DE2443317A1

DE2443317A1 - Verfahren zum herstellen von kantendichtungen

Info

Publication number: DE2443317A1
Application number: DE2443317A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Takahashi; Shigeru Urano
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1973-09-25
Filing date: 1974-09-10
Publication date: 1975-04-03
Also published as: JPS5125208B2; JPS5057920A

Description

Verfahren zum Herstellen von Xant endi chtungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Kantendichtungen für die Verwendung in Drehkolbenmaschinen.
Für die Herstellung von Kantendichtungen von Drehkolbenmaschinen verwendet man bekanntlich besondere Gußeisenlegierungen. Die aus solchen Legierungen gegossenen Kantendichtungen werden zur Erhöhung ihrer Verschleißfestigkeit anschließend einer sich auf das gesamte Gußteil erstreckenden Wärmebehandlung unterworfen.
Die Wärmebehandlung verursacht jedoch häufig Schrumpfungen oder Verformungen in verschiedenen Richtungen, so daß sich die für eine Kantendichtung notwendige hohe Maßhaltigkeit nur schwer erzielen läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von erschleißfesten Kantendichtungen für Drehkolbenmaschinen zu schaffen, welchem die vor stehend angeführten mängel und Schwierigkeiten nicht anhaften.
Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren der genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine gießbare Eisenlegierung in einem Schmelzofen schmilzt, daß man eine Form an vorbestimmten Stellen mit Kühlkörpern auskleides, welche dem Metallguß an den betreffenden Stellen Wärme entziehen sollen, daß man die Metallschmelze in die mit den Kühlkörpern versehene Form gießt, daß man den erstarrten und an gewissen Stellen ein Hartgußgefüge aufweisenden Rohling aus der Form nimmt, daß man den Rohling derart in eine feste Vorrichtung einspannt, daß der Hartgußgefüge aufweisende Bereich von außen zugänglich ist, daß man den von außen zugänglichen Bereich einer Wärmebehandlung unterwirft und daß man den Rohling spanabhebend auf das endgültige Maß bearbeitet.
In einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird zum Einschmelzen der Metallegierung ein Elektroofen verwendet. Der aus der Form entnommene Rohling wird vor der Wärmebehandlung des Hartgußgefüge aufweisenden Teils vorzugsweise spanabhebend vorbearbeitet.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben, in welcher gleiche Bezugszeichen durchgehend gleiche Teile bezeichnen und in der Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Durchführen eines ersten Verfahrensschritts, Fig. 2 eine Schrägansicht eines bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst hergestellten Rohlings für eine Eantendichtung, Fig. 3 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Durchführen eines weiteren Verfahrensschritts, Fig. 4 eine Schrägansicht einer unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens fertiggestellten Kant endichtung und Fig. 5 eine grafische Darstellung der Beziehungen zwischen dem Abstand von der Lauffläche und der Härte der Dichtung in dem jeweiligen Abstand Zeigen.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung zum Durchführen des ersten Verfahrensschritts weist einen Tiegel 1 etwa eines Elektroofens auf. In diesem wird eine Legierung aus beispielsweise 3,80% C, 2,50% Si, 0,50%Mn 0,50% Ni, 1,00% Cr, 0,50% Mo, p,45% W und 0,20% V, Rest Fe, zum 'Schmelzen gebracht. Die Schmelze wird dann mit einer zweckentsprechend gewählten Temperatur in eine Form 2, etwa eine Kastenform gegossen.
Vor dem Guß werden an den Stellen der Form 2, an denen die Lauffläche der Kantendichtung entstehen sollen, Kühlkörper 3 eingesetzt, welche dazu dienen, der gantendichtung im Bereich der Lauffläche ein Hartgußgefüge zu verleihen.
Nach dem Guß erstarrt die Schmelze durch Abkühlen zu einem Rohling 4 einer Kantendichtung, welcher in einem mit 4a bezeichneten Bereich ein Hartgußgefüge aufweist (Fig. 2). Der aus der Form 2 entnommene Rohling 4 wird mittels einer Werkzeugmaschine einer spanabhebenden Vorbearbeitung unterworfen und erhält dabei annähernd seine endgültige Form. Der vorbearbeitete Rohling 4 wird dann derart in eine Vorrichtung 5 eingespannt, daß der Hartgußgefüge aufweisende Bereich 4a für eine weitere Wärmebehandlung von außen zugänglich ist (Fig. 3).
Die Einspannvorrichtung 5 kann aus einem hoch wärmeleitfähigen Material, etwa Kupfer oder einer Kupferlegierung sein. Zusätzlich oder anderenfalls können die Backen der Vorrichtung 5 von Kühlmitteldurchlässen 6 durchsetzt sein. Auf diese Weise läßt sich die Temperaturerhöhung in dem von der Vorrichtung 5 eingespannten Teil des Rohlings 4 in Grenzen halten und die Tiefe der durch die Wärmebehandlung bewirkten Härtung des Hartgußgefüge aufweisenden Teils 4a zweckentsprechend steuern.
Die Warmebehandlung kann mittels einer Hochfrequenz-Induktionsheizvorrichtung oder auch, wie in Fig. 3 gezeigt, mittels eines gewöhnlichen Schweißbrenners erfolgen. Dabei wird der Hartgußgefüge aufweisende Bereich des Rohlings 4 zusätzlich gehärtet. Bei Vorhandensein der Kühlmitteldurchlässe 6 in den Backen der Einspannvorrichtung 5 kann irgendein bekanntes, dem Zweck entsprechendes Kühlmittel durch diese hindurchgeleitet werden.
Der auf diese Weise gehärtete Rohling wird dann einer weiteren WärxebehandluBg unterworfen, namentlich angelassen und anschließend an seiner gesmaten Oberfläche fertiggeschliffen. Eine unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens fertiggestellte Kantendichtung 4b ist in Fig. 4 dargestellt.
Wie man in Fig. 4 erkennt, hat die Kantendichtung 4b zwei übereinanderliegende Schichten mit unterschiedlichem Gefüge. Die Verteilung bzw. der Verlauf der ffärte in der Kantendichtung ist in Fig. 5 grafisch dargestellt.
Man erkennt daraus, daß die Härte der Kantendichtung in einer zu ihrer Lauffläche parallelen Ebene im wesentlichen gleich bleibt, sich jedoch in einer zur Lauffläche senkrechten Ebene in Abhängigkeit vom Abstand zur Lauffläche ändert.
Da die unter Anwendung des beschriebenen Verfahrens fertiggestellte Kantendichtung lediglich in ihrem Hartgußgefüge aufweisenden Bereich durch Warmebehandlung gehärtet und angelassen wird, der übrige Teil der Dichtung jedoch von der Wärmebehandlung ausgenommen bleibt, läßt sich dieser letztere Teil ohne Schwierigkeit auf die endgültige'Porm und Abmessungen bearbeiten.
Da das zuletzt genannte Teil während der Wärmebehandlung fest zwischen den Backen der Einspanavorrichtung 5 eine gespannt ist, lassen sich Verformungen in den verschiedenen Richtungen weitestgehend vermeiden, und die Tiefe der Härtung in dem Hartgußgefüge aufweisenden Teil läßt sich zweckentsprechend steuern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstllen von Kantendichtungen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t? daß man eine gießbare Eisenlegierung in einem Schmelzofen schmilzt, daß man eine Gließform an vorbestimmten Stellen mit Kühlkörpern auskleidet, welche dem Metallguß an den betreffenden Stellen Wärme entziehen sollen, daß man die Metallschmelze in die mit den Kühlkörpern versehene Form gießt, daß man den erstarrten und an vorbestimmten Stellen ein Hartgußgefüge aufweisenden Rohling aus der Form nimmt, daß man den Rohling derart in eine feste Vorrichtung einspannt, daß der Hartgußgefüge aufweisende Bereich von außen zugänglich ist, daß man den von außen zugänglichen Bereich einer Wärmebehandlung unterwirft und daß man den Rohling spanabhebend auf das endü.ltige Naß bearbeitet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß man eine Legierung aus 3,80% C, 2,50% Si, 0,50% Mn, 0,50% Ni, 1,00% Cr, 0,50% Mo, 0,45% W und 0,20% V, Rest Fe, verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man die Legierung in einem Elektroofen schmilzt.

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man eine Kastenform verwendet.

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man eine feste Einspannvorrichtung mit Einspannbacken aus einer Kupferlegierung verwendet.

6. Verfahren nach wenigstens einem der Anspruche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Backen der Einspannvorrichtung von Durchlässen durchsetzt sind, durch welche ein Kühlmittel hindurchgeleitet wird.

7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man den Rohling derart in der Einspannvorrichtung einspannt, daß der größere Teil desselben in direkte Berührung mit den Backen der Vorrichtung kommt und nur der Hartgußgefüge aufweisende Bereich von außen zugänglich ist.

8. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß man den Rohling vor dem Einspann,en, in die Vorrichtung einer spanabhebenden Vorbearbeitung unterwirft und daß die Warmebehandlung zum Härten und Anlassen durchgeführt wird.