Kolbenring und Verfahren zur Herstellung desselben Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenring aus einem Sinterwerkstoff einheitlicher Zusammensetzung, sowie auf ein Verfahren zur Her stellung eines solchen Kolbenringes.
Es ist bekannt, Kolbenringe auf pulvermetallur gischem Wege in der Weise herzustellen, dass das Metallpulver zunächst gepresst, alsdann gesintert und darauf entweder kalt oder heiss nachverdichtet wird. Die Nachverdichtung kann dabei in der Weise erfol gen, dass die Porosität des bereits gesinterten Werk stückes beträchtlich herabgesetzt, die scheinbare Dichte des Körpers also beträchtlich erhöht wird. Die weiteren Verfahrensschritte, denen der zunächst geschlossen hergestellte Ring unterworfen wird, beste hen darin, ihn aufzuschneiden, alsdann fertig zu bear beiten, bestimmten Vergütungsbehandlungen zu unter werfen, unter Spannung auf den Kolben aufzubringen und in die Kolbennut einzusetzen.
Es hat sich als wünschenswert herausgestellt, ein zelnen Abschnitten des Ringes unterschiedliche Festig keitswert zu geben. Während bei aus Vollmaterial hergestellten Kolbenringen solche unterschiedlichen Festigkeitswerte nur in sehr umständlicher Weise zu erreichen wären, zeigt die vorliegende Erfindung einen auch für die Massenherstellung gangbaren, ver hältnismässig einfachen Weg, bei der pulvermetallur gischen Fertigung zu solchen unterschiedlichen Festig keitswerten dadurch zu gelangen, dass dem Ring unter schiedliche Werte der Dichte längs des Umfanges gegeben werden.
Der erfindungsgemässe Kolbenring ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ring längs seines Umfanges unterschiedliche Werte der Dichte aufweist.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung wird ein Kolbenring, der längs des Umfanges unterschied liche Dichte in einzelnen Abschnitten aufweist, aus Metallpulver durch Pressen, Sintern und Nachver- dichten dadurch hergestellt, dass zunächst ein gesin terter Rohling in Form eines Ringes mit Ringab schnitten unterschiedlicher Querschnittswerte gebil det und dann der Ring beim Nachverdichten auf einen über den . ganzen Umfang gleichen Querschnitt gebracht wird.
Diejenigen Abschnitte des Ringum fanges, die gegenüber den anderen einen grösseren Querschnitt beim gesinterten Rohling haben, erfahren demnach beim Nachverdichten eine stärkere Volumen verminderung bzw. eine stärkere Herabsetzung der Porosität; sie werden also dichter und kommen damit auf höhere Festigkeitswerte.
An Hand der anliegenden Zeichnung werden nachstehend der Kolbenring und das erfindungs gemässe Verfahren beispielsweise erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht eines fertig gesinterten Roh lings, Fig. 2 die Seitenansicht des abgewickelten, beim Abschnitt b zerschnitten gedachten Rohlings.
Wie Fig. 2 erkennen lässt, ist der Querschnitt des Ringes zwischen den mit d und e bezeichneten Stellen und ebenso zwischen a und c dadurch vergrössert, dass der gesinterte Ring hier, also in den Abschnitten b und f, axial höher ist. Ein beim ersten Pressen des Pulvers angewandter Stempel hat also eine Druck fläche, die der Begrenzungslinie des Ringes entspricht, wie sie in Fig. 2 auf der der Fig.1 zugewandten Seite an gedeutet ist. Die entsprechenden Ausbuchtungen der Pressform können sowohl im Ober- wie im Unter stempel vorhanden sein.
Bei der Nachverdichtung des Ringes werden Stempel verwendet, die eine ebene Druckfläche haben. Dadurch wird der Ring rings herum auf den gleichen Querschnitt gebracht und in den Abschnitten <I>b</I> und f das Material stärker ver dichtet als in den dazwischenliegenden Abschnitten a bis<I>d</I> und c bis<I>e.</I> Der fertige Ring hat also ungleiche Werte der Dichte in den einzelnen Abschnitten.
Es hat sich zur Erzielung geeigneter Werte der Tangentialspannungen als zweckmässig erwiesen, gerade an der dem Stoss gegenüberliegenden Stelle des Ringes eine höhere Dichte anzuwenden. Darüber hinaus kann es zweckmässig sein, auch beim Stoss dem Ring eine höhere Dichte zu geben. Die über gänge zu höheren Dichtewerten können allmählich oder stufenweise erfolgen.
Anhand eines Ausführungsbeispieles sei die Her stellung eines Kolbenringes, welcher sowohl in der Nähe des Stosses als auch an der dem Stoss gegen überliegenden Stelle eine höhere Dichte aufweist, beschrieben.
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung des Ringes diente eine Pulvermasse folgender einheitlicher Zusammensetzung: 1,5 % Graphit, 5<B>O/ rk</B> Blei und 93,5 % Eisen.
Diese Mischung wurde in eine Pressform gebracht, deren Unterstempel mit Vertiefungen versehen war, die in ihrer Form den Erhöhungen entsprachen, die in der Fig. 2 durch die Abschnitte b und f, dargestellt sind. Das Pulver wurde mit einem Vorpressdruck von ca. 6000 kg/cm2 zu einem Rohling verpresst. Dieser hatte an den Stellen vergrösserten Querschnittes eine Höhe von 4,5 mm, gegenüber einem solchen von 3,4 mm an seinen übrigen Abschnitten.
Anschliessend erfolgte während einer Zeit von etwa 60 Minuten die Sinterung bei einer Temperatur von 1100 C. Dann wurden die Ringe auf normale Temperatur abgekühlt und zur Erzielung eines für die weitere Bearbeitung günstigen Gefüges einer Pen- delglühung um den Aci Punkt unterworfen.
Das spezifische Gewicht nach der Sinterung betrug 6,8. Eine Analyse ergab die folgende Zusam- mensetzung: 1,1 II/o Kohlenstoff, 3,6 % Blei und 95,3 fl/o Eisen.
Durch die anschliessende Nachverdichtung, wel che bei einem Nachpressdruck von etwa 15 t/cm2 vor genommen wurde, erhielt der Gesamtring eine gleich mässige Höhe von etwa 3,2 mm.
Die Zonen des Rohlings mit vergrössertem Quer schnitt wurden dabei um etwa 25 % verdichtet, die übrigen Querschnitte nur um etwa 5 %. Es ergab sich für die Zonen, die bei dem Rohling einen grösseren Querschnitt hatten, infolge der starken Verdichtung ein spezifisches Gewicht von 7,8 gegenüber einem sol chen von 7,0 für den übrigen Teil des fertigen Ringes.
Nach dieser Behandlung wurde der Kolbenring in der Mitte des Abschnittes b aufgeschnitten und war betriebsfertig.