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Patentanspruch: ram, Wolframkarbid, Borkarbid, Titan, Aluminium-Kolbenring,
insbesondere für Brennkraftina- oxyd, Siliziumkarbid, Rhenium, Osmium oder Nikschinen,
aus Eisen oder Stahl mit einer durch kel nachtraglich in einer Schichtstärke bis zu einigen
Flammspritzen, galvanisch od. ä. aufgebrachten Zehntel Millimetern der Oberfläche mit dem Grund-Laufflächenschicht,
die lediglich eine mechani- 5 werkstoff zu legieren, um eine bessere Haftung der
sehe Bindung mit dem Grundwerkstoff eingegan- Laufflächenschicht auf dem Grundwerkstoff zu erziegen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß len.
die Laufflächenschicht ganz oder teilweise mittels Erfindungsgemäß weist ein Kolbenring eine Lauf-Elektronenbeschusses
auflegiert ist. flächcnschicht auf, die ganz oder teilweise mittels
ίο Elektronenbeschusses auflcgicrt, d.h. mit dem
Grundwerkstoff durch Schmelzen verbunden ist.
Solche Strahlen sind unter anderem als Laserstrahlen,
Gegenstand der Erfindung ist ein Kolbenring, ins- Vorrichtungen zu ihrer Erzeugung unter anderem als
besondere für Brennkraftmaschinen, aus Eisen oder Plasmabrenner bekannt. Das Aufbringungsverfahren,
Stahl mit einer durch Flammspritzen, galvanisch 15 dessen Einzelheiten nicht den Gegenstand vodiegenod.
ä. aufgebrachten Laufflächenschicht, die lediglich der Erfindung bilden, bietet den Vorteil, daß man das
eine mechanische Bindung mit dem Grundwerkstoff Aufschmelzen und Legieren an einem nahezu fertigen
eingegangen ist. Kolbenring vornehmen kann, da infolge der hohen Die Weiterentwicklung der Verbrennungsmotoren Energiedichte des Elektronenstrahls der weitaus
erfordert in zunehmendem Maße Kolbenringwerk- 20 größte Teil des Ringquerschnittes keine Veränderung
stoffe mit höherer Festigkeit als der des herkömmlichen erfährt und somit seine Festigkeit und seine Form beiGraugusses.
Derartige festere Werkstoffe, wie z. B. behält.
Temperguß, Späroguß oder Stahl, haben jedoch den Grundsätzlich spielt es keine Rolle, ob die auf den
Nachteil einer verminderten Verschleißfestigkeit Le- Grundwerkstoff aufzulcgierende Laufflächenschicht
gierungselemente wie z. B. Phosphor, Vanadin, Mo- as aus einem oder mehreren neben- oder übereinander
lybdän. Chrom oder Titan können die Verschleißbe- gelagerten Schichtwerkstoffen besieht. So kann bei
ständigkeit verbessern, sie führen jedoch zu einer einem Kolbenring auf eine erste Wcrksloffschicht eine
deutlichen Versprödung und zu erhöhter Bruchgefahr zweite und diese auf den Grundwerkstoff durch E!ekbei
kleinen Werkstück-Querschnitten, wie bei KoI- tronenbeschuß auf legiert sein mit dem Vorteil, daß
benringen für Kraftfahrzeugmotoren. Durch die 30 beide Schichten besser auf dem Kolbenring haften
schwierigere Bearbeitung derartiger Kolbenringe wird und die Festigkeit des Ringes steigern. Je nach der Zeitauch
deren Fertigung verteuert. dauer der Energieeinwirkung und der Wahl der Be-Einen
weiteren Nachteil der bekannten Kolben- schleunigungsspannung und der Strahlström: läßt es
ringe bilden auch die im Betrieb auftretenden söge- sich erreichen, daß sich der Erst-Laufflächenschichtnannten
Brandspuren auf der Lauffläche. Die Gefahr 35 werkstoff nicht nur an der Oberfläche mit dem Zweitder
Brandspurbildung ist geringer, wenn die Lauf- werkstoff, sondern gleichzeitig an der Rückenfläche
fläche mit einer Schicht z. B. aus Molybdän überzogen mit dem Grundwerkstoff stark und in hinreichender
ist. Auch andere metallische oder keramische Über- Dicke legiert. Dabei kann jeder gewünschte Konzenzüge
aus Werkstoffen mit hohem Schmelzpunkt ver- trationsgradient der Legierungsschichten durch eine
ringern die Brandspurgefahr. Derartige Metalle wie 40 entsprechende Wahl der Energiebedingungen erzielt
Wolfram, Molybdän, Osmium oder Rhenium sind sein. . . aber in Legierungskonzentrationen über 50°/o sehr Beispiel I
teuer, abgesehen davon, daß es noch keine wirtschaft- Ein Kolbenring aus Grauguß ist in bekannter Weise
Hch arbeitenden Schmelzofen gibt, in denen der ge- galvanisch mit einem Chrom-Laufflächenüberzug versamte
Bedarf an diesen Werkstoffen für Kolbenringe 45 sehen. Die Chromschicht ist mit einer Elektronengeschmolzen werden kann. Spritzschichten oder gal- Strahlkanone im Bereich bis zu V10 mm Tiefe legiert
vanische Schichten aus diesen Werkstoffen haben den worden, wobei mit einer Beschleunigungsspannung
Nachteil, daß sie nur geringe Schichtfestigkeit aufwei- von 100 Kilovolt und mit Strahlströmen von etwa
sen und im motorischen Betrieb unter bestimmten Be- 2 Milliampere gearbeitet worden ist.
dingungen abplatzen können, was zu einer Zerstörung 50 n .
des Motors führen kann. Beispiel 2
Es ist bereits bekannt, daß man metallische Schich- Ein Kolbenring aus Grauguß ist in bekannter Weise
ten mittels Elektronenbeschusses im Vakuum auf- durch eine Spritzpistole mit Molybdän überzogen. Die
dampfen kann, z. B. indem ein Draht durch eine was- Molybdänschicht ist mit einer Beschleunigungsspan-
sergekühlte Düse in den Weg eines Elektronenstrahls 55 nung von 40 Kilovolt und mit Strahlströmen von
geführt wird und eine zur Verdampfung ausreichende 15 Milliampere in die Oberfläche des Grundwerk-
Temperatur annimmt. Bekannt ist es ferner, die Lauf- stoffes einlegiert
flächen von Kolbenringen für Brennkraftmaschinen Beispiel 3
mittels thermisch wirkender Strahlenenergie ganz
oder teilweise zu härten. 60 Ein Kolbenring aus Grauguß ist in bekannter Weise
Weiterhin ist es nicht neu, Werkstoffe z. B. durch mit einem Chrom-Laufflächenüberzug versehen. Auf
Schweißen mittels eines Ladungsträgerstrahles mit- der Chromschicht ist eine Molybdänschicht durch
einander zu verbinden. Aufspritzen des Molybdäns mechanisch verankert.
Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde Durch einen einmaligen Beschüß mit einer Elektro-
liegende Aufgabe dam., :ine in der Hauptsache nur 65 nenstrahlkanone ist unter Bedingungen wie in den
mechanisch verankerte, durch Aufspritzen oder gal- Beispielen 1 und 2 die Oberfläche des Grundwerkstof-
vanische Abscheidung aufgebrachte Laufflächen- fes stark mit Chrom und gleichzeitig die Oberfläche
schicht aus Choriu, Chromkarbid, Molybdän, Wolf- der Chromschicht stark nvit Molybdän legiert worden.