DE1908856C3 - Zylinderlaufbüchse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderlaufbüchse aus übereutektischem, im Schleudergießverfahren vergossenem, rein perlitischem Gußeisen, bestehend aus

> 3,70/0 Kohlenstoff,

max. 1,0% Mangan,

max. 1,0% Phosphor,

max. 0,9% Chrom,

max. 0,9% Molybdän,

max. 2,5% Nickel,

max. 1,5% Kupfer,

max. 0,12% Schwefel,

sowie Silizium und Zinn, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen.

Aus Väth, »Der Schleuderguß«, 1934, ist bereits ein verschleißfestes übereutektisches Sonderschleudergußeisen bekannt, das insbesondere für die Herstellung von Kolbenringen eingesetzt wird.

Weiterhin ist in »Techn. Zeit für praktische Metallbearbeitung« 50 (1940) 11/12 das Schleudern von Graugußzylinderlaufbüchsen unter Verwendung von untereutektischen oder eutektischen Legierungen beschrieben, bei denen die Bildung von Graphit in der festen Phase vor sich geht.

In der DE-Patentanmeldung D 2592 Vla/31c ist das Herstellen von Zylinderlaufbüchsen aus übereutektischem Gußeisen beschrieben, die an der Lauffläche einen Graphitgehalt von mehr als 3% aufweisen. Gemäß der erläuterten langsamen Abkühlungs- und Erstarrungsgeschwindigkeiten sind im Gefüge erhebliche Ferritmengen vorhanden, zumal carbidzerstörende Stoffe wie Silizium und Aluminium in der Schmelze zum Abscheiden von Graphit mit der Tendenz zum Ferrit eingesetzt werden.

Der Veröffentlichung Piwowarsky, »Gußeisen«, 2. Auflage (1951) ist die Hersteilung von Zylinderlaufbüchsen im Schleudergießverfahren zu entnehmen, wobei dort die Feststellung getroffen wird, daß ferritdurchsetzter feineutektischer Graphit zum Verschleiß neigt Dieser Vorveröffentlichung ist jedoch kein bestimmter Graphitgehalt und kein Hinweis darauf zu entnehmen, wie man durch analytische Zusammensetzung oder entsprechende thermische Bedingungen zu einem übereutektischen Gußeisen mit mehr als 3% Graphit bei rein perlitischen und verfestigtem Grundgefüge gelangen kann.

In »Modem Castings«, June 1963, VoL 43, No. 6 isi allgemein die bekannte Wirkung niedriger Gehalte zum Gußeisen beschrieben, die sich als Folge der Stabilisierung des Perlits ergibt, also erhöhte Festigkeit und Härte und somit verbesserte Verschleißfestigkeit; diese Angaben beziehen sich jedoch lediglich auf einen in Relation zum angegebenen Siliziumgehalt zu sehenden niedrigen Zinnzusatz von max. 0,5%. Darüberhinaus sind die dort erläuterten im Sandguß hergestellten Zylinderblöcke nicht mit Zylinderlaufbüchsen zu vergleichen, die nach dem Schleudergußverfahren hergestellt werden.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Zylinderlaufbüchse zu schaffen, welche sich insbesondere durch verbessertes Notlaufverhalten und durch eine höhere Korrosionsbeständigkeit gegenüber sauren Verbrennungsprodukten und Kühlwasser auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der Graphit an der Lauffläche beträgt mindestens 3%,

b) das Grundgefüge enthält maximal 1,2% Zinn, wobei

c) der Siliziumgehalt maximal 1,5% beträgt.

Zweckmäßig enthält das Grundgefüge 0,5% Zinn.

AO Hieraus ergibt sich im wesentlichen der Vorteil, daß bei einer solchen Zylinderlaufbuchse, welche auf Reibung beansprucht wird und deren Fremdschmierung nicht unbedingt gewährleistet ist, die Lauffläche große Flächenanteile Graphit aufweist, so daß mit der gegebenen erhöhten Olhaltefähigkeit ausreichende Notlaufeigenschaften auch bei hoher Belastung gewährleistet sind. Gleichzeitig ist auch die Anfälligkeit von Kolbenringen gegen Brandspurbildung verringert. Dabei enthält die Lauffläche dieser Büchse etwa 19% Graphit. Dies bedeutet gegenüber üblichem Perlitguß, bei welchem nur etwa 12% der Fläche aus Graphit bestehen, eine relative Vergrößerung der Graphitfläche um etwa 50%.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der Erfindung an Ausführungsbeispielen.

Es wird ein übereutektisches Gußeisen verwendet, welches im Elektroofen erschmolzen und überhitzt wird und hochgekohlt ist Beim Abfüllen in die Gießpfanne entsteht durch Impfung und unterstützt durch Temperaturabfall ein an Kohlenstoff übersättigtes, heterogenes Gemenge aus flüssigem Gußeisen und Graphit. Beim Abguß nach dem Schleudergicßverfahren wird durch Flotation der Graphit in Richtung der Bohrung bis zur Erstarrung der Schmelze angereichert, und man erhält dort, wo sich nach der Bearbeitung die Lauffläche der Zylinderbüchse befindet, nicht nur absolut hohe, sondern gegenüber der Außenoberfläche der Büchse erhöhte Graphitgehalte. Durch Formimpfung kann eine

ausschließliche wie zusätzliche Graphitausscheidung erreicht werden. Der in der Bohrung erreichbare Graphitgehalt wächst bei gleicher chemischer Analyse der Schmelze mit zunehmender Rohlingswandstärke infolge der sich abspielenden Flotationsvorgänge an.

Rohmaße Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3

115x700 105x700 96x700

Wandstärke C (Ofen) Graphit

(Lauffläche) Gebund. C Si (Ofen) Si (Pfanne) Wn P S

Cr
Ni
Mo
Sn

23 mm

4,6o/o

3,9%

O,7O/o

1,05%

1,26%

0,29%

O,12O/o

0,038%

0,07%

Spuren

Spuren

0,50/o

18 mm

4,6%

3,74%

0,86% 1,05% 1,30% 0,47% 0,34% 0,04% 0,30% 0,27% 0,25% 0,5%

13 mm

4,6%

3,18%

1,42% 1,05% 1,26%

0,12%

0,038%

0,07%

Spuren

Spuren

0,5%

Diese Zylinderlaufbüchsen weisen selbst bei geringen Wandstärken von beispielsweise 10 bis 25mrn noch mehrere Zonen unterschiedlichen Gefüges auf. Beim Bearbeiten der Lauffläche werden zwangsläufig verschiedene Zonen angeschnitten, deren Graphitgehalte sich bis zu 1% unterscheiden. Die Anzahl dieser Zonen kann auf maximal 2 herabgesetzt werden, und zwar auf eine graphitreiche innere und eine graphitärmere äußere Zone. Es läßt sich sogar eine kontinuierliche Graphitanreicherung in Richtung zur Drehachse erreichen. Um mehr als zwei unterschiedliche Zonen zu vermeiden, wird die Umfangsgeschwindigkeit der rotierenden Büchse in Abhängigkeit vom mittleren Rohlingsdurchmesser auf maximal 5,0 ro/sec eingestellL Die zur Verwendung kommende Qbercutektische Schmelze mit mindestens 3,7% Kohlenstoff sollte im übrigen folgende Analyse aufweisen:

Graphit

max.

max.

max.

max.

max.

max.

max.

max.

max.

zusätzl.

S 3,7% >3,0% 1,5% Si 1,0% Mn 1,0% P O,12O/o S 03% Cr 0,9% Mo 2,5o/o Ni 1,50/0 Cu UO/o Sn Impfmittei.

Die so hergestellten Zylinderlaufbüchsen weisen im rein perlitischen verfestigten Grundgefüge eine Mikrohärte von mindestens 220 bis 290 HV auf, wobei diese Mikrohärte deutlich erhöht ist gegenüber dem normalen Perlitgefüge. Die guten Notlauf- und Verschleißeigenschaften sind dann gegeben, wehn an der beanspruchter Lauffläche der Zylinderlaufbuchse übereutektischer und mehr als 3% Graphit sowie ein rein perHtisches Grundgefüge ohne geringste Anteile von Ferrit vorhanden sind, verfestigt mit 0,5 bis 1,2% Zinn.

Der übereutektische Graphit wird als C-Graphit und weitgehendst in Sternchenform abgeschieden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zylinderlaufbüchse aus übereuiektischem, im Schleudergießverfahren vergossenem, rein perlitischem Gußeisen, bestehend aus

> 3,7% Kohlenstoff,

max. 1,0% Mangan,

max. 1,0% Phosphor,

max. 0,9% Chrom,

max. 0,9% Molybdän,

max. 2,5% Nickel,

max. 1,5% Kupfer,

max. 0,12% Schwefel,

sowie Silizium und Zinn, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) der Graphit an der Lauffläche beträgt mindestens 3%,

b) das Grundgefüge enthält maximal 1,2% Zinn, wobei

c) der Siliziumgehalt maximal 1,5% beträgt.

2. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundgefüge 0,5% Zinn enthält.