche allfällig aus dem Grund werkstoff ausbrechende Teilchen dadurch un schädlich, indem letztere in die in den Be arbeitungsriefen zurückbleibenden Teile der Gleitschicht eingedrückt, in diesen festgehal ten und nach und nach abgetragen werden, so dass sie nicht zerstörend wirken können. Das Ausbrechen von Teilchen aus dem här teren Grundwerkstoff wird aber durch die Gleitschicht von vornherein weitgehend un terbunden.
Um die zusätzliche polierende Wirkung noch länger über die Einlaufzeit hinaus zu erhalten, können in die Gleitfläche auch Nuten eingearbeitet werden, welche tiefer sind als die normalen Arbeitsriefen.
Bei der Anwendung des beschriebenen Verfahrens zeigt es sich, dass sich die Gleit fläche des mit der Gleitschicht versehenen Maschinenteils bereits nach sehr kurzer Zeit der Gegenlauffläche angepasst hat. Diese Er- scheinung ist besonders wünschenswert bei Kolbenringen, von. denen gefordert wird, dass ; sie möglichst von Anfang an gut dichten.
In der Zeichnung sind Anwendungsbei spiele des Verfahrens gemäss der vorliegen den Erfindung an einem Kolbenring darge stellt.
Fig. 1 zeigt einen mit einer Gleitschicht ausgestatteten Ring; Fig. 2 und 3 zeigen einen Ring mit einer andern Gleitschicht, und zwar in urgelaufe nem Zustande und nach kurzer Einlaufzeit, während in Fig. 4 eine weitere Ausführungsform veranschaulicht ist, wobei sämtliche Gleit- schichten zwecks eines besseren Verständ nisses in übertrieben starken Dicken einge- zeichnet sind.
In Fig. 1 ist der Kolbenring mit 1, die aus einem feinen Schleifpulver mit oder ohne Anwendung eines Bindemittels bestehende Gleitschicht mit 2 bezeichnet. Auf der Gleit- schicht 2 kann noch ein nicht gezeichneter dünner Graphitüberzug vorgesehen sein, der sehr gut an den kleinen Unebenheiten der Gleitschicht haftet.
Auch ohne einen solchen Graphitüberzug erzeugt eine solche Lauf fläche innert kürzester Zeit eine einwandfreie Gegenläuffläche; wobei sie sich selbst dieser letzteren sehr gut anpasst. Die Gleitschicht- 2 hat noch den Vorzug, dass sie eine gewisse Porosität besitzt und Öl gut festhält.
Je nach dem Verwendungszweck kann die Körnung und die Härte des Poliermittels ver schieden sein. Diese Eigenschäften richten sich auch nach der Beschaffenheit der Gegen lauffläche, nach der Geschwindigkeit und den Drücken, mit welchen die Gleitbeanspru- chung der miteinander arbeitenden Flächen vor sich geht.
Gemäss Fig. 2 'bis 4 ist der Kolbenring 1 mit einer Gleitschicht 3 aus Kunstharz aus gestattet, welche auch die Drehriefen 4 aus füllt. Diese Gleitschicht muss vor allem ab riebfest sein, jedoch gute Einlauf- und Gleit- eigenschaften besitzen, darf aber anderseits auch nicht zu hart sein. Ist für die Gleit- Schicht ein Phenolharz genommen worden, so muss letzteres natürlich noch gehärtet wer den, indem der mit der Gleitschicht versehene Kolbenring während einer bestimmten Zeit einer vorgeschriebenen Temperatur ausge setzt wird.
In Fig. 3 ist der Kolbenring nach Fig. 2 gezeigt, nachdem er einige Minuten in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine gelaufen ist. Die Gleitschicht 3 ist bereits so weit ab gearbeitet, dass die Kämme der Drehriefen freigelegt sind. Die Gleitschicht ist aber immer noch in den Rillen 4 vorhanden, so dass der Kolbenring auf seiner ganzen Lauf fläche eine glatte, einheitliche Fläche auf weist. Das Ausbrechen von Drehkämmen wird dadurch verhindert, dass diese in der Gleitschicht eingebettet liegen und wirksam abgestützt sind.
Bei den gewöhnlichen Kolbenringen ge nügt es, wenn die Gleitschicht bis zum Grunde der Drehrillen reicht, denn wenn ein Kolbenringwerkstoff bis dahin abgearbeitet worden ist, hat sich ein einwandfreier Lauf spiegel auf beiden Flächen gebildet. Für be sonders schwierige Fälle ist es aber vorteil hafter und zweckmässiger, die feinpolierende Wirkung der Gleitschicht noch länger zu er halten. Um dies zu erreichen, kann, wie Fig. 4 zeigt, eine Nut 5 in der Gleitfläche vorgesehen sein, welche tiefer ist als die Drehriefen 4. An Stelle der einen Nut 5 kön nen auch deren mehrere vorgesehen sein.
Den natürlichen oder künstlichen Harzen oder ähnlichen Stoffen, die als Bindemittel Verwendung finden, können zur Erzielung besonderer Wirkungen auch noch Füllstoffe zugesetzt werden. Einem Phenolharz kann beispielsweise Graphit beigemengt werden, um die Gleit- und Einlaufeigenschaften der Gleitschicht zu erhöhen. Es können aueh Füllstoffe vorgesehen sein, die bei ther misch hochbeanspruchten Maschinenteilen die Hitzebeständigkeit der Einlaufschicht er höhen.
Das beschriebene Verfahren lässt sich vor zugsweise auf Kolben- und Packungsringe für Verbrennungskraftmaschinen anwenden. Es kann aber auch an allen Stellen des Ma- schinenbaues zur Anwendung kommen, wo ein Teil der zusammenarbeitenden Maschi nenteile dem Verschleiss unterliegt. Beim Kolbenring ist es z. B. die ihm innewohnende radiale Spannung, die das Mitgehen mit dem Verschleiss bewirkt. Beim Packungsring ist es die Kraft der Feder, die die Ringe auf der Welle zusammenzieht. Bei Führungen, z. B.
bei einer einseitigen Kreuzkopfführung, kann das Gewicht des Maschinenteils den Aus gleich besorgen. Bei Gelenken ist es z. B. denkbar die Flächen federnd auszubilden, so dass sie ebenfalls dem Masse des Verschleisses zu folgen vermögen.