DE2438923C2

DE2438923C2 - Dichtleisten eines Kolbens einer Kreiskolbenmaschine, deren trochoidale ManteHnnenwandung aus übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung besteht

Info

Publication number: DE2438923C2
Application number: DE19742438923
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing.; Beyer Horst Dr.-Ing.; 5673 Burscheid Buran
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Filing date: 1974-08-14
Publication date: 1976-07-01

Description

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Die Erfindung betrifft Dichlleisten eines Kolbens einer Kreiskolbenmaschine, deren trochoidale Mantelinnenwandung aus übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung besteht.

Eine derartige Kreiskolbenmaschine ist beschrieben in der Druckschrift »Alusil-Zylinder, Ferrocoat-Kolben«, herausgegeben von der Firma Karl Schmidt GmbH anläßlich eines KS-Kolloquiums im Mai 1974.

Es ist bei Kreiskolbenmaschinen von entscheidender Bedeutung, die richtigen Werkstoffe für die Laufpartner, nämlich die Dichtleiste und die Mantelinnenwandung zu finden.

Von Hubkolbenmaschinen mit Zylindern aus übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierungen ist es bekannt, daß gute Laufergebnisse erzielt werden, wenn die Dichtelemente, also die Kolbenringe, mit einer galvanischen Hartchromschicht versehen sind. Versuche bei Rotationskolbenmaschinen mit verchromten Dichtleisten schlugen jedoch fehl. Dies liegt vor allem daran, daß für die auftretenden Verschleißraten die galvanischen Schichtdicken zu gering sind, während dickere galvanische Schichten infolge der auftretenden inneren Spannungen leicht abplatzen und ausbrechen. Zusätzlich herrschen in einer Kreiskolbenmaschine gegenüber der Hubkolbenmaschine weniger gute Schmierverhältnisse, so daß es bei Dichtleisten mit galvanischen Hartchromschichten leicht zur Brandspurbildung und zu Kolbenfresseni kommt, und außerdem sind die Beschichtungen von Dichtleisten Zentrifugalkräften ausgesetzt, so daß ohnehin schon größere Haftfestigkeiten erforderlich

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für einen Kolben einer Kreiskolbenmaschine eine Dichtleiste /u schaffen, die zu der aus einer übereutektischen Aluminium-Sili/ium-I.egierung hergestellten Mantelinnenwandung einen optimalen Reibungspartner bildet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Dichtleisten einen durch ein Plasmaauttragsschweißverfabren aufgebrachten Überzug aus Chrom und'oder Chromlegierung autweisen, t-τ-staunücherweise /eigen die erfindungsgemaß beschichteten Dichtleisten bei Motorversuchen eine hervorragende Vertraglichkeit mit der aus ubereuteklischer Aluminium-Silizium-Legierung bestehenden Mantelinnenwandung, so daß keinerlei I-rcHspurcn entstehen.

Zusätzlich kann das Chrom mit den Elementen Eisen. Mangan. Nickel. Kobalt. Molybdän. Tantal Niob, Wolfram, Zirkon und/oder Titan legiert scm. Die Summe all dieser vorhandenen Elemente in der Legierung soll dabei nicht unter 3 Gewichtsprozent und nicht über 80 Gewichtsprozent liegen. Es ist dabei auch gleichgültig, ob dem ChrompuKer die obengenannten Zusauelemente direkt /ulegiert oder nur /11-gemischt sind.

Außerdem hat es sich als /weckmäßig erwiesen. wenn dem Me taliegierungspulv er \ or dem Auftrag 0.5 bis 7,5 Gewichtsprozent Kohlenstoff- und oder Sili/iumpulver zugemischt werden. Dies hat sich vor allem als nützlich herausgestellt, wenn als Grundwerkstofl für die Dichtleiste kein Gußeisen verwendet wird.

Weiterhin können die Laufeigenschaften der so beschichteten Dichtleiste durch Zugabe von elementarem Bor vor dem Auftragen verbessert werden, dessen Gehalt zwischen 0.5 und 22 Gewichtsprozent liefen soll.

Zusätzliche Verbesserungen werden erzielt, wenn die Chrom- bzw. Chromlegierungspulver vor dem Aufschweißen mit den Gasen Wasserstoff. Stickstoff und oder Sauerstoff beladen werden. Dies geschieht, indem zum Beispiel die fertig gemischten Auftragsschweißpulver im geschmolzenen Zustand vor dem Aufschweißen in eine, das entsprechende Gas enthaltende Kammer gespritzt werden. Durch Variation der Spritzparameter und der Gasdrücke kann dann ein definierter Gasgehalt in der Pulvermischung hergestellt werden. Als zweckmäßig hat sich ein Gehalt von 0,01 bis 0.5 Gewichtsprozent Wasserstoff, von 0.005 bis 0,5 Gewichtsprozent Stickstoff und/oder von 0.5 bis 2,5 Gewichtsprozent Sauerstoff erwiesen.

Nicht geeignet erwiesen sich im übrigen Dichtleisten massiv aus Nickel-Titanlegierungen mit gegebenenfalls Zusätzen an Eisen, Molybdän. Kobalt. Chrom, Tantal, Niob, Wolfram. Hafnium oder Vanadium, obwohl diese sich gemäß deutscher Offenlegungsschrift 2 106 6S"⁷ als Reibpaarungsmaterialien für Gleitelemente bewährt haben.

In einem Ausführungsbeispiel werden 83 Ge- Sauers>toffatmosphäre mit etwa 1,7 Gewichtsprozent wichtsteile von elementarem Chrompulver, 12 CJe- Sauerstoff beladen. Das Pulver wird anschließend auf wichtsteile von elementarem Molybdänpulver und die Laufflächt· einer Dichtleiste aus Gußeisen ge-5 Gewichtsteile von elementarem Eisenpulver innig bracht, mit einem Plasmaschweißbrenner zusammengemischt und durch Spritzen in eine Kammer mit 5 geschweißt und mit der Oberfläche verbunden.

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtleisten eines Kolbens einer Kreiskolbenmaschine, deren trochoidale Mantelinnenwandung aus übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtleisten einen durch ein Plasmaauftragsschweißverfahren aufgebrachten Überzug aus Chrom und/oder einer Chromlegierung aufweisen.

2. Dichtleisten nach Patentanspruch i. dadurch gekennzeichnet, daß das Chrom mit den Elementen Eisen, Mangan, Nickel, Kobalt, Molybdän, Tantal, Niob, Wolfram, Zirkon und/oder Titan le- ^J giert ist, und daß der Anteil dieser Elemente in der Legierung in der Summe zwischen 3 und 80 Gewichtsprozent liegt.

3. Dichtleisten nach einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ^ao Metallegierungspulver vordem Auftrag0.5 bis 7.5 Gewichtsprozent Kohlenstoff- und/oder Siliziumpulver zugegeben sind.

4. Dichtleisten nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem ^a5 Metallegierungspulver vor dem Auftragen 0,5 bis 22 Gewichtsprozent Bor zugemischt sind.

5. Dichtleisten nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallegierungspulver vor dem Auftragen durch beispielsweise Versprühen im geschmolzenen Zustand in Gasatmosphäre mit

Wasserstoff zu 0,01 bis 0.5 Gewichtsprozent
Stickstoff /u 0,005 bis 0,5 Gewichtsprozent
und/oder Sauerstoff /u 0.5 bis 2.5 Gewichtsprozent
beladen ist.