DE2520698A1

DE2520698A1 - Verfahren zur herstellung von oelabstreifringen

Info

Publication number: DE2520698A1
Application number: DE19752520698
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Heck
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG; Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1975-05-09
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1976-11-18
Also published as: JPS51140056A; DE2520698B2; US4106977A; DE2520698C3; JPS5936144B2

Description

AUDI NSU AUTO UNION AKTIENGESELLSCHAFT, Neckarsulm/Württ. Verfahren zur Herstellung von ülabstreifringen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ölabstreifringen mit einer Kratzkante, die von einer aus einem verschleißfesten Material bestehenden Schicht gebildet wird. Derartige Ölabstreifringe werden bei Kolben von Hubkolben- und Rotationskolben-Brennkraftmaschinen verwendet, um das Übertreten von Öl in die Brennräume bzw. Arbeitskammern zu verhindern. Für Hubkolben bestimmte ölabstreifringe wirken mit ihrer äußeren Umfangsfläche mit der Zylinderlaufbahn zusammen. Um ein Aufschwimmen des Abstreifringes auf dem sich auf der Zylinderlaufbahn bildenden Ölfilm zu vermeiden und die Abstreifwirkung zu verbessern, wird die äußere Umfangsfläche nicht zylindrisch, sondern kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei das Ende des Kegelstumpf es mit dem größeren Durchmesser die Kratzkante bildet. Ölabstreifringe für Rotationskolben wirken dagegen. · entlang einer Stirnfläche mit der benachbarten Gehäuseseitenwand zusammen, wobei diese Stirnfläche radial nach außen zu abgeschrägt ist, um am inneren Umfang dieser Stirnfläche eine scharfe Abstreifkante zu bilden und ein Aufschwimmen des Abstreifringes auf dem Ölfilm auf der Gehäuseseitenwand zu verhindern. In beiden Fällen ist es erforderlich, daß die Krafezkante über eine möglichst lange Betriebsdauer scharf bleibt, da bei einer Abrundung durch Abnutzung der Krat.zkante die Abstreifwirkung erheblich verringert wird. Es ist daher bekannt, die Abstreifkante von einer dünnen Schicht aus einem verschleißfesten Material, beispielsweise Chrom, zu bilden, die bei ölab-

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streifringen für Hubkolben auf die untere Seitenfläche und bei Abstreifringen für Rotationskolben auf die innere Umfangsfläche des Abstreifringes aufgebracht wird. Diese bekannten ölabstreifringe arbeiten zwar im Betrieb zufriedenstellend, werfen jedoch erhebliche Fertigungsprobleme auf. Die olabstreifringe müssen nämlich nach Aufbringung der verschleißfesten Schicht zur Bildung der fertigen Kratzkante geschliffen werden, wobei es auf Grund der Sprödigkeit der verschleißfesten Schicht sehr leicht zu Ausbrüchen kommt, die die Kontinuität der Kratzkante unterbrechen. Eine relativ hohe Ausschußquote ist die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein "Verfahren zur Herstellung von Ölabstreifringen der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei dem ein Ausbrechen der Kratzkante während der Herstellung mit Sicherheit vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die verschleißfeste Schicht zwischen zwei weicheren Schichten eingebettet, dann an ihrer die spätere Kratzkante bildenden oder enthaltenden Fläche mechanisch fertig bearbeitet wird und anschließend die weicheren Schichten von dieser verschleißfesten Schicht zurückgeätzt werden, um die Kratzkante beidseitig freizulegen.

Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß die verschleißfeste Schicht während der mechanischen Bearbeitung, vorzugsweise durch Schleifen, beidseitig durch die weicheren Schichten abgestützt, wird, so daß ein Ausbrechen der Kante der verschleißfesten Schicht vermieden wird. Der erfindungsgemäße Vorschlag gestattet es, verschleißfeste Schichten in Dicken von beispielsweise 0,05 bis 0,3 mm zu verwenden. Diese Schichten haben also bereits die Dimension einer Kratzkante, die sich somit auch bei einem Verschleiß nicht vergrößern kann. Durch das nachfolgende Wegätzen der weicheren Nachbarschichten, das durch

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einen chemischen A'tzvorgang, beispielsweise mit Hilfe von Natronlauge oder Phosphorsäure, oder durch elektrochemische Verfahren erfolgt, wjrd dann die Kante der verschleißfesten Schicht freigelegt.

Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht es überhaupt erst, verschleißfeste Hartstoffe, wie Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Chromkarbid, Chromoxid usw. in der vorher erwähnten Schichtdicke von 0,05 bis 0,3 mm einzusetzen.

Die Schichten werden vorzugsweise durch Plasmaspritzen aufgetragen, da sich hierdurch eine besonders gute Haftung erreichen läßt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Be- * schichtungsverfahren, insbesondere galvanische Verfahren, möglich.

Die weicheren Schichten, zwischen denen die verschleißfeste Schicht eingebettet ist, bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Es können jedoch auch andere Werkstoffe, beispielsweise Kupfer, verwendet werden.

Vorzugsweise werden die drei Schichten, also die beiden weicheren Schichten und die dazwischenliegende verschleißfeste Schicht, nacheinander auf einen Grundkörper, beispielsweise aus Gußeisen, aufgebracht, obgleich es grundsätzlich auch möglich ist, daß eine der weicheren Schichten gleichzeitig den Grundkörper bildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Teilansicht eines ölabstreifringes für Rotationskolben im Längsschnitt, nach dem Aufbringen der drei Schichten auf die innere Umfangsfläche eines ringförmigen Grundkörpers,

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Pig. 2 die Teilansicht des in Fig. 1 dargestellten ölabstreifringes nach dem kegelförmigen Abschleifen einer Stirnfläche zwecks Bildung der späteren Kratzkante,

Fig. 5 eine Teilansicht des fertigen ölabstreifringes im Längsschnitt nach dem Zurückätzen der der verschleißfesten Schicht benachbarten weicheren Schichten, teilweise geschnitten, und

Fig. 4 eine Teilansicht eines nach'dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, fertigen ölabstreifringes für Hubkolben, ebenfalls im Längsschnitt.

Der in Fig. 1 dargestellte ülabstreifringe besteht aus einem ringförmigen Grundkörper 1, vorzugsweise aus Gußeisen, auf dessen innerer Umfangsfläche 2 eine weiche Schicht 3, eine harte Verschleißschicht 4 und wiederum eine weiche Schicht 5, vorzugsweise durch Plasmaspritzen, aufgetragen werden. Die weichen Schichten 3 und 5 bestehen beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die harte verschleißfeste Schicht 4 besteht vorzugsweise aus einem Hartstoff, wie Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Chromkarbid oder Chromoxid. Maßgebend für die Bildung einer harten Kratzkante ist die Dicke der verschleißfesten Schicht 4, die vorzugsweise in der Größenordnung von 0,05 bis 0,3 mm liegt.

Nach dem Aufbringen der Schichten ~5, 4 und 5 wird die Seitenfläche 6 des beschichteten Grundkörpers gemäß Fig. 2 kegelstumpfförmig abgeschliffen. Dieser SchleifVorgang stellt bereits die Fertigbearbeitung der späteren Kratzkante dar, die von der Stirnfläche 7 der verschleißfesten Schicht 4 gebildet wird. Dadurch, daß die verschleißfeste Schieht 4 beidseitig durch die Schichten 3 und 5 abgestützt ist, tritt bei

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der mechanischen Bearbeitung der Seitenfläche 6 kein Ausbröckeln der Stirnfläche 7 der verschleißfesten Schicht 4 ein, selbst wenn diese Schicht außerordentlich dünn ist.

Nach der vorstehend erwähnten mechanischen Bearbeitung der Seitenfläche 6 werden die weichen Schichten 3 und 5 im Bereich der Seitenfläche 6 zu beiden Seiten der verschleißfesten Schicht 4 weggeätzt, so daß nunmehr die verschleißfeste Schicht 4 beiderseits der die Kratzkante bildenden Stirnfläche 7 freiliegt,, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Das Ätzen kann mit Hilfe eines chemischen Verfahrens, beispielsweise unter Verwendung von Natronlauge oder Phosphorsäure, oder eines bekannten elektrochemischen Verfahrens erfolgen.

In Fig. 3 ist der ölabstreifring im fertigen Zustand dargestellt.

Fig. 4 zeigt einen fertigen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten ölabstreifring für Hubkolben, wobei die gleichen Verfahrensschritte, wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 bis 3 beschrieben, durchgeführt wurden. Entsprechend der unterschiedlichen Dichtrichtung erfolgt hierbei die Aufbringung der drei Schichten 3'» 4¹ und 5' ^auf einer Seitenfläche 8 des ringförmigen Grundkörpers 1'. Die Bearbeitung erfolgt an der äußeren Umfangsfläche 9 des beschichteten Grundkprpers l', wobei die Fertigbearbeitung der Kratzkante 7' _y die voh der äußeren Umfangsfläche der verschleißfesten Schicht 4' gebildet wird, stattfindet. Entsprechend dem vorhergehenden Beispiel werden dann die weichen Schichten 3' und 5¹ im Bereich der äußeren Umfangsfläche 9 zu beiden Seiten der verschleißfesten Schicht 4' zurückgeätzt, um die Kratzkante 7' freizulegen.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung von ö'labstreifringen mit einer Kratzkante, die von einer aus einem verschleißfesten Material bestehenden Schicht gebildet wird, dadurch gekennzeichnet , daß die verschleißfeste Schicht (4, 4¹) zwischen weicheren Schichten (3, 3', 5, 5') eingebettet, dann an ihrer die spätere kratzkante (7* 7') bildenden oder enthaltenden Fläche (6, 9) mechanisch fertig bearbeitet wird und anschließend die weichen Schichten (3* 3' > 5, 5') zu beider Seiten dieser Fläche (6, 9) der verschleißfesten Schicht (4, 4') durch einen Ätzvorgang abgetragen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (3, 4, 5, 3', 4', 5') durch Plasmaspritzen aufgetragen werden.
3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weicheren Schichten (3* 3'* 5* 5') aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (4, 4') aus Hartstoffen, z.B.
Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Chromkarbid, Chromoxid, hergestellt wird.
6. 5. 1975
Sp/bä

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