DE2036495A1 - Kolbenring und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
Kolbenring und Verfahren zur Herstellung desselbenInfo
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Description
'Hr
Lüdenscheid,■den 22. Juli 1970-4
A 70144
Anmelderin: Firma Nippon Piston Ring Kabushiki Kaisha
1-18,2-chome, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku
Tokyo, Japan
Kolbenring und Verfahren zur Herstellung desselben
Die Erfindung betrifft einen Kolbenring aus einem Ringkörper aus Gußeisen oder Stahl, in dessen Lauffläche eine Umfangsnut
mit einer Gleitmittelfüllung vorgesehen ist.
Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verringerung der Abnutzung und Riefenbildung an einem Kolbenring in einem Verbrennungsmotor für hohe Dauergeschwindigkeit und hohe Belastbarkeit.
Es ist bereits bekannt, die Gleitfläche eines Kolbenrings mit einer Chrombeschichtung zu versehen. Eine derartige Elektroplattierung
mit Chrom führt zu einer schlechten Schmierung im Betrieb, so daß unerwünschte Erscheinungen wie Fressen, Riefenbildung
und andere Abnutzungen auftreten können. Zur Behebung dieses Mangels hat man Ringnuten in der Gleitfläche von chromplattierten
Kolbenringen angebracht und diese Ringnuten mit Eisenoxid und Kohlenstoffpulver sowie Wasserglas oder einem
wärmehärtbaren Kunststoff als Bindemittel gefüllt. Diese Gleitmittelfüllung
mit Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Hauptbestandteil des Bindemittels wird bei höherer
Temperatur oberhalb 5700C gesintert. Dadurch wird die Härte
der Hartchromschicht verringert, so daß die günstigen Eigenschaften der Chromschicht nicht zur Auswirkung kommen können.
Bspw."hat eine Chromschicht unmittelbar nach der Elektroplattierung
eine Viekershärte zwischen 85>O und 1 000 HV. Im Hin- j
blick auf die Abnutzung und Ripfenbildung .Im Batrieb sollte die ι
Härte des Kolbenrings mindestens 700 HV betragen«, Jedoch nimmt
die Härte durch die, Sinterung der genannten GleitmittelfUllung ab. Wenn die Sinterung bei einer Temperatur von etwa 5700C
erfolgt, stellt sich eine Härte von 650 HV im günstigsten Fall ein. Damit kann die Chromschicht nicht in dem gewünschten
Umfang wirksam werden, was noch im einzelnen erläutert wird.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kolbenrings, der auch nach einer Sinterbehandlung für eine Gleitmittelfüllung
eine hohe Härte behält.Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lauffläche eine Co-W-Beschichtung
aufweist. Die Härte einer elektroplattieren Co-W-Schicht nimmt mit Erhöhung der Sintertemperatur sogar zu,
so daß der Kolbenring nach der Erfindung außerordentlich günstige Lauf eigenschaften hat«, Die GIe itmitt elf Ullung stellt
eine ausreichende Schmierung im Betrieb sicher«. Die Lauffläche
hat dagegen eine sehr hohe Härte, so daß der Kolbenring für hohe Dauerbelastungen in Hochleistungsverbrennungsmotoren
j geeignet ist.
In weiterer Ausbildung schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings, wo die Gleitmittelfüllung
aus Eisenoxid und Kohlenstoffpulver mit Wasserglas oder einem
wärmehärtbaren Kunststoff als Bindemittel wärmegesintert wird, vor, wonach vor Einbringung der Gleitmittelfüllung in die Umfangsnut
eine Co-W-Elektrop!attierung der Lauffläche erfolgt und zusammen mit der nachfolgenden Sinterung der Gleitmittelfüllung
eine Wärmebehandlung der Co-W-Beschichtung zur
Erhöhung der Härte durchgeführt wird.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, welche darstellen?
Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Kolbenring nach
der Erfindungj
Fig, 2 SchaubiMer sur Erläuterimg der Härteänderung auf·=
Fig, 2 SchaubiMer sur Erläuterimg der Härteänderung auf·=
gruüd einer Wärmebehandlung für Verschiedene
Fig.
-3-
Schichten auf der Lauffläche und 3 Schaubilder zur Erläuterung der Abnutzung
und Riefenbildung an einem Kolbenring für verschiedene Beschichtungen.
Nach Fig. 1 ist ein Ringkörper 1 aus Gußeisen oder Gußstahl auf der Gleitfläche 2 mit einer Ringnut 3 versehen. Dieselbe
ist mit einer Gleitmittelfüllung 4 aus Eisenoxid und/oder Kohlenstoffpulver sowie Wasserglas oder einem wärmehärtbaren
Kunststoff als Bindemittel gefüllt. Die Gleitfläche 2 ist mit einer Co-W-Elektroplattierungsschioht 5 versehen.
Fig. 2 gibt die Änderung der Härte der Plattierungsschicht in Abhängigkeit von der Temperatur der Wärmebehandlung an. Auf
der Abszisse ist die Temperatur der Wärmebehandlung in 0C
angegeben, auf der Ordinate die Vickershärte in kg/mm . Die Kurve A gibt die Härte einer Chromschicht an. Man erkennt, daß
bei einer Sintertemperatur von 57O0C für eine übliche Gleitmittelfüllung
die Härte der Chromochicht auf 650 HV herabgesetzt
wird. Damit können sich die günstigen Abnutzungseigenschaften einer Chromplattierungsschicht nicht mehr auswirken. Die Kurve
B gilt für eine Co-W-Beschichtung'. Man erkennt, daß die Härte fortwährend entsprechend der Erhöhung der Sintertemperatur
ansteigt. Der Abriebwiderstand ist bereits für eine vergleichsweise niedrige Sintertemperatur so gut wie bei einer Chrombeschichtung.
Fig. 3 gibt Abnutzungskurven an, und zwar die Kurve A für eine
Chrombeschichtung eines Kolbenrings und die Kurve B für eine Co-W-Beschichtung eines Kolbenrings. Danach ist der Abriebwiderstand
eines Kolbenrings nach der Erfindung wesentlich besser als bei einem herkömmlichen Kolbenring. Die Sintertemperatur
erlaubt eine genaue Einstellung der Härte der Co-W-Beschichtung auf den gewünschten Wert. Die Gleitmittelfüllung
stellt jeweils die erforderliche Schmierung sicher, so daß der Kolbenring nach der Erfindung in Verbrennungsmotoren
109809/1763 .
mit hoher Drehzahl und hoher Leistung eingesetzt werden kann.
Die Co-W-Elektroplattierungslösung enthält als Hauptbestandteile
wasserlösliches Natriumwolframat. und Kobaltsulfat sowie außerdem einen wasserlöslichen Elektrolyten aus einem weinsauren
Salz. Die Elektroplattierung erfolgt bei einer Badtemperatur zwischen 50 und 800C, einem pH-Wert zwischen 7,0
und 8,0 und einer Stromdichte zwischen 1 und 10 A/dm .
109009/17*3
Claims (2)
1.JKolbenring aus einem Ringkörper aus Gußeisen oder Stahl,
in dessen Lauffläche eine Umfangsnut mit einer Gleitmittelfüllung
vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (5) eine Co-W-Beschichtung aufweist.
j
2. Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings nach Anspruch 1, wo die Gleitmittelfüllung aus Eisenoxid und Kohlenstoffpulver
mit Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Binde- · mittel wärmegesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor
Einbringung der Gleitmittelfüllung in die Umfangsnut eine Co-W-Elektroplattierung der Lauffläche erfolgt und daß zusammen
mit der nachfolgenden Sinterung der Gleitmittelfüllung eine
Wärmebehandlung der Co-W-Beschichtung zur Erhöhung der Härte durchgeführt wird.
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OfBQiNAt JNSPECTED
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itury^ ;.■/;■
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