DE2557110B2

DE2557110B2 -

Info

Publication number: DE2557110B2
Application number: DE19752557110
Authority: DE
Inventors: Werner Hermann Dearborn Mich. Fengler (V.St.A.)
Original assignee: Amtec KG Loeckmann & Co 5000 Koeln
Current assignee: Amtec KG Loeckmann & Co 5000 Koeln
Priority date: 1975-12-18
Filing date: 1975-12-18
Publication date: 1979-06-07
Also published as: DE2557110A1; DE2557110C3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Dichtleisten oder Dichtstreifen für Kolben von Kreiskolben-Brennkraftmaschinen, deren Kuppe mit einer auf einem feinkörnigen, z. B. aus legiertem Werkzeugstahl bestehenden Trägerwerkstoff im Vakuum aufgedampften Oberzugsschicht aus einer molybdänhaltigen Legierung versehen istThe invention relates to sealing strips or sealing strips for pistons of rotary piston internal combustion engines, whose tip with a on a fine-grain, z. B. made of alloyed tool steel Carrier material vapor-deposited in a vacuum is made of an alloy containing molybdenum

Die Herstellung von Dichtleisten obiger Art ist bereits Gegenstand einer älteren, nicht vorveröffentlichten Anmeldung (DE-OS 24 53 3913), wonach auf dem auf eine Temperatur von etwa /00°C vorgeheizten Trägerwerkstoff eine Mo₅ Ru₃- oder W₃ Ru₂-Legierung als Überzugsschichs im Vakuum entweder durch explosionsartiges Verdampfen von mindestens einem aus der Legierung bzw. ihren Komponenten bestehenden, stromdurchflossenen Draht oder durch Elektronenstrahl-Verdampfung der Legierung bzw. ihrer Komponenten aufgedampft wird. Die so erzeugte, aus der Molybdän/Ruthenium- bzw. Wolfra./i-Ruthenium-Legierung bestehende Oberzugsschicht auf der Dichtleiste ist hochteraperaturfest und äußerst haltbar. Sie besitzt eine außerordentliche Härte sowie Kratz- bzw. Rißfestigkeit. Sie gewährleistet daher eine hochwirksame und dauerhafte Abdichtung der Arbeitsräume von Kreiskolben-Brennkraftmaschinen, wobei man schon mit sehr dünnen Oberzugsschichtstärken der betreffenden Legierungen, nämlich bis zu Bruchteilen von Millimetern auskommtThe production of sealing strips of the above type is already the subject of an older, unpublished application (DE-OS 24 53 3913), according to which a Mo ₅ Ru ₃ - or W ₃ Ru ₂ - on the carrier material preheated to a temperature of about / 00 ° C. Alloy is deposited as a coating layer in a vacuum either by explosive evaporation of at least one current-carrying wire consisting of the alloy or its components or by electron beam evaporation of the alloy or its components. The coating layer on the sealing strip, consisting of the molybdenum / ruthenium or tungsten / ruthenium alloy, is high temperature resistant and extremely durable. It has an extraordinary hardness as well as scratch and crack resistance. It therefore ensures a highly effective and permanent sealing of the working spaces of rotary piston internal combustion engines, with very thin coating layers of the alloys in question, namely up to fractions of a millimeter, being sufficient

Es ist weiterhin bekannt (DE-OS 21 21 255), für die umlaufenden Kolben von Kreiskolben-Brennkraftmaschinen Dichtleisten zu verwenden, die aus hartem verschleißfestem Werkstoff, wie z. B. Aluminium- oder Titan-Oxyd sowie aus gesinterter Metall- oder Tonerdekeramik hergestellt werden. Dabei werden entweder Trägerwerkstoffe aus Grauguß o. dgl. mit solchen Hartstoffenschichten im Bereich der Leistenflanken und/oder -kuppe überzogen oder die ganze Dichtleiste oder Leistenteile aus solchen Werkstoffen hergestellt. Die Verbindung zwischen den verschiedenen Werkstoffen erfolgt durch Kleben oder durch Aufschmelzen von Spritzschichten. Um die Bearbeitbarkeit solcher Dichtleisten im Hinblick auf deren erforderlichen geringen Fertigtoleranzen zu verbessern, ist es dabei auch bekannt, die aus Metall-Keramik oder einem ähnlichen Hartstoff bestehenden Dichtleisten mit einem weicheren, mechanisch bearbeitbaren Werkstoff, insbesondere aufgespritztem Molybdän zu beschichten. Diese bekannten Dichtleisten sind aber im Gegensatz zu den bereits vorgeschlagenen, mit einer Mos Ru₃ oder W₃ Ru2-Legierung überschichteten Dichtleisten den bei Kreiskolben-Brennkraftmaschinen auftretenden starken Temperaturbeanspruchungen auf die Dauer nicht gewachsen und nicht ausreichend verschleißfestIt is also known (DE-OS 21 21 255) to use sealing strips for the rotating pistons of rotary piston internal combustion engines, which are made of hard wear-resistant material, such as. B. aluminum or titanium oxide as well as sintered metal or alumina ceramic can be made. Either carrier materials made of gray cast iron or the like are coated with such hard material layers in the area of the strip flanks and / or dome, or the entire sealing strip or strip parts are made from such materials. The connection between the different materials is made by gluing or by melting on sprayed layers. In order to improve the machinability of such sealing strips with regard to their required small manufacturing tolerances, it is also known to coat the sealing strips made of metal-ceramic or a similar hard material with a softer, mechanically machinable material, in particular sprayed-on molybdenum. However, in contrast to the previously proposed _{sealing strips coated with a Mos Ru 3} or W ₃ Ru2 alloy, these known sealing strips are not able to withstand the high temperature loads that occur in rotary piston internal combustion engines in the long term and are not sufficiently wear-resistant

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Dichtleisten oder Dichtstreifen" der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die hochtemperatur- und verschleißfest sind.The object of the invention is to provide sealing strips or to create sealing strips "of the type mentioned at the beginning, which are resistant to high temperatures and wear.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberzugsschicht aus einer Molybdän-Rhenium-Legierung besteht, die 60 bis 80% Molybdän und 20 bis 40% Rhenium enthält Gemäß der Erfindung tritt also das Legierungs-Edelmetall Rhenium an die Ste»ie desAccording to the invention, this object is achieved in that the coating layer is made of a molybdenum-rhenium alloy consists, which contains 60 to 80% molybdenum and 20 to 40% rhenium. According to the invention thus occurs the alloy precious metal rhenium to the Ste »ie des

ίο beim älteren Vorschlag als Legierungsedelmetall zu Molybdän zugesetzten Rhuteniums. Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, daß die Molybdän-Rhenium-Legierung trotz der ungleich größeren Härte des Rheniums gegenüber Ruthenium für die vorliegendenίο in the older proposal as an alloy precious metal too Rhutenium added to molybdenum. Surprisingly it has been shown that the molybdenum-rhenium alloy, despite the disproportionately greater hardness of the Rhenium versus ruthenium for the present

is G'-itdichtungszwecke, insbesondere bei der Abdichtung der umlaufenden Kolben von Kreiskolben-Brennkraftmaschinen außergewöhnlich gute und dauerhafte Abdichtungsverhältnisse ergibt Die Molybdän-Rhenium-Oberzugsschicht besitzt eine sehr hohe Temperaturfestigkeit und ist äußerst haltbar. Sie widersteht den hohen Druck- und Temperatur-Beanspruchungen inis G'-it sealing purposes, especially in the case of sealing the rotating pistons of rotary piston internal combustion engines are exceptionally good and durable Sealing conditions result The molybdenum-rhenium top layer has a very high temperature resistance and is extremely durable. It withstands the high pressure and temperature loads in

Rotary piston internal combustion engines in the best possible way

Weise.Way.

The inventive molybdenum-rhenium over-

zugsschicht wird zweckmäßig auch durch Aufdampfen auf den feinkörnigen Trägerwerkstoff, insbesondere legierten Werkzeugstahl, aufgebracht, vorzugsweise durch Verdampfen eines entsprechenden Legierungsdrahtes im Vakuum. Die dazu notwendigen Verdamp- fungstemperaturen sind dann nämlich wesentlich niedriger als bei getrenntem Verdampfen von Molybdän- und Rhenium-Metall, da insbesondere letzteres eine sehr hohe Verdampfungstemperatur besitzt
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele vonThe traction layer is expediently also applied to the fine-grained carrier material, in particular alloyed tool steel, by vapor deposition, preferably by vaporizing a corresponding alloy wire in a vacuum. The evaporation temperatures required for this are then in fact significantly lower than with separate evaporation of molybdenum and rhenium metal, since the latter in particular has a very high evaporation temperature
In the drawing are exemplary embodiments of

J5 erfindungsgemäß beschaffenen Dichtleisten und Dichtstreifen dargestellt Dabei zeigtJ5 sealing strips and sealing strips created according to the invention are shown

F i g. 1 die Draufsicht auf einen mit den neuen Dichtleisten und -streifen ausgerüsteten umlaufenden Kolben einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine,F i g. 1 the top view of a circumferential equipped with the new sealing strips and strips Piston of a rotary piston internal combustion engine,

F i g. 2 is a plan view and

F i g. 3 eine Seitenansicht einer Dichtleiste,
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der
Fig.5, die die Draufsicht auf einen Dichtstreifen wiedergibtF i g. 3 a side view of a sealing strip,
F i g. 4 shows a section along the line IV-IV of
5, which shows the top view of a sealing strip

Der in F i g. 1 dargestellte Kolben 1 gehört zu einer Kreiskolben-Brennkraftmaschine und wird entsprechend umlaufend angetrieben. Dabei gleitet der Kolben mit seinen einstückig oder mehrstückig ausgebildeten Dichtleisten 3 am trochoidenförmigen Gehäusemantel 2 entlang, während die seitliche Gasabdichtung des Kolbens am Gehäuseseitenteil durch die bogenförmigen Dichtstreifen 4 bewirkt wird. Zwischen den Dichtleisten 3 und den Dichtstreifen 4 sind zylindrische Dichtbolzen 5 angeordnet, die sich in entsprechenden zylindrischen Ausnehmungen des Kolbens 1 befinden und über entsprechende Schlitze die Dichtleisten 3 größtenteils umschließen.The in F i g. Piston 1 shown in FIG. 1 belongs to a rotary piston internal combustion engine and is accordingly driven in a rotating manner. The piston slides with its one-piece or multi-piece sealing strips 3 along the trochoid-shaped housing jacket 2 , while the lateral gas sealing of the piston on the housing side part is effected by the arc-shaped sealing strips 4. Between the sealing strips 3 and the sealing strips 4, cylindrical sealing bolts 5 are arranged, which are located in corresponding cylindrical recesses in the piston 1 and largely enclose the sealing strips 3 via corresponding slots.

Die Dichtleisten 3 bzw. die Dichtstreifen 4 sind an ihren leicht gerundet ausgebildeten Kuppen mit der aufgedampften Molybdän-Rhenium-Legierungsüberzugsschicht 3' bzw. 4' versehen (Fig.2 bis 5). Das Aufdampfen dieser Schicht erfolgt in Vakuumgefäßen, in die die Dichtleisten und -streifen vorübergehend eingebracht werden und in denen ein aus 60% bis 80% Molybdän und 20% bis 40% Rhenium enthaltender Legierungsdraiit verdampft wird, beispielsweise durch Elektronenstrahlbündel o. dgl. Die Molybdän-Rhenium-Legierung kann aber gegebenenfalls auch in dieThe sealing strips 3 and the sealing strips 4 are at their slightly rounded tips with the vapor-deposited molybdenum-rhenium alloy coating layer 3 'or 4' provided (Fig. 2 to 5). That This layer is vapor deposited in vacuum vessels in which the sealing strips and strips are temporarily placed are introduced and in which a from 60% to 80% molybdenum and 20% to 40% rhenium containing Alloy drain is evaporated, for example by Electron beam or the like. The molybdenum-rhenium alloy can, however, optionally also be incorporated into the

Oberfläche des Trägerwerkstoffes eingeschmolzen werden, beispielsweise durch Laser-Strahlung. Grundsätzlich sind für die Herstellung solcher mit Molybdän-Rhenium-Überzugsschichten versehener Dichtleisten und -streifen auch alle übrigen in der älteren Anmeldung näher beschriebenen Verfahren möglich.Surface of the carrier material are melted, for example by laser radiation. Basically are for the production of such sealing strips provided with molybdenum-rhenium coating layers and strips, all other methods described in more detail in the earlier application are also possible.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim;

Sealing strips or sealing strips for pistons of rotary piston internal combustion machines, their tip with one on a fine-grain, z. B. made of alloyed tool steel carrier material in the Vacuum deposited coating layer made of a molybdenum alloy is provided, thereby characterized in that the top layer (3 'or 4') is made of a molybdenum-rhenium alloy which contains 60% to 80% molybdenum and 20% to 40% rhenium