DE2156127B2 - Gleitelementpaar wie kolbenring und zylinderwandung - Google Patents

Gleitelementpaar wie kolbenring und zylinderwandung

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DE2156127B2
DE2156127B2 DE19712156127 DE2156127A DE2156127B2 DE 2156127 B2 DE2156127 B2 DE 2156127B2 DE 19712156127 DE19712156127 DE 19712156127 DE 2156127 A DE2156127 A DE 2156127A DE 2156127 B2 DE2156127 B2 DE 2156127B2
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Yoshio Tokio; Sato Yoshihito Kawaguchi; Takahashi Kentaro Omiya; Mori (Japan)
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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Nippon Piston Ring Co Ltd
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
    • C22C37/08—Cast-iron alloys containing chromium with nickel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
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    • F16C33/121—Use of special materials
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    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
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Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitelementpaar wie Kolbenring und Zylinderwandung.
Neuerdings fordert man von Verbrennungsmotoren immer höhere Drehzahlen und höhere Leistungen sowie längere wartungsfreie Betriebsdauern. Infolgedessen müssen Kolbenring und Zylinderwandung oder Zylinderauskleidung eine sehr hohe Abriebfestigkeit und eine hohe mechanische Festigkeit haben. Zu diesem Zweck sieht man bei einem Gleitelement der Gleitpaarung eine Oberflächenbehandlung in Form einer Chromplattierung vor. Die erzielten Ergebnisse sind jedoch nicht in vollem Umfang befriedigend.
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Gieitelementpaares, das eine hohe Abriebfestigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß eines der Gleitelemente aus Gußeisen mit Martensitgefüge und einer Härte von 40 HRC oder mehr besteht, in dessen Mikrogefüge Graphitgranuliabscheidungen in einem Anteil von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent vorhanden sind und dessen Oberfläche Zementitausscheidungen in einem Anteil von 10 bis 45 Flächenprozent aufweist, und daß das andere Gleitelcment ebenfalls aus Gußeisen mit einer elektrolytisch abgeschiedenen, abriebbeständigen Nickelschicht besteht, die in Pulverform Aluminiumoxid, Eisenoxid, Wolframcarbid, Siliciumcarbid, nichtmetallische kristalline Stoffe wie Diamant und/oder Metallpulver wie Wolfram enthält.
Die chemische Zusammensetzung des zuerst genannten Gleitelements ist folgende: C 2,5 bis 4,0 %, Si 1,5 bis 3,0 %, Mo 0,1 bis 1,0 %, Ni 0,1 bis 1,0 %, CX), 1 bis 1,0 %, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen. Wenn der Kohlenstoffgehalt kleiner als 2.5 ist, werden die Graphitgranuliabscheidungen unzureichend: wenn der Kohlenstoffgehalt 4.0 '; übersehreitet, kann man keine stabile Zementitausscheidung erwaiten. Wenn der Siliciumgehult kleiner als 1.5 c;c ist, ist es schwierig, Graphitgranuliabscheidungen zu erhalten; wenn der Siliciumge'uilt 3.0'; übersteigt, wird die Erzielung einer stabilen Zementitausscheidung schwierig. Ein Molybdängehair un-
terhalb 0.1 cc ergibt eine schlechte Härtbarkeit des Metalls; ein Molybdänzusatz oberhalb 1.0 r> ist wirtschaftlich unzweckmäßig. Ein Nickelzusatz unterhalb 1),1 rh führt zu einer Verringerung der Festigkeit des Werkstoffes: ein Zusatz von mehr als IA)'? Nickel ist wirtschaftlich unzweckmäßig. Ein Chromzusatz unterhalb 0,1 c'c führt zu einer unzureichenden Carbidausbildung; ein Chromzusatz über 1,0 "c macht die Graphitgranuliausscheidung unzureichend. Wenn der Graphitgranulianteil kleiner als 0.5 Gewichtsprozent
so ist. wird die Wirkung des Graphit als festes Schmiermittel ungenügend; wenn der Graphitgranulianteil 3 Gewichtsprozent übersteigt, wird das Gußeisen spröde. Wenn die Bedeckung der Carbidausscheidungen kleiner als 10 Flächenprozent ist, wird die Abrieb-
a5 festigkeit des Gußeisens unzureichend: wenn die Flächenbedeckung 45 Flächenprozent übersteigt, wird es nahezu unmöglich, Carbidausscheidungen zu erhalten.
Das jeweils andere Gleitelement besteht ebenfalls aus Gußeisen und ist mit einer elektrolytisch abgeschiedenen Nickelschicht versehen, die pulverförmige Stoffe mit hoher Abriebfestigkeit enthält, beispielsweise Aluminiumoxid, Eisenoxid, Wolframcarbid, Siliciumcarbid, Diamant, Metalle, Mischungen der genannten Stoffe oder ähnliche Zusatzstoffe, die sämtlich in dem elektrolytischen i3ad suspendiert sind und als Anode wirksam sind. Zur elektrolytischen Abscheidung wird ein ausreichender Strom durch den Elektrolyten geschickt, damit metallische Stoffe auf dem gewünschten Gleitelement abgeschieden werden. Die Oberfläche des elektrolytisch beschichteten Gußeisens hat eine Härte zwischen 70 und 100 HRC und besitzt eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit.
Das elektrolytische Nickelbad besteht aus 150 his 300 g I Nickelsulfat (NiSO4 · 7 H,O), 30 bis 70 t> I Nickelchlorid (NiCl, ■ 6H2O), 20 bis 40 g 1 Borsäure (H,BO1) mit einem Zusatz von K) bis 100 g/l Siliciumcarbid (SiC) mit einer Teilchengröße von K) bis !()()/<. Das Bad hat einen pFI-Wert zwischen 4 und 8 und eine Temperatur zwischen 30 und 70° C. Das Elektrolytnickel wird als Anode benutzt. Man erhält eine gute Haftung, wenn eine Stromdichte zwischen 1 und 10 A/dnr vorherrscht.
In Verbindung mit der Zeichnung wird ein Versuch zum Vergleich der Abriebfestigkeit eines Kolbenrings und einer Zylinderwandung herkömmlicher Art und nach der Erfindung beschrieben.
Versuchsbedingungen
a) Benutzter Verbrennungsmotor: Luftgekühlter 4-Zy linder-Benzinmotor
b) Gesamthubraum: 1298 cm1
c) Leistung: 100 PS bei 7200 Umdrehungen/min el) Hub: 75,5 mm
e) Innendurchmesser des Zylinders: 74 mm
f) Gleitgeschwindigkeit: 18,1 m/sec (max)
g) Größe uird Art der benutzten Kolbenringe: 74 x 1,5 x 3,4 mm
Λ. Hin handelsüblicher Kolbenring aus Gußeisen mit: Ges;imtkohlenstoffi>ehalt 3.55 %. Si 2.42 %. Mn 0.70 %. P 0.15 %. S 0.0.S %. LJniiangsfliiche in einer Dicke von 0.12 mm chromplattiert.
V>. Kolbenring nach der Erfindung aus Gußeisen der chemischen Zusammensetzung: Gesamtkohlenstoffgehalt 3.12%, Si 2,05%, fvio 0.73 ve,
Cr 0,54
0.68Ci, P 0,11 %. S 0.05%.
h) Benutzter Zylinder:
A. Handelsüblicher Zylinder aus Gußeisen mit Gesamtkolilenstoffgehalt 3,24%, Si 2,15% Mn 0,57%. P 0.22%, S 0,07%-.
B. Zylinder nach der Erfindung aus Gußeisen, auf dessen Innenfläche Nickel und andere abriebfeste Stoffe elektrolytisch abgeschieden sind. Dabei ist ein elektrischer Strom mit einer Stromdichte von 2.7 A/dnr durch ein elektrolytisches Bad der Zusammensetzte 235 g/l Nickelsulfat (NiSO4 ■ 7 H,O). 54 g~ I Nickelchlorid (NiCl, · 6 H,O). 28 g/l Borsäure (H,BO,). 30 g ! Siliciumcarbid (SiC) mit einer Teilchengröße von 30 μ geleitet ist; das Bad hat einen pH-Wert von 5,8 und eine Temperatur von 5 1,5° C.
In der Figur sind die Ergebnisse eines Abriebversuchs angegeben, wo der mittlere Abriebverlust nach 100 h Betriebsdauer für den Kolbenring und den Zylinder nach der Erfindung auf der Linie B und füeinen herkömmlichen Kolbenring und Zylinder auf der Linie A aufgetragen sind. Man erkennt deutlich. 1Q daß der Kolbenring und Zylinder nach der Erfindung eine weitbessere Abriebfestigkeit als der herkömmliche Kolbenring und Zylinder mit einer chromplattierten Gleitflüche aufweist. Der Kolbenring und Zylinder nach der Erfindung sind dann noch ausgezeichnet brauchbar, wenn die Gleitgeschwindigkeit 25 m/sec und der Oberflächendruck H)O kg/cirr betragen.
Das Gleitelementpaar nach der Erfindung stellt eine stabile und hohe Abriebfestigkeit zur Verfugung, wenn die beiden Gleiteleme :e der Paarung benutzt werden. Dieses günstige Betri>_b?verhalten ist auch bei hohen Gleitgeschwindigkeiten und hohem Oberflächendruck gewährleistet, also für Betriebswerte von modernen Verbrennungsmotoren.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Gleitelrmentpaar wie Kolbenring und Zylinderwandung. dadurch gekennzeichnet, daß eines der Gleitelemente aus Gußeisen mit Martensitgefüge und einer Härte von 40 HRC oder mei. 'gesteht, in dessen Mikrogefüge Graphitgranuliabscheidungen in einem Anteil von 0.5 bis 3 Gewichtsprozent vorhanden sind und dessen Oberfläche Zementitausscheidungen in einem Anteil von K) bis 45 Flächenprozent aufweist, und daß das andere Gleitelement ebenfalls aus Gußeisen mit einer elektrolytisch abgeschiedenen, abriebbeständigen Nickelschicht besteht, die in Pulverform Aluminiumoxid, Eisenoxid, Wolframcarbid, Siliciumcarbid, nichtmetallische kristalline Stoffe wie jiiamant und/oder Metallpulver wie Wolfram enthält.
2. Gleitelementpaar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gleitelement foieende chemische Zusammensetzung hat: 2,5 bis 4.0 nc C. 1.5 bis 3,0 ri Si, 0,1 bis 1,0 cr, Mo. 0,1 bis 1.0 ^ Ni, 0,1 bis 1,0% Cr, Rest Eisen und herstellungsbedingte Verunreinigungen.
3. Gleitelementpaar nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in der elektrolytischen Nickelschicht vorhandenen Pulverteilchen eine Teilchengröße von etwa 30 μ haben.
DE19712156127 1970-12-12 1971-11-11 Gleitelementpaar wie kolbenring und zylinderwandung Pending DE2156127B2 (de)

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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5017423B2 (de) * 1971-12-04 1975-06-20
JPS513841B2 (de) * 1972-08-03 1976-02-06
JPS513842B2 (de) * 1972-09-12 1976-02-06
JPS51132311A (en) * 1975-05-13 1976-11-17 Nippon Piston Ring Co Ltd Relative combination with cylinder and sealring of internal combustion engine
DE19530511C1 (de) 1995-08-18 1997-02-20 Alcan Gmbh Kolben für Verbrennungsmotoren
JP3885375B2 (ja) * 1997-09-30 2007-02-21 帝国ピストンリング株式会社 ピストンリング
US6282898B1 (en) * 1999-05-13 2001-09-04 Alberto Solaroli Operation of forced induction internal combustion engines
DE102010055162A1 (de) * 2010-12-18 2012-06-21 Mahle International Gmbh Beschichtung sowie beschichtetes Eingussbauteil

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1449615A (en) * 1922-02-14 1923-03-27 Walter A Zelnicker Packing ring
GB409579A (en) * 1932-10-01 1934-05-03 Schichau F Gmbh Improvements relating to cylinder linings and pistons for coal dust and high speed diesel engines
US3199929A (en) * 1960-12-05 1965-08-10 Reynolds Metals Co Sliding surface protection
US3464707A (en) * 1966-09-29 1969-09-02 Int Harvester Co Piston oil control ring assembly
DE2045125A1 (de) * 1969-09-13 1971-06-03 Toyo Kogyo Co Ltd , Yoshiwa Kogyo K K , Hiroshima (Japan) Schelteldichtung fur Kreiskolbenmotor und Verfahren zum Herstellen derselben

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IT940737B (it) 1973-02-20
DE2156127A1 (de) 1972-06-29
US3731941A (en) 1973-05-08

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