DE2261794A1

DE2261794A1 - Sinterwerkstoff fuer dichtleisten von rotationskolbenmaschinen

Info

Publication number: DE2261794A1
Application number: DE19722261794
Authority: DE
Inventors: Horst Dr-Ing Beyer; Ulrich Dipl-Ing Buran; Norbert Dr-Ing Dautzenberg; Joseph Dr-Ing Hewing
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1972-12-16
Filing date: 1972-12-16
Publication date: 1974-07-04
Also published as: DE2261794B2; DD109667A5; CA993228A; IT1001759B; SE402934B; FR2210670A1; GB1444106A; JPS4990203A; FR2210670B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Sinterwerkstoff aus einem Pulvergemisch von Vanadiumkarbid und Eisen, der insbesondere zur Herstellung von Dichtleisten von Rotationskolbenmaschinen dienen soll.

Dichtleisten in Kolben für Rotationskolbenmaschinen sind durch hohe Betriebsdrücke und -temperaturen, hohe Relativbewegungen, schwierige bzw. unzureichende Schmierung zwischen den aufeinandergleitenden Flächen sowie starke Aggressivität der Gegenlaufbahn, die meist aus einer galvanischen Nickelschicht mit eingelagertem Siliziumkarbid besteht, starkem Verschleiß unterworfen.

Einmal sind Werkstoffe hoher Härte bekannt, die verschleißmäßig diesen Anforderungen genügen. Doch die geringe Partikelfestigkeit der verschleißtragenden Teilchen in der Matrix und deren ungünstige Kornausbildung bewirken ein Ausbrechen der Teilchen -während des Betriebes des Rotationskolbenmotors. Diese Teilchen bewirken dann einen schmirgelnden Effekt zwischen Dichtleiste und Gegenlaufbahn,

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es kommt zum Herausbrechen weiterer Partikel, der Verschleiß schau kelt sich immer höher auf.

Zum anderen sind auch oxydkeramische Werkstoffe bekannt, deren Par tikel- und Verschleißfestigkeit sehr gut sind. Doch ist die Biegefestigkeit solcher Dichtleisten gering. Dadurch kommt es beim Betrieb des Rotationskolbenmotors leicht zum Bruch der Dichtleisten, und die Funktionstüchtigkeit der Dichtleisten solcher Motoren ist nicht mehr gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Werkstoff zu entwickeln, aus dem Dichtleisten für Rotationskolbenmaschinen hergestellt werden können, die einmal eine sehr gute Verschleißfestigkeit, verbunden mit einem ausgezeichneten Laufverhalten gegenüber Nickel, und zum anderen eine hohe Biegefestigkeit aufweisen.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die pulvermetallurgische Herstellung eines Sinterwerkstoffes gelöst. Ausgegangen wird von einem an sich bekannten Pulvergemisch aus Eisen bzw. Eisenlegierung und Vanadium bzw. Vanadiummischkarbiden ( vgl. zum Beispiel DT-PS 659.534 und DT-PS 764.144 ). Dazu werden erfindungsgemäß in Pulverform Zusatzstoffe hinzugegeben, die bei Sintertemperatur flüssige Phasen bilden. Anschließend wird in an sich bekannter Weise gepreßt und gesintert.

Wichtig ist dabei, daß die erfindungsgemäß zugegebenen Stoffe im flüssigen Zustand während des Sintervorganges das Vanadiumkarbid

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gut benetzen und gleichzeitig durch teilweises Anlösen modifizieren. Als solche Stoffe können zum Beispiel die Verbindungen bzw. Legie-' rungen Fe-B, Ni-Mn-B, V-Al, Cu-Mn und / oder Cu P verwendet werden.

Durch den teilweisen Lösungsvorgang entsteht aus-dem ursprünglich scharfkantigen Vanadiumkarbidkristall ein rundes Korn. Dadurch entfällt der Angriff des scharfkantigen Vanadiumkarbids auf die Gegenfläche, der Verschleiß wird erheblich herabgesetzt, und das bisher beobachtete Aufschaukeln von Verschleißvorgängen -wie bei anderen Werkstoffen -wird unmöglich.

Zugleich werden durch solche bei Sintertemperatur flüssigen Phasen die einzelnen Vanadiumkarbidpartikel besser benetzt; die Teilchen werden fester in die Matrix eingebaut, es kommt nicht mehr zu Ausbrüchen einzelner Karbidkörper und zu ihrem gefürchteten schmirgeln den Verschleiß zwischen Dichtleiste und Trochoide.

Zusätzlich wird natürlich auch durch den Einbau solcher Stoffe die Festigkeit, und zwar insbesondere die Bruch- bzw. Biegefestigkeit der Dichtleiste, soweit verbessert, daß die Funktionstüchtigkeit eines laufenden Rotationskolbenmotors nicht mehr beeinträchtigt wird.

Am besten hat sich ein Karbidanteil in solchen Legierungen von 15 bis. 45 Gewichtsprozenten bewährt. Steigt der Karbidanteil solcher Legierungen über diesen Wert, so werden nicht mehr alle Körner von den bei Sintertemperatur flüssigen Phasen benetzt, und die Ausbildung aller Karbidkristalle zu einer runden Kornform kommt nicht mehr zu Stande, so daß es wiederum zu den gefürchteten Teilchenausbrüchen

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kommt. Gleichzeitig sinkt die Schlagbiegefestigkeit des Werkstoffes.

Sinkt dagegen der Karbidgehalt unter 15 Gewichtsprozent, so verringert sich die Verschleißfestigkeit, und das Material kann insbesondere bei einem Karbidanteil von unter 3 Gewichtsprozent als Werkstoff für Dichtleisten nicht mehr verwendet werden.

Bei unseren Versuchen hat sich eine Sinterlegierung zur Herstellung von Dichtleisten mit 22 Gewichtsprozenten Vanadiumkarbid, 4 Gewichtsprozenten bei Sintertemperatur flüssiger Phase und Rest Eisen besonders gut bewährt.

Zur Anhebung der Verschleißfestigkeit der metallischen Matrix können außerdem ein oder mehrere zur Härtung beitragende Elemente wie zum Beispiel die Metalle Chrom, Molybdän, Vanadium und / oder Titan im Pulvergemisch vorhanden sein. Dabei ist es gleichgültig, ob diese bereits zum Eisenpulver legiert oder dem Pulvergemisch einzeln oder zusammen in Pulverform zugegeben werden.

Anstelle von Vanadiumkarbid können auch Mischkarbide des Vanadiums mit zum Beispiel Karbiden des Wolframs, des Molybdäns, des Chroms» des Titans oder des Zirkons verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1.) Sinterwerkstoff für Dichtleisten von Rotationskolbenmaschinen, gesintert aus einem Pulvergemisch von Eisen und Vanadiumkarbid, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulvergemisch bei Sintertemperatur flüssige Stoffe zugegeben worden sind.

2.) Sinterwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei Sintertemperatur flüssigen Stoffe vorzugsweise die Verbindungen Fe B; Ni Mn B; V-Al; Cu-Mn und / oder CuP sind.

3.) Sinterwerkstoff nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vanadiumkarbid durch Mischkarbide des Vanadiums mit beispielsweise denen des Wolframs, des Molybdäns, des Chroms, des Zirkons und/ oder des Titans ersetzt

ist.

4.) Sinterwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Karbidanteil in der Legierung 15 bis 45 Gewichtsprozent beträgt.

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5.) Sinterwerkstoff nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Eisenpulver zum Beispiel die Metalle Chrom, Molybdän, Vanadium und / oder Titan als Legierungselemente oder gemischt oder einzeln in Pulverform zugegeben sind.

GOEIZEWERKB

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4 A Nr. 173/70 AV

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