DE10225461B4 - High temperature resistant sealing element and its use and process for its production - Google Patents

High temperature resistant sealing element and its use and process for its production Download PDF

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DE10225461B4 DE2002125461 DE10225461A DE10225461B4 DE 10225461 B4 DE10225461 B4 DE 10225461B4 DE 2002125461 DE2002125461 DE 2002125461 DE 10225461 A DE10225461 A DE 10225461A DE 10225461 B4 DE10225461 B4 DE 10225461B4
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturfesten Dichtelements, wobei von einer Drahtwendel (2) mit Draht aus einer hochwarmfesten Nickel-Eisen-Legierung, dessen Elastizitätsmodul bei 300°C mehr als 90000 N/mm2 beträgt, Abschnitte abgetrennt und in die Form eines Bogens, eines Rings (1) oder dergleichen umgeformt werden, wobei die Legierung über 40 Gew.-% Nickel enthält.Method for producing a high-temperature-resistant sealing element, with sections being separated from a wire helix (2) with wire made of a high-temperature-resistant nickel-iron alloy, the modulus of elasticity of which at 300 ° C. is more than 90000 N / mm 2 , and in the form of an arc, one Rings (1) or the like are formed, the alloy containing over 40 wt .-% nickel.

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Figure 00000001

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochtemperaturfestes Dichtelement sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The present invention relates to a high temperature resistant sealing element and its use and a process for its manufacture.

Ringförmige Dichtelemente aus metallischen Werkstoffen, z.B. Kolbenringe, sind an sich bekannt. Sie sind meist in einer ringförmigen Ausnehmung bzw. Nut aufgenommen, welche z.B. um einen Außenumfang eines Kolbens angeordnet ist. Der Kolben seinerseits ist in einem Zylinder hin- und hergehend bewegbar. Der Kolben komprimiert Fluide, wie z.B. entzündliche Gase in dem Zylinder, bei Entzündung der Fluide wird der Kolben von der Zündstelle weggedrückt. Der Kolbenring wird hierbei sehr hohen Temperaturen ausgesetzt, z.B. kann er bei einem direkt einspritzenden Benzinmotor über 300°C warm werden.Annular sealing elements made of metallic materials, e.g. Piston rings are known per se. They are usually in one annular Recess or groove added, which e.g. around an outer circumference a piston is arranged. The piston is in one Cylinder can be moved back and forth. The piston compresses fluids such as. inflammatory Gases in the cylinder when ignited the fluid pushes the piston away from the ignition point. The The piston ring is exposed to very high temperatures, e.g. it can get warmer than 300 ° C with a direct injection gasoline engine.

Hochtemperaturfestigkeit wird jedoch auch bei anderen, auch ringförmigen, Dichtungssystemen verlangt. So treten z.B. auch bei Dichtringen für Abgasrückführungsventile hohe Temperaturen auf, bei denen z.B. bekannte Elastomerdichtungen nicht befriedigend anwendbar sind.However, high temperature resistance also in other, even ring-shaped, Sealing systems required. For example, also with sealing rings for exhaust gas recirculation valves high temperatures at which e.g. known elastomer seals are not satisfactorily applicable.

Die DE 100 12 619 A1 zeigt einen Stahlkolbenring sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Der Stahlkolbenring besteht aus einem weich geglühten Werkstoff, wobei dieser Werkstoff folgende Anteilsbereiche von Elementen angibt: 0,25 – 0,65% Kohlenstoff, bis zu 2% Silizium, bis zu 2% Mangan, bis zu 0,030 Phosphor, bis zu 0,030% Schwefel, 1,0 – 8,0 Chrom, bis zu 1,5% Molybdän, bis zu 1,5% Aluminium, bis zu 0,35% Vanadium, bis zu 0,03% Titan, bis zu 0,35% Niob, der Rest der Legierung ist jeweils Eisen. Hierbei umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings aus diesem Material folgende Schritte:

  • a) Bereitstellen eines gewickelten und weich geglühten Drahtes als Ausgangsstoff,
  • b) Formen des Stahlkolbenrings unter Abtrennung vom gewickelten Draht,
  • c) Glühen des Stahlkolbenrings auf einem Dorn und gleichzeitiges Nitrieren des Stahlkolbenrings in einem Stickstoff abgebenden Medium,
  • d) Fertigbearbeiten des Stahlkolbenrings.
The DE 100 12 619 A1 shows a steel piston ring and a method for its production. The steel piston ring consists of a soft annealed material, which material indicates the following percentage ranges of elements: 0.25 - 0.65% carbon, up to 2% silicon, up to 2% manganese, up to 0.030 phosphorus, up to 0.030% sulfur , 1.0 - 8.0 chromium, up to 1.5% molybdenum, up to 1.5% aluminum, up to 0.35% vanadium, up to 0.03% titanium, up to 0.35% niobium, the rest of the alloy is iron. The method for producing a piston ring from this material comprises the following steps:
  • a) providing a wound and soft annealed wire as a starting material,
  • b) shaping the steel piston ring with separation from the wound wire,
  • c) annealing the steel piston ring on a mandrel and simultaneously nitriding the steel piston ring in a nitrogen-releasing medium,
  • d) finishing the steel piston ring.

Die DE 199 53 311 A1 beschreibt einen Kolbenring für die Verwendung für einen Zylinder als Gegenstück-Element aus einer Aluminiumlegierung, der an diesem entlang gleitet und der aus einem auszenitischem rostfreien Stahl mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von mehr als 15 · 10–6/°C hergestellt ist. Vorzugsweise enthält der den Kolbenring aufbauende auszenitische rostfreie Stahl Nickel in einer Menge von mehr als 3,5% und von weniger als 17Gew.% und Chrom in einer Menge von mehr als 15Gew.% und von weniger als 20Gew.%.The DE 199 53 311 A1 describes a piston ring for use as a cylinder as a counterpart element made of an aluminum alloy which slides along it and which is made of an auszenitic stainless steel with a coefficient of thermal expansion of more than 15 · 10 -6 / ° C. Preferably, the austenitic stainless steel constituting the piston ring contains nickel in an amount of more than 3.5% and less than 17% by weight and chromium in an amount of more than 15% by weight and less than 20% by weight.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein hochtemperaturfestes Dichtelement bzw. ein Verfahren zu dessen Herstellung bzw. dessen Verwendung bereitzustellen, wobei das Dichtelement auf einfache und kostengünstige Weise mit hoher Präzision hergestellt werden kann.The present invention lies hence the task of a high temperature resistant sealing element or a process for its production or its use To provide, with the sealing element in a simple and inexpensive manner high precision can be manufactured.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Dichtungselement nach Anspruch 9 gelöst, eine entsprechende Verwendung ist in Anspruch 12 beansprucht.This task is followed by a procedure Claim 1 and a sealing element according to claim 9 solved, a corresponding use is claimed in claim 12.

Dadurch, dass bei dem Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturfesten Dichtelementes von einer Drahtwendel mit Draht aus einer hochwarmfesten Nickel-Eisen-Legierung mit einem Elastizitätsmodul bei 300°C von mehr als 90000 Newton pro m2, wobei die Legierung über 40 Gew.% Nickel enthält, Abschnitte abgetrennt werden und in Form eines Bogens, eines Rings oder dergleichen umgeformt werden, ist eine sehr kostengünstige Herstellung eines Dichtelementes möglich.The fact that in the method for producing a high-temperature-resistant sealing element from a wire coil with wire made of a high-temperature-resistant nickel-iron alloy with an elastic modulus at 300 ° C of more than 90,000 Newtons per m 2 , the alloy containing over 40% by weight of nickel , Sections are separated and shaped in the form of an arc, a ring or the like, a very cost-effective production of a sealing element is possible.

Es ist zu betonen, dass unter "Drahtwendel" vorliegend jede beliebige Form einer Drahtaufwicklung zu verstehen ist. Dieser Begriff ist keinesfalls auf spiralförmig gewundene kreiszylindrische Formen begrenzt, es sind auch viereckige oder ovale Wicklungsformen bei der Drahtwendel möglich. Besonders vorteilhaft ist es (im Sinne eines reduzierten Umformaufwandes und somit zu einer noch schnelleren und kostengünstigeren Herstellung), dass der abgetrennte Abschnitt in seiner ebenen Projektion die Form des späteren Dichtelementes aufweist (dass z.B. bei einer spiralförmi gen kreiszylindrischen Wicklung auf der Drahtwendel lediglich ein "Flachformen" notwendig ist, um einen Dichtring zu erhalten). Es ist aber selbstverständlich auch möglich, den abgetrennten Abschnitt zunächst noch einmal (zusätzlich zu dem Flachformen) umzuformen, bevor die endgültige Form des Dichtelementes erhalten wird.It should be emphasized that under "wire helix" each any form of wire winding is to be understood. This term is by no means spiral tortuous circular cylindrical shapes limited, they are also square or oval winding forms possible with the wire helix. Particularly advantageous it is (in the sense of a reduced forming effort and thus too an even faster and cheaper production) that the separated section in its flat projection the shape of the later Sealing element (that e.g. in a spiral circular cylindrical Winding on the wire coil only a "flat forming" is necessary to close a sealing ring receive). But of course it is also possible that separated section first again (in addition to the flat molding) before the final shape of the sealing element is obtained.

Es hat sich herausgestellt, daß als wesentliches Merkmal der Hochtemperaturbeständigkeit der Elastizitätsmodul des hochwarmfesten Edelstahls ausdruckskräftig ist. Für die hier gewünschten Anwendungen ist ein Elastizitätsmodul von über 90000 Newton pro mm2 bei einer Temperatur von 300°C Voraussetzung für einwandfreies Funktionieren der Dichtung unter hohen Temperaturen.It has been found that the modulus of elasticity of the heat-resistant stainless steel is expressive as an essential feature of the high temperature resistance. For the applications desired here, a modulus of elasticity of over 90,000 Newtons per mm 2 at a temperature of 300 ° C is a prerequisite for the seal to function properly at high temperatures.

Vorteilhafte Weiterbildungen sowie Verwendungen der vorliegenden Erfindung werden in den weiteren Ansprüchen angegeben.Advantageous further training as well Uses of the present invention are specified in the further claims.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß als hochwarmfester Edelstahl ein Edelstahl aus einer Nickelbasislegierung zur Anwendung kommt. Erfindungsgemäß wird als Nickelbasislegierung in der vorliegenden Erfindung verstanden, wenn Nickel den gewichtsmäßig größten Anteil an der Legierung, vorzugsweise über 40 Gew.-%, an der Gesamtlegierung darstellt.An advantageous development of the The procedure provides that as high-temperature stainless steel a stainless steel made of a nickel-based alloy is used. According to the invention as a nickel-based alloy understood in the present invention when nickel is the largest by weight on the alloy, preferably over 40% by weight of the total alloy.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, daß als Nickelbasislegierung Nimonic 90 (2.4632), Inconel X 600, Inconel X 750 (2.4669), Edelstahl (1.4980), Duratherm 600 oder dergleichen verwendet wird. Hierbei handelt es sich um kommerziell erhältliche Nickelbasislegierungen, welche eine erfindungsgemäße Hochtemperaturfestigkeit bei guten Formbarkeitseigenschaften aufweisen.A particularly advantageous training The method provides that the nickel-based alloy used is Nimonic 90 (2.4632), Inconel X 600, Inconel X 750 (2.4669), stainless steel (1.4980), Duratherm 600 or the like. These are commercially available nickel-based alloys which have high-temperature strength according to the invention with good formability properties.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß das Abtrennen der Abschnitte von der Drahtwendel durch Funkenerosion (Elektroerosion) oder Lasern geschieht. Hierdurch ist ein gratfreies Abtrennen möglich, so daß an der Abtrennstelle keine Nachbearbeitung mehr notwendig ist. Lasern eignet sich insbesondere für das Trennen kleinflächiger Drahtquerschnitte, so daß das Abtrennen schnell und auf eine saubere Weise möglich ist. Denkbar sind jedoch auch mechanische Auftrennverfahren, z.B. die Wasserstrahltrennung oder übliche spanende Trennverfahren, wie Sägen etc.A particularly advantageous development sees before that Separation of the sections from the wire coil by spark erosion (Electroerosion) or laser happens. This is a burr-free separation possible, so that post-processing is no longer necessary. lasers is particularly suitable for the separation of small wire cross-sections, so that Detach quickly and in a clean way. However, are conceivable also mechanical separation processes, e.g. the water jet separation or usual cutting processes, such as saws Etc.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist vorzugsweise auf Drähte mit einem Durchmesser zwischen 1 und 10 mm, vorzugsweise 1,2 mm bis 3 mm anwendbar. Hierbei sind runde Drahtquerschnitte besonders leicht erhältlich. Es sind jedoch auch beliebige andere Querschnitte, z.B. Rechteckquerschnitte, bei dem Ausgangsdraht möglich. Die Querschnittsfläche dieser anderen Querschnittsformen entspricht hierbei in ihrem vorzugsweisen Bereich der Querschnittsfläche von Runddrähten zwischen 1 und 10 mm Durchmesser.The method according to the invention is preferred on wires with a diameter between 1 and 10 mm, preferably 1.2 mm applicable up to 3 mm. Round wire cross-sections are special here easily available. However, any other cross sections, e.g. Rectangular cross sections, at the output wire possible. The cross-sectional area these other cross-sectional shapes correspond in their preferred Cross-sectional area of round wires between 1 and 10 mm in diameter.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß bei der Abtrennung bereits ein Stoß des späteren Dichtelementes berücksichtigt wird. So kann z.B. durch gezieltes Abtrennen (z.B. durch Funkenerosion oder Lasern) die Abtrennung so erfolgen, daß z.B. bei einem später entstehenden Dichtring ein gerader Stoß, ein schräger Stoß oder ein Überlappstoß entsteht. Die hier besonders bevorzugten Abtrennverfahren (auch Funkenerosion oder Lasern) ermöglichen hierbei Stöße mit einer Güte innerhalb der später einbaufertigen Toleranzbereiche.A particularly advantageous development sees before that at the separation is already a push of the later Sealing element considered becomes. For example, through targeted separation (e.g. by spark erosion or laser), the separation takes place in such a way that e.g. for a later one Sealing ring a straight joint, a weird one Bump or there is an overlap joint. The separation methods particularly preferred here (also spark erosion or lasers) here bumps with a Goodness within the later ready-to-install tolerance ranges.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens sieht vor, daß der abgetrennte Abschnitt nach dem Abtrennen von der Drahtwendel flach geformt wird. Bei Drahtwendeln, auf denen der Draht mit einer Steigung aufgebracht ist, ist hierbei ein Flachformen (z.B. zum Erhalten eines ebenen, einfach geschlitzten Ringes) erforderlich. Hierzu findet nach dem Abtrennen eine Wärmebehandlung des abgetrennten Abschnittes statt zum Flachformen dieses abgetrennten Abschnittes. Diese Wärmebehandlung besteht darin, daß das Material über eine Zeit zwischen 1 und 8 Stunden auf einer Temperatur zwischen 600 und 1200°C gehalten wird, bei NIMONIC 90 750°C über 4 Stunden mit einer späteren Luftabkühlung. Eine Wärmebehandlung ist auch zur Erzeugung gewünschter Federeigenschaften notwendig. Diese besteht in einem ein- oder mehrstufigen Verfahren mit Temperaturen pro Stufe zwischen 500°C und 1200°C, welche zwischen 2 und 24 Stunden lang pro Stufe gehalten werden; nach jeder Stufe ist jeweils eine Abkühlphase, z.B. durch Schockkühlung in Öl oder durch Luftabkühlung möglich. Es ist aber auch möglich, daß die Wärmebehandlung zur Behandlung von Federeigenschaften gleichzeitig mit dem Warmsetzen (zum Flachformen des Abschnittes) erfolgt oder in einem späteren Arbeitsschritt).Another advantageous training of the manufacturing method according to the invention stipulates that the severed section after severing from the wire coil flat is formed. For wire coils on which the wire has an incline is a flat molding (e.g. to preserve a flat, simply slotted ring) is required. For this finds a heat treatment after separation of the severed section instead of being flat-formed Section. This heat treatment is that Material about a time between 1 and 8 hours at a temperature between 600 and 1200 ° C is held at NIMONIC 90 750 ° C for 4 hours with a later one Air cooling. A heat treatment is also used to create the desired spring properties necessary. This consists of a one-step or multi-step process with temperatures per level between 500 ° C and 1200 ° C, which are between 2 and 24 Held for hours per level; after each stage is a cooling phase, e.g. by flash cooling in oil or through air cooling possible. But it is also possible that the heat treatment for the treatment of spring properties simultaneously with the warming (to shape the section flat) or in a later step).

Nach dem Abtrennen des Abschnittes, vorzugsweise auch nach der Wärmebehandlung wird das Dichtelement weiteren Herstellungsschritten unterzogen, z.B. einer bereichsweisen Abflachung (bei einem Rundquerschnitt des Ausgangsdrahtes). Möglich sind auch weitere Oberflächenbehandlungsverfahren, z.B. ein Läppen von Berührungsflächen zu einem Zylinder, um so eine Rei bungsminimierung zu erreichen (Anstrebung einer idealrunden Form, vorzugsweise Lichtspaltdichtheit > = 90%).After severing the section, preferably also after the heat treatment the sealing element is subjected to further manufacturing steps, e.g. area-by-area flattening (with a round cross-section of the output wire). Possible are also other surface treatment processes, e.g. a lapping from touch surfaces to a cylinder in order to minimize friction an ideal round shape, preferably light gap tightness> = 90%).

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Dichtungsrings sieht vor, daß dieser am Ende des Herstellverfahrens ein Elastizitätsmodul zwischen bei Raumtemperatur (= 20°C) zwischen 150000 N/mm2 und 250000 N/mm2 aufweist.A particularly advantageous development of the sealing ring according to the invention provides that at the end of the manufacturing process it has a modulus of elasticity between 150,000 N / mm 2 and 250,000 N / mm 2 at room temperature (= 20 ° C.).

Ein zentraler Vorteil des erfindungsgemäßen Dichtungselementes ist die Temperaturbeständigkeit, welche eine Dauerbelastung im Einsatzbereich bis 800°C ermöglicht.A central advantage of the sealing element according to the invention is the temperature resistance, which a permanent load in the application range up to 800 ° C enables.

Als Verwendung für erfindungsgemäße Dichtungselemente kommt z.B. die Verwendung als Kolbenring für Explosionsmotore in Betracht. Eine besonders vorteilhafte Anwendung ergibt sich als Dichtring für Drehklappen. Hierbei wird der Außenumfang der vorzugsweise kreisrunden Drehklappe mit einer umlaufenden Nut bzw. einem umlaufenden Steg versehen, in welcher ein Dichtring fixiert wird. Je nach Stellung der Drehklappe wird ein Rohr, z.B. ein Abgasrohr, geöffnet oder geschlossen. Hier zeigt sich insbesondere als Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß bei kleinen Durchmessern (der Durchmesser des Dichtringes kann bis hinunter zu 40 mm Außenumfang, vorzugsweise bis hinunter zu 25 mm Außenumfang betragen) dieser kostengünstig hergestellt werden kann, und hierbei eine Temperaturstandfestigkeit bis hoch zu 800°C aufweist.As a use for sealing elements according to the invention comes e.g. the use as a piston ring for explosion engines. A particularly advantageous application results as a sealing ring for rotary flaps. Here, the outer circumference of the preferably circular rotary flap with a circumferential groove or provided a circumferential web in which a sealing ring is fixed becomes. Depending on the position of the rotary flap, a pipe, e.g. an exhaust pipe, open or closed. This is particularly evident as an advantage of the present Invention that at small diameters (the diameter of the sealing ring can go down to 40 mm outer circumference, preferably down to an outer circumference of 25 mm) economical can be produced, and a temperature stability up to 800 ° C having.

Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den übrigen Ansprüchen angegeben.Advantageous further developments of present invention are specified in the remaining claims.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand mehrerer Figuren erläutert. Es zeigen:The present invention will now explained using several figures. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Drahtwendel, 1 a wire coil according to the invention,

2a bis 2c mehrere Ansichten bzw. Schnitte eines erfindungsgemäßen Dichtrings, und 2a to 2c several views or sections of a sealing ring according to the invention, and

3 mehrere Stoßarten bei einem erfindungsgemäßen Dichtungselement. 3 several types of impact in a sealing element according to the invention.

1 zeigt als Ausgangsbauteil zur Herstellung hochtemperaturfester Dichtungselemente eine Drahtwendel 2. Diese weist einen Außendurchmesser D auf, welcher im Bereich zwischen 25 mm und 200 mm liegt. Die Drahtwendel hat die Form einer spiralförmig gewundenen kreiszylindrischen Wicklung. Die Wicklung besteht aus einem hochwarmfesten Edelstahl mit einem Elastizitätsmodul bei 300°C von über 90000 N/mm2. Dies ist beispielsweise eine Nickelbasislegierung, z.B. aus einem Material, welches handelsmäßig unter der Marke "Nimonic 90" (2.4632) erhältlich ist. Selbstverständlich sind auch sämtliche der oben angegebenen anderen Legierungen verwendbar. Der Draht hat einen kreisrunden Querschnitt und einen Durchmesser von d = 1,5 mm. Abgestimmt auf die Querschnittsform des späteren Dichtungselementes sind jedoch auch andere Querschnitte wählbar. 1 shows as a starting component to the manufacturer high temperature resistant sealing elements a wire coil 2 , This has an outer diameter D, which is in the range between 25 mm and 200 mm. The wire helix has the shape of a spirally wound circular cylindrical winding. The winding consists of a high-temperature stainless steel with a modulus of elasticity at 300 ° C of over 90000 N / mm 2 . This is, for example, a nickel-based alloy, for example made of a material that is commercially available under the brand "Nimonic 90" (2.4632). Of course, all of the other alloys specified above can also be used. The wire has a circular cross section and a diameter of d = 1.5 mm. Depending on the cross-sectional shape of the later sealing element, other cross-sections can also be selected.

Bezüglich möglicher anderer Formen der Drahtwendel anderer Durchmesser bzw. Querschnittsflächen des Drahtes wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.Regarding possible other forms of wire helix other diameter or cross-sectional areas of the wire is on the Reference introduction referenced.

Von der Drahtwendel werden dann Abschnitte abgetrennt. Diese werden im weiteren Verfahren zur Form eines Bogens bzw. eines flachen Rings weiter umgeformt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß zur Begrenzung des Umformaufwandes der Durchmesser eines späteren Dichtungsringes auf den Durchmesser der hier in 1 gezeigten Drahtwendel 2 abgestimmt wird.Sections are then separated from the wire helix. These are further shaped in the further process to form an arc or a flat ring. It is particularly advantageous here that the diameter of a later sealing ring is limited to the diameter of the here in order to limit the forming effort 1 shown wire coil 2 is voted.

Das Abtrennen der Abschnitte von der Drahtwendel (welche beliebige Formen, sogar die Form eines geraden Drahtes aufweisen kann), kann mit Abtrennverfahren wie Funkenerosion, bei kleineren Drahtdurchmessern durch Lasern geschehen. Hierdurch wird im Bereich des Spaltes 3 (siehe 2) ein gratfreier Stoß erreicht.The cutting off of the sections from the wire helix (which can have any shape, even the shape of a straight wire) can be done with cutting processes such as spark erosion, for smaller wire diameters by lasers. This will in the area of the gap 3 (please refer 2 ) a burr-free impact is achieved.

Im Folgenden wird näher auf den in 2a bis 2c gezeigten Dichtungsring eingegangen. Diese Form soll jedoch keinesfalls einschränkend für die Erfindung sein, es sind beliebige andere Dichtungselemente (andere Querschnitte des Drahtes sowie andere geometrische Formen in der Draufsicht als der in 2b gezeigte Kreis, z.B. Ovale etc.) möglich.The following is a closer look at the in 2a to 2c seal ring shown. However, this shape is in no way intended to limit the invention; there are any other sealing elements (different cross sections of the wire and different geometric shapes in plan view than that in FIG 2 B shown circle, eg ovals etc.) possible.

2a zeigt in der Draufsicht ein Dichtungselement in der Form eines Dichtungsringes 1. Dieser weist einen geraden Stoß 3 auf (siehe auch 3, a)). Der in 2a gezeigte Ring wurde dadurch erhalten, daß nach dem Abtrennen eines Abschnittes von der Drahtwendel aus 1 der Abschnitt einer Wärmebehandlung unterzogen wurde zum Flachformen dieses Abschnitts. Anschließend wurde er einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen zum Erzeugen von gewünschten Federeigenschaften des Dichtungsringes 1 (siehe zu den Details obige Beschreibungseinleitung). 2a shows a plan view of a sealing element in the form of a sealing ring 1 , This shows a straight joint 3 on (see also 3 . a )). The in 2a The ring shown was obtained by removing a section from the wire helix 1 the section was subjected to heat treatment to flatten this section. It was then subjected to a further heat treatment to produce the desired spring properties of the sealing ring 1 (see the introduction to the description above for details).

2b zeigt, daß aus dem ehemals kreisringförmigen Draht durch einen Schleifvorgang eine Abflachung der Ober- sowie der Unterseite erzielt wurde. Links- und rechtsseitig wurde das in 2c nochmals als Details X vergrößert gezeigte Querschnittsbild mit bogenförmigen Abschnitten beibehalten. 2 B shows that the former circular wire was flattened by a grinding process, the top and bottom. On the left and right side that was in 2c Retain cross-sectional image with arc-shaped sections shown enlarged again as details X.

Je nach Dichtigkeitsanforderung an die Stoßstelle sind verschiedene Ausführungsformen der Stoßstelle möglich. Hierzu zeigt 3 verschiedene Möglichkeiten. Die Möglichkeit nach a) ist in 2a realisiert. Nach b) kann auch ein gerader Stoß mit Nute für einen Haltestift, nach c) ein schräger Stoß und nach d) ein Überlappstoß vorgesehen werden. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß diese Stoßformen bereits gratfrei während des Abtrennvorganges von der Drahtwendel realisierbar sind.Depending on the tightness requirement for the joint, different embodiments of the joint are possible. This shows 3 various possibilities. The possibility according to a) is in 2a realized. According to b), a straight joint with a groove for a retaining pin, according to c) an oblique joint and after d) an overlap joint can also be provided. It is particularly advantageous here that these forms of bumps can already be implemented without burrs during the separation process from the wire helix.

Der vorliegende Ring weist in seiner Endform (d.h. nach den Wärmebehandlungsvorgängen und weiteren Bearbeitungsschritten) einen Elastizitätsmodul zwischen 150000 N/mm2 und 250000 N/mm2 auf bei 20°C. Dieser Dichtungsring ist insbesondere als gasdichte Abdichtung für z.B. Drehklappen in Abgasrückführungsventilen möglich, welche Temperaturbelastungen auf Dauer von bis zu 800°C ausgesetzt werden können. Insbesondere ist hierbei bemerkenswert, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lichtspaltdichte Ringe auch kleinen Durchmessers mit hoher Präzision kostengünstig hergestellt werden können.In its final form (ie after the heat treatment processes and further processing steps), the present ring has a modulus of elasticity between 150,000 N / mm 2 and 250,000 N / mm 2 at 20 ° C. This sealing ring is particularly possible as a gas-tight seal for, for example, rotary flaps in exhaust gas recirculation valves, which can be exposed to temperature loads of up to 800 ° C. in the long term. It is particularly noteworthy here that light-gap-tight rings, even of small diameters, can be produced inexpensively with high precision using the method according to the invention.

Claims (12)

Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturfesten Dichtelements, wobei von einer Drahtwendel (2) mit Draht aus einer hochwarmfesten Nickel-Eisen-Legierung, dessen Elastizitätsmodul bei 300°C mehr als 90000 N/mm2 beträgt, Abschnitte abgetrennt und in die Form eines Bogens, eines Rings (1) oder dergleichen umgeformt werden, wobei die Legierung über 40 Gew.-% Nickel enthält.Method for producing a high-temperature-resistant sealing element, whereby a wire coil ( 2 ) with wire made of a heat-resistant nickel-iron alloy, the modulus of elasticity of which is more than 90000 N / mm 2 at 300 ° C, sections separated and in the form of an arc, a ring ( 1 ) or the like can be formed, the alloy containing over 40% by weight of nickel. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickel-Eisen-Legierung Nimonic 90 (2.4632), Inconel X 600, Inconel X 750 (2.4669), Edelstahl (1.4980), Duratherm 600 oder dergleichen ist.A method according to claim 1, characterized in that the nickel-iron alloy Nimonic 90 (2.4632), Inconel X 600, Inconel X 750 (2.4669), stainless steel (1.4980), Duratherm 600 or the like. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtrennen durch Funkenerosion oder Lasern geschieht.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the removal by spark erosion or laser happens. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangsdraht auf der Drahtwendel einen Durchmesser (d) zwischen 1 und 10 mm aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the output wire on the wire coil one Diameter (d) between 1 and 10 mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennung so erfolgt, dass das entstehende Dichtelement einen geraden Stoß (2b), einen schrägen Stoß oder einen Überlappstoß aufweist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the separation takes place in such a way that the sealing element which forms is a straight joint ( 2 B ), has an oblique joint or an overlap joint. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtrennen des Abschnitts in einem gesonderten Verfahrensschritt ein ebener Dichtungsring (1) geformt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that according to the Separate the section in a separate process step using a flat sealing ring ( 1 ) is formed. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtrennen des Abschnitts und dem Formen eines ebenen Rings dieser Ring bereichsweise abgeflacht und/oder geschliffen wird.A method according to claim 5, characterized in that after separating the section and forming a flat one Rings of this ring are flattened and / or ground in some areas becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abtrennen eine Wärmebehandlung des abgetrennten Abschnittes stattfindet zum Flachformen des Abschnitts und/oder zur Erzeugung gewünschter Federeigenschaften.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after the separation, a heat treatment of the separated Section takes place to form the section flat and / or to generate desired Spring properties. Dichtungselement, hergestellt nach einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8.Sealing element made by a process according to the claims 1 to 8. Dichtungselement, bestehend aus einer hochwarmfesten Nickel-Eisen-Legierung, deren Elastizitätsmodul bei 300°C mehr als 90000 N/mm2 beträgt.Sealing element, consisting of a heat-resistant nickel-iron alloy, the elastic modulus at 300 ° C is more than 90000 N / mm 2 . Dichtungselement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Elastizitätsmodul zwischen bei Raumtemperatur zwischen 150000 N/mm2 und 250000 N/mm2 aufweist.Sealing element according to claim 10, characterized in that it has a modulus of elasticity between at room temperature between 150,000 N / mm 2 and 250,000 N / mm 2 . Verwendung eines Dichtungselements nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Kolbenring, oder als Dichtring für Drehklappen eingesetzt wird.Use of a sealing element according to one of the Expectations 9 to 11, characterized in that this as a piston ring, or as a sealing ring for rotary flaps is used.
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