DE1521325B2

DE1521325B2 - Verfahren zur Gewinnung von verschleißfesten Gleitflächen mit guten Einlaufeigenschaften auf Werkstücken aus Eisen und Stahl

Info

Publication number: DE1521325B2
Application number: DE19661521325
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl.-Phys. Dr. 5000 Koeln Koelbel
Original assignee: ELEKTROPHYSIKALISCHE ANSTALT BERNHARD BERGHAUS VADUZ
Current assignee: ELEKTROPHYSIKALISCHE ANSTALT BERNHARD BERGHAUS VADUZ
Priority date: 1966-04-13
Filing date: 1966-04-13
Publication date: 1974-11-07
Also published as: DE1521325C3; DE1521325A1

Description

Bei'Gleitflächen auf Werkstücken aus Eisen und Stahl; ist häufig ein .sogenannter Einlaufyprgang erforderlich, beispielsweise dann, wenn ..zwischen aufeinandergleitenden Flächen optimale Abdichtung oder von der einen auf die andere Fläche optimaler Wärmeübergang erreicht werden soll. Ein typisches Beispiel für eine derartige Gleitflächenpaarung sind Kolbenring und Zylinderwand. Es wurde bereits vorgeschlagen, den Einlaufvorgang durch Aufbringung einer Zinnschicht zu verkürzen, beispielsweise bei eisernen Gleitkolben. ■" " ' .·-·-■■-■ .

Zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit werden derartige Gleitflächen häufig nitriert, insbesondere ionitriert in einer Stromstärken elektrischen Glimmentladung. Besonders die zuletzt genannten ionitrierten Gleitflächen besitzen eine sehr hohe Verschleißfestigkeit, weisen aber wie alle nitriergehärteten Gleitflächen den Nachteil,;auf;¹ tdaß der Einlaufvorgang lange dauert. Es wurde bereits vorgeschlagen, nitriergehärtete Oberflächen durch mechanische Nachbehandlung, etwa Läppen, Schleifen usw., zu glätten, "jedoch wird"—wie Dauerversuche ergeben haben—" dadurch die Geschlpssenheit:der gehärteten Oberrflächenschicht zerstört und die Verschleißfestigkeit nachteilig beeinflußt.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen, die Einlaufzeit verkürzen und die durch Nitrierhärtung geschaffenen Gleitflächen für den Dauerbetrieb wesent-Hch verbessern und widerstandsfähiger machen. Dies geschieht erfindungsgemäß durch die Aufbringung einer dünnen Oberflächenschicht eines weicheren, duktilen Metalls z. B. Kupfer nach einem der bekannten Verfahren der Überzugstechnik. Besonders vorteilhaft ist die Aufbringung mittels Kathodenzerstäubung, und zwar in derselben Apparatur, in der die Ionitrierung erfolgt, wodurch eine Zwischenzeit-

	Gruppe II	Gruppe III
Oberflächen
härte
Vickers
HV2	680 kp/mm²	230 kp/mm²
Nitrierhärte
tiefe nach
DIN	0,40 mm	0,40 mm
Aus-
scheidungs-
.zone	0,30 bis 0,35 mm	0,30 bis 0,35 mm
Kupferablage
rungen ....	—	12 bis 15 Mikron
Durch Kupfer
beeinflußte
Zone	—	8 bis 12 Mikron

Nach den Abnutzungsprüfungen der Gruppen I, II und III der Proben wurden jeweils die Gewichtsdifferenzen und die Oberflächenrauhigkeit ermittelt. Die Ergebnisse zeigt die nachstehende Tabelle:

	Gruppe I	Gruppe Π	Gruppe III
Überrollungen Gewichts- . .\[\' verlust . .·. :·' Rauhigkeits zunahme .. Reibzahl, μ ..	iooö) . 636mg) 1,3 μπι*) 0,29 ·)	, 100 000 1135 mg 1,3 μΐη 0,28	100 000 975 mg 0,9 μπι 0,25

*) Versuch vorzeitig abgebrochen, da Proben zerstört.

Es ist offenkundig, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Proben der Gruppe III einen merklich geringeren Gewichtsver-

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lust aufweisen, also der Einlaufvorgang schneller als eine brauchbare Einlaufschicht dadurch erzeugt werbei unbehandelten Proben der Gruppe II abgeschlos- den kann, daß nach der Ionitrierung eine weitere Besen ist. Auch die Zunahme der Oberflächenrauhig- handlung in einer reduzierenden Gasatmosphäre, keit ist bei den behandelten Proben der Gruppe III beispielsweise mit hohem Wasserstoff gehalt, erfolgt; wesentlich geringer. 5 auch die Zugabe reduzierender Gase während der Die Aufbringung der metallisch weicheren Einlauf- Ionitrierung ist möglich. Das Verfahren ist aber nicht schicht auf die ionitrierte Oberfläche ist bei den auf ionitrierte Gleitflächen beschränkt, sondern für untersuchten Proben, wie oben erwähnt, mittels Ka- alle nitriergehärteten Gleitflächen geeignet, wobei die thodenzerstäubung in der gleichen Apparatur wie die metallisch weichere Einlaufschicht mit beliebigen Ionitrierung erfolgt. Es wurde auch festgestellt, daß bekannten Verfahren aufgebracht werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung von verschleißfesten Gleitflächen mit guten Einlaufeigenschaften auf nitriergehärteten, insbesondere ionitrierten Werkstücken aus Eisen und Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Nitrid-Oberflächenschicht eine metallisch weichere Einlaufschicht von maximal 0,01 mm Dicke durch eines der bekannten Verfahren der Überzugstechnik aufgebracht wird. : ^: -

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ionitrierten Gleitflächen die Einlauf schicht mittels Kathodenzerstäubung anschließend an die Ionitrierung in der gleichen Apparatur aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch!; dadurch gekennzeichnet,:, daß die, Einlauf schicht durch Ionitrierung mit Zusatz von-reduzierenden Gasen wie Wasserstoff erzeugt wird.

4. Werkstücke aus Eisen und Stahl mit Gleitflächen die eine nitriergehärtete, insbesondere ionitrierte Oberfläche besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß sie an ihrer Oberfläche eine weichere Einlaufschicht von maximal 0,01 mm Dicke aufweisen.

liehe oberflächliche Verunreinigung (Oxidation) ver mieden wird.

Um den technischen Fortschritt unter Beweis z: stellen, wurden Vergleichsversuche angestellt, wöbe Proben von Werkstücken aus Stahl der Zusammen setzung 32 CrMoV1210 verwendet wurden. Di< Gruppe I dieser Proben wurden ohne weitere Be handlung einer Abnutzungsprüfung auf einer han delsüblichen AMSLER-Maschine unterworfen, mi

ίο einer Beanspruchung auf gleitende Reibung mit 10°/ Schlupf in trockener Luft, bei einer Belastung voi 40 kp und 3 mm seitlicher Verschiebung. Eine Gruppe II der Proben wurde 20 Stunden bei eine: Tempeatur von 530° C in einer Ammoniak-Atmo Sphäre mittels einer stromstarken Glimmentladung ionitriert und dann der gleichen Abnutzungsprüfunj unterzogen. Eine Gruppe III von Proben wurde, vor der Durchführung der Abnutzungsprüfung, ir. gleicher Weise wie die Gruppe II ionitriert, danri

ao aber im gleichen Behälter und in der gleichen Gasatmosphäre durch Aufstäubung von Kupferpartikelr; seitens einer als Kathode in einer stromschwacher; Glimmentladung bei einem Gasdruck von etws lTorr während 30 Stunden und einer Temperatur der Proben von 500° C mit einer etwa 0,01 mm dicken Kupferschicht überzogen. Die Proben der Gruppen II und III wurden metallographisch untersucht und zeigten folgende Eigenschaften an der Oberfläche.

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