DE2456700A1

DE2456700A1 - Dichtleiste fuer rotationskolbenmotoren

Info

Publication number: DE2456700A1
Application number: DE19742456700
Authority: DE
Inventors: Manfred Engels; Hans-Juergen Veutgen
Original assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Current assignee: Goetzewerke Friedrich Goetze AG
Priority date: 1974-11-30
Filing date: 1974-11-30
Publication date: 1976-08-12
Also published as: IT1048500B; GB1506947A; DE2456700B2; DE2456700C3; JPS5165013A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dichtleiste für Rotationskolbenmotoren mit einem Grundteil und einem aufgeschweißten Laufkuppenteil.

Dichtleisten für Rotationskolbenmotoren sind als reibend beanspruchtes Maschinenteil an den Laufflächen besonders starken Beanspruchungen ausgesetzt und müssen deshalb in diesen Bereichen besonders verschleißfest sein. Aus diesem Grunde werden die Laufflächen nach bekannter Weise mit harten, beispielsweise galvanischen, thermisch aufgespritzten oder auch aufgesinterten Überzügen versehen, während das Grundteil aus normalem Material, wie beispielsweise schwach legiertem Gußeisen bestehen kann. Hier ist es jedoch von Nachteil, daß die

609823/0197

-X-

Überzüge abplatzen können.

Zum anderen sind auch Dichtleisten bekannt, die massiv aus verschleißfesten Werkstoffen bestehen. So gibt es beispielsweise Dichtleisten aus Hartmetallen auf der Basis von gesintertem Titankarbid oder gesintertem Siliziumnitrid sowie Dichtleisten aus speziell harten Gußeisenlegierungen mit gegebenenfalls nach besonderen Verfahren gehärteten Oberflächen. Diese Dichtleisten sind jedoch verhältnismäßig teuer wegen der verwendeten speziellen Werkstoffe und wegen dem schwierigen Herausarbeiten der fertigen Dichtleiste aus dem Rohling.

Gleichzeitig verschleißen aber auch die harten Flanken der Dichtleisten die Seitenwände der Nuten des Rotors, indem sie gelagert sind, so daß entweder die Flanken der Dichtleisten weich oder die Seitenwände der Nuten hart und verschleißfest ausgekleidet werden müssen und so entstehen zusätzliche Kosten.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dichtleiste zu schaffen, die verschleißfest im Bereich der Laufkuppe und weich im Bereich der Flanken ist, dabei aber gleichzeitig möglichst preiswert hergestellt werden kann.

609823/0197

Nun sind beispielsweise nach der DT - OS 1.929.012 Dichtleisten mit einem Verschleißteil und einem Stützteil bekannt, die aus zwei verschiedenen Werkstoffen bestehen. Es ist daher die eigentliche Aufgabe der Erfindung, einen Werkstoff für den Laüfkuppenteil zu finden, der 1. verschleißfest ist und mit den für die Trochoidenlaufbahn üblicherweise verwendeten Werkstoffen einen idealen Reibungspartner bildet, der 2. auf ein Stützteil aufgeschweißt werden kann, und 3. zum Stützteil keinen stark unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzt, so daß keine unerwünschten Spannungen an den Grenzflächen bei Erwärmung auftreten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Stützteil aus normalem schwach legierten Gußeisen oder Stahl hergestellt wird, während der aufgeschweißte Laufkuppenteil aus hochlegiertem verschleißfesten Gußeisen bestehen soll. Es wird zweckmäßigerweise dabei so vorgegangen, daß auf dem quaderförmigem Stützteil aus schwachlegiertem weichen Gußeisen oder Stahl eine Platte mit gleicher Grundfläche und einer Dicke von bis zu 1/2 der Dicke des Stützteiles aus dem hochlegierten verschleißfesten Gußeisen gelegt wird. Anschließend wird mit einem Plasma schweiß strahl die Platte aufgeschmolzen. Durch ein gleichzeitiges Aufschmelzen der Oberfläche des Stützteiles kommt eine gute Bindung der beiden Teile zu Stande.

609823/01-37

Bevorzugt eingesetzt werden für den aufgeschweißten Laufkuppenteil die 3 hochlegierten Gußeisensorten mit den folgenden Zusätzen in Gewichtsprozent :

1. ) 2,5-4,5 % Kohlenstoff,

1,5 - 4,5% Silizium, 0,6 - 0,8 % Mangan, Molybdän und / oder Wolfram, 0,6 - 8,0 % Chrom, Vanadium, Niob, Tantal und / oder

Titan, 0 - 2,0 % Kupfer,

0 - 1,0% Nickel und / oder Kobalt sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen

2. ) 1,5-4,0 % Kohlenstoff,

1,5 - 6,0 % Silizium,

bis 2,5 % Phosphor,

0,2 - 10,0 % Molybdän, Wolfram ,und / oder Mangan,

1 - 10,0 % Chrom, Vanadium, Tantal und / oder Niob, 0 - 3,5% Nickel und / oder Kobalt,

0 - 2,5% Zinn und / oder Antimon, 0 - 8,0 % Kupfer, 0 - 2,0% Titan, 0 - 2,0 % Aluminium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen

3.) 2,5 - 3,5 % Kohlenstoff,

1,5 - 2, 6 % Silizium,

0 - 1,2% Mangan

unter 3, 0 % Phosphor,

0,4 - 0,8 % Chrom,

609823/0 1&V ^

0,8 - 1,6 % Molybdän,

0,1 - 0,4 % Vanadium,

0,8 - 1,6 % Kupfer,

0,2 - 0,8 % Nickel,

0,4 - 1,2 % Wolfram,

0,4 - 4,2 % Titan,

0 - 0, 1 % Zinn
sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen

Nach dem Aufschmelzen werden durch einen maschinellen Schleifprozeß die Laufkuppen abgerundet. Sie erwiesen sich als verschleißfest und hart wegen ihrer ledeburitischen Grundgefügestruktur und wegen der eingelagerten Sonder und Mischkarbide. Durch eine Wärmebehandlung über 700 C mit nachfolgender Abschreckung in Luft, Öl, Salzbad oder einem, sonstigen Abschreckmedium auf eine Temperatur von unter 500 C und anschließendem Anlassen bis zu einer Temperatur von 700 C entstehen keinerlei Abplatzungen oder Abhebungen.

Der Laufkuppenwerkstoff zeigt eine verfestigte, stahlähnliche Matrix mit martensitischer bis bainitischer Grundstruktur und eine größere Anzahl ausgeschiedener Sonder und Mischkarbide. Gleichzeitig enthält das Gefüge im ungebundenen Zustand ungebundenen knötchen - temperkohleartigen Graphit, der wesentlich zur Schmierung und Trockenlaufverbesserung der Dichtleiste beiträgt.

- r-

609823/01 97

Die Erfindung sei anhand der beiliegenden Abbildungen erläutert.

Abbildung 1 zeigt eine Querschnitts - Übersichtsaufnahme einer abschreckvergüteten bimetallischen Dichtleiste in 10 - fächer Vergrößerung.

Die Abbildungen 2 und 3 sind ungeätzte Schliffbilder aus dem Bereich der Laufkuppe in 100 bzw. 500 - fächer Vergrößerung. Sie zeigen die Ausscheidungen der Temperkohle als schwarze Flecke, während die Karbidkristalle an den scharf umrandeten weißen Stellen zu erkennen sind.

Die Abbildung 4 zeigt in der Übergangszone die Verklammerung des Stützteiles mit dem Laufkuppenteil. Der Werkstoff des Stützteiles ist dabei ein normales kugelgraphitisches Gußeisen.

Die Abbildungen 5 und 6 sind mit Salpetersäure angeätzte Schliffbilder in 500 - fächer Vergrößerung aus dem Bereich der Laufkuppe. Die Abbildung 5 zeigt den Zustand vor der Wärmebehandlung. Das weiße ledeburitische Grundgefüge zeigt Martensitausscheidungen als dunkle Flächen, während die Karbide an den weißen scharf umrandeten Flächen zu erkennen sind. Abbildung 6 zeigt den Zustand nach der Wärmebehandlung. Das Grundgefüge ist martensitisch bis bainitisch und die Karbidkristalle sind wiederum als weiße scharf umrandete Flächen zu erkennen.

6 0 9 8 2 3/0197

Claims

GOETZ E W ERKE Burscheid, den 19. November 1974 Friedlich Goetze AG ZBT / 329/Lö/Wi (1523) Patentan sprüche

1. )) Dichtleiste für Rotationskolbenmotoren bestehend aus

einem Stützteil im achsnahen Bereich und einem Verschleißteil im achsfernen Bereich, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützteil aus einem normalen und weichen Gußeisen oder Stahl besteht und daß das Verschleißteil aus einem verschleißfesten und harten hochlegierten Gußeisen besteht.

2. ) Dichtleiste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Verschleißteil auf dem Stützteil aufgeschweißt ist.

3. ) Dichtleiste nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Verschleißteils bis zu 1/2 der Dicke des Stützteils beträgt.

609823/019?

-X-2456

4. ) Dichtleiste nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das "Laufkuppenteil aus einem Gußeisen mit

2,5 - 4, 5 Gew. % Kohlenstoff, 1,5 - 4, 5 Gew. % Silizium,

0, 6 - 0,8 Gew. % Mangan, Molybdän und / oder

Wolfram,
0,6 - 8,0 Gew. % Chrom, Vanadium, Niob, Tantal

und / oder Titan, 0 - 2,0 Gew. % Kupfer,
0 - 1,0 Gew. % Nickel und / oder Kobalt sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen

besteht.

5. ) Dichtleiste nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das Laufkuppenteil aus einem Gußeisen mit

1,5 - 4,0 Gew. % Kohlenstoff, 1,5 - 6,0 Gew. % Silizium,
bis 2, 5 Gew. % Phosphor,

0,2 - 10,-0 Gew. % Molybdän, "Wolfram und / oder

Mangan,

1 - 10, 0 Gew. % Chrom, Vanadium, Tantal und / oder Niob,

0-3,5 Gew. % Nickel und / oder Kobalt, 0-2,5 Gew. % Zinn und / oder Antimon, 0-8,0 Gew. % Kupfer,

609823/01-0-7

O - 2, O Gew. % Titan,
O - 2, O Gew. % Aluminium
sowie hersteilungsbedingte Verunreinigungen

besteht.

6. ) Dichtleiste nach den Patentansprüchen 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß das Laufkuppenteil aus einem Gußeisen mit

Z, 5 - 3, 5 Gew. % Kohlenstoff,

1,5 - 2, 6 Gew. % Silizium,

0 - 1,2 Gew. % Mangan,

unter 0, 3 Gew. % Phosphor,

0,4 - 0,8 Gew. % Chrom,

0,8 - 1,6 Gew. % Molybdän,

0,1 - 0,4 Gew. % Vanadium,

0,8 - 1,6 Gew. % Kupfer,

0,2 - 0,8 Gew. % Nickel,

0,4 - 1,2 Gew. % Wolfram,

0,4 - 4,2 Gew. % Titan,

0 - 0,1 Gew. % Zinn
sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen

besteht. -

7. ) Dichtleiste nach den Patentansprüchen 1 bis 6, dadurch

gekennzeichnet, daß die Dichtleiste durch Glühen ober-

609823/0197

-AO

-S-

ο ο

halb 700 C, durch Abschrecken auf unter 500 C und anschließend durch Anlassen bis zu einer Temperatur von 700 C wärmebehandelt wird.

FHiEOHlCH QOEi££. AKTiSNQESELLSCHAFT

ό A Nr. 173/70 AV

Vossieck

609823/01 97

Leerseite