DE2619485A1

DE2619485A1 - Kolbenring mit einer chrom-gefuellten nut und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2619485A1
Application number: DE19762619485
Authority: DE
Inventors: John E Cromwell; Nicholas Herbert; Glenn F Hyde
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-05-03
Publication date: 1977-03-24

Description

Kolbenring mit einer Chrom-gefüllten N@t
und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung bezieht sich allgemein auf dichte Stapel aus zusammengesetztem Material mit in axialem Abstand vorgesehenen Kontakt-Oberflächen und betrifft insbesondere einen Kolbenring mit einer Chrom-gefullten Nut in seiner äußeren Umfangsfläche sowie ein Verfahren zum Herstellen solcher Kolbenringe.
Nach dem Stand der Technik sind mit Chrom plattierte Kolbenringe bekannt. Die Herstellung und die Verwendung von mit Chrom plattierten Kolbenringen haben jedoch Schwierigkeiten mit sich gebracht. Zum Beispiel gibt die brit. PS 526 707 anf daß wenn eine auf dem Ring niedergeschlagene Schicht von Chrom geschlitfen wird, un den endgiiltigen Außendurchmesser des Rings herzustellen, kleine und kleinste Stücke der Schicht abbrechen.
In der brit. PS wird vorgeschlagen, diesen Mangel dadurch zu beheben daß man im Unfang des Rings Vertiefungen anbringt und das Chrom in diese Vertiefungen nieder.
schlagt. In der US-PS 2,780,654 sucht man das Problem zu lösen, und auch das Einlaufen des Rings dadurch ZU erleichtern, dass man das Chrom in eine konkave Oberfläche des Rings niederschlägt und dabei die äusseren Stirnenden des Rings als scharfe Linien des Grundmetalls stehenlässt, um die Zylinderwand abzuschaben und Öl in dem vertieften oder konkaven und mit Chrom plattierten TeiL' des Rings festzuhalten. D7e US-Patentschrifb 3 573 874 hat die Praxis dadurch weiterentwickelt, dass eine Vielzahl von mit axialem Abstand sich in Uinfangsrichtung er»treckenden und in Abstand vo.leinander befindlichen Stegen und Binnen in der mit Chrom plattierten Oberfläche vorgesehen sind, um das Öl zu sammeln und festzuhalten.
Im allgemeinen sind mit Chrom plattierte Ringe erfolgreich in üblichen Dieselmotoren verwendet worden. Jedoch verursachen die Arbeitsbedingungen, die bei einigen neuzeitlichen hochtourigen und mit hoher Leistung arbeitenden Dieslmotoren vorliegen, Bruch der Eclbenringe, der selbst in der Garantiezeit des Motors auftreten kann. Bei einem dieser Motoren veranlassten die auf die - Kompressions - Ringe ausgeübten Beanspruchungen ein so hohes Ausmass von Ermüdungsbrüchen in den Ringen, dass die Fortsetzung der Produktion des Motors in Frage gestellt war.
Bevor die Produktion des Motors tatsächlich aufgegeben wurde, wurde ein Not-Versuchsprogramm in die Wege geleitet, das als nbeschleunigter Versuch betreffend Ringbruch" bezeichnet wurde und dazu diente, neue Ringkonstruktionen zu sichten. Dieser beschleunigte Versuchsgang wurde dadurch bewerkstelligt, dass der Seitenspielraum zwischen dem oberen Kompressions-Ring und der Kolbennut von nominal 0,101 mm auf 0,432 mm erhöht wurde. Durch diese Änderung wurde die Faserspannung an dem Ring erhöht, indem man dem Ring eine grössere Biegung in der Nut, wie sie sich durch die hin-und hergehende Kolbenbewegung ergibt, erlaubte. Zusätzlich wurden grössere Änderungen in der Belastung und im Wärmekreislauf des Motors dadurch -hervorgerufen, dass die Geschwindigkeit desMotors periodisch abwechselnd zwischen Leerlaufdrehzahl für einen Zeitraum von 10 Sekunden und nachfolgender Beschleunigung der Drehzahl auf ungefähr 25 % über die Nenn- Drehzahl geändert wurde und diese Geschwindigkeit für einen Zeitraum von 20 Sekunden aufrechterhalten wurde. Solche Arbeitsperioden wurden während eines Zeitraumes von 100 Stunden wiederholt. Da die Chromplattierung des Grundrings möglich macht, den Grundring aus Werk3-voffen verschiedener Art herzustellen, die Ilohe Festigkeit halten, weil das harte Chrom die Verschleissbelastung aufnimint, wurde durch Untersuchung der Verwendung verschiedener Grundeisenmetalle für den Körper des Kolhenrings angestrebt, die Verschleissfestigket, den Korrosionswiderstar5 und den geringen RLe,bungskoeffizienten der Chromplattierung beizubehalten. Eine grosse Zahl von Eisenmetallen, einschliesslich martensitischer duktiler Eisenarten, kaltformbare Eisenarten, rostfreier Stahl, schnellgchämmerte (shotpeened) Ringe, wurden geprüft; aber in allen Fällen kamen die Ringe in Zeiträumen zu Bruch, die kleiner als die vorgesehe.-nen 100 Stunden waren.
Die vorstehend erläuterten Schwierigkeiten wurden allgemein durch Kolbenringe mit Chromgef:Jllter Nut überwunden, wie sie in der OS X,513 019 beschrieben sind; es haben nämlich Kolbenringe, die Chrom in einer Nut des Ringes statt bber die ganze Außenfläche des Ringes enthalten, den Ermiidungsbruch der Ringe herabgesetzt sowie auch das Abblättert von Chrom und dergl.
Bei der Herstellung solcher Ringe ergaben sich jedoch neue Probleme, und zwar in Verbindung mit der Gestalt der Nut in der das Chrom abgelagert wird und mit den Besonderheiten des Chromplattierungsverfahrens. So wurde z.B. gefunden, daß Chrom in einer Nut des Ringes gemäß der vorgenannten OS unregelmäßig abgelagert wird und B.ereiche ergibt, in denen die Ablagerung dünner ist bzw. Vertiefungen im abgelagerten Chrom -orhanden sind.
Es ist daher erforderlich, genügend Chrom abzulagern, um die Vertiefungen der Ablagerung radial auf ein Niveau zu bringen, das über dem der benachbarten Lauffläche liest, um eine kontinuierliche Außenfläche des Rin@es zu erhalten, nachdem das Chrom abgeschliffen ist, um die Laufflächen freizulegen.
Zum vollständigen Füllen der Nut mit Chrom ist es erforderlich, eine Chromschicht abzulagern, die bis zu 1 mm (0,4 Zoll) dicker ist als zum Fillen der Nut erforderlich ware. Da die Schicht wieder entfernt werden muß, entstehen erhebliche Materialverluste. Außerdem wird mehr Zeit benötigt, um die dickere Chromschicht aufzubringen und anschließen wieder abzuschleifen, was eine Verzögerurg des Herstellungsverfahrens mit entsprechendem Kostenanstieg bedeutet.
Die Erfindung bezweckt daher eine Verme lung dieser Nachteile, und es ist insbesondere Aufgabe der Erfindung, das Herstellungsverfahren für Kolbenringe mit Chrom-gefüllten Nuten zu verbessern, die zum Füllen der Nuten erforderliche Chrommenge herabusetzen und den Zeitaufwand für das Chromplattieren und Abschleifen der Ringe zu vermindern, wobei ein Kolbenring mit Chrom-gefüllter Nut von gleicher oder sogar besserer Qualität erhalten werden soll als die bisherigen Kolbenringe dieser Art.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient gemäß der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von Kolbenringen, bei dem abgestufte Nuten im äußeren Umfang einer Anzahl von Kolbenring-Rohlingen geformt werden, diese Rohlinge auf einen drehbaren Dorn gestapelt werden, worauf eine Chromschicht elektrolytisch in die Nuten und auf den äußeren Umfang der Rohlinge aufgebracht und darauf äußere Teile der Chromschicht und der äußeren Laufflächen der Rohlinge entfernt werden, um so eine Anzahl von Kolbenringen zu erhalten, die Chrom-gefüllte, abgestufte Nuten aufweisen. Ein nach diesem Verfahren hergestellter erfindungsgemäßer Kolbenring mit einer Ringnut in seinem äußeren Umfang kennzeichnet sich dadurch, daß die Nut einen Nutgrund und wenigstens ein Paar in axialem Abstand von einander liegende Absätze aufweist, welche den Nutgrund und die äußeren Laufflächen durch radial nach außen divergierende Seitenwände verbinden, die gestufte Seitenwände für die Nut bilden und daß die Nut mit einer Schicht aus elektrolytisch niedergeschlagenem Chrom gefüllt ist, die sich zwischen den äußeren Laufflächen erstreckt. Zusätzlich ist vorzugsweise das Chrom von dem Spannungsrisse aufwtisenden Typ um den Ermüdungswiderstand des Chroms in der Nut zu verbessern.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigen Fig. 1 perspektivisch einen Kolbenring nach der Erfinding; Fig. 2 vergrößert einen Querschnitt durch den Ring der Fig.1, der die mit Chrom gefüllte, gestufte Nut in der Außenfläche des Ringes zeigt; Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, welche den Aufbau des Chroms in einer nicht-gestuften Nut eines Kolbenrings zeigt; Fig. 4 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht welche den Aufbau des Chroms in einer gestuften Nut eines Kolbenrings nach der Erfindung zeigt; Fig. 5 vergrößert eine Ansicht der Außenseite des Rings der Fig. 1, der das Rißmuster in der Außenfläche des Chroms in der Nut des Ringes schematisch zeigt; Fig. 6 eine schematische Seitenansicht eines Dorns mit Kolbenring-Rohlingen, die verdeutlicht, wie die Chromplattierung abgeschliffen wird, um einen Ring gemäß Fig. 1 zu erhalten; und Fig. 7 eine Endansicht der Fig. 6.
Der Kolbenring gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 und 6 alge~ mein mit 10 bezeichnet. Eine allgemein mit 18 bezeichnete Nut befindet sich im allgemein mit 12 bezeichneten Außenumfang des Ringes 10, wobei der Ring 10 vorzugsweise einen Spalt 22 aufweist. Der Ring 10 besteht aus Eisenmetall, wie etwa duktilem Eisen oder einer sonstiger Legierung die sich mit einer darauf niedergeschlagenen Chromplattierung verträgt.
Fig. 2 zeigt mehr im einzelnen den Ring 10 mit seiner Außenfläche 12, einer inneren Bohrung 16, Stirnseiten 14 und einer Nllt 18 in der Umfangsfläche 12, die zugleich die Lauffläche bildet. Die ringförmige Nut 18 in der Außenfläche 12 ergibt in axialem Abstand voneinander ligende Laufflächen 24, die sich zwischen der ltut 18 und den Stirseiten 14 des Ringes befinden. Die Nut 18 weist einen Nutgrund 19 und zwei in axialem Abstand voneinander liegende mit radialem Zwischenabstand vorgesehene Absätze 26 auf, die mit dem Nutgrund 19 und mit den äußeren Laufflächen 24 durch radial nach außen divergierende Seitenwände 28 und 50 verbunden sind, wodurch gestufte Seiten für die Nut 18 gebildet werden. Die Nut 18 ist mit einer Schicht aus elektrolytisch niedergeschlagenem Chrom 20 gefüllt, die sich zwischen den äußeren Laufflächen 24 und im wesentlichen coplanar mit diesen erstreckt, wenn der Ring seine endgultige Gestalt gemäß Fig. 2 erhalten hat.
Vorzugsweise beträgt die axiale Breite des Chroms 20 zwischen den Laufflächen 24 an der Außenfläche 12 etwa 75 °,4 der Breite der Außenfläche 12, wobei das Chrom sich im wesentlichen zentrisch zwischen den Stirnseiten 14 des Ringes 10 befindet. Im fertigen Zustand, wie er in Fig. 2 gezeigt ist, beträgt die Dicke der Chromschicht von der Außenfläche 12 bis zum Nutgrund 19 etwa 0,165 mm (0,0065 Zoll). Die divergierenden Seitenwände 28 und 30 erstrecken sich unter einem Winkel von etwa 550 zu den Stirnseiten 14, wie dargestellt. Die Absätze 26 befinden sich etwa halbwegs zwischen dem Nutgrund 19 und der Umfangsfläche 12, etwa 0,076 mm (0,003 Zoll) von der Außenfläche 12, wobei die Breite derAbsätze (parallel zur Außenfläche 12) etwa 0,127 mm (0,005 Zoll) beträgt. Vorzugsweise hat das Chrom 20 eine Mindestrißzählung von 700 Rissen je Linie von einem Zoll.
Vorstehende Dimensionen wurden als günstigstes Profil für das Chrom 20 am Ring 10 zuvor dem Abschleifen gefunden, wie weiter unten erläutert ist. Außerdem haben Untersuchungen ergeben, daß ein Ring ohne eine Nut bessere Eri:ädungsfestig keit als ein Ring mit ut aufweist; jedoch, wie bereits erläutert, ist eine Nut erforderlich, um das Chrom besser am Ring zu halten, und zwsr sowohl während der Herstellung, als auch im Betrieb. Es ergibt sich somit als gfinstigster von beiden Zuständen ein Ring mit einer flachen Nut, die mit Chrom gefüllt ist, vorzugsweise in den vorstehend angegebenen Dimensionen. Diese Dimensionen können jedoch innerhalb vernünftiger Grenzen geändert werden. Zum Bespiel kann die Breite des Chroms bis zu 90 % der Ringbreite, also in axialer Richtung, betragen; über diese 90 o~o hinaus könnten jedoch die Laufflächen 24 nicht widerstandsfähig genug sein, um die Chromeinlage zu schützen. Bei weniger als 50 Y0 Breite beginnen die vorteilhaften Wirkungen des Chroms nachzulassen. Die Dicke der Chromschicht kann auf 0,076 mm (0,003 Zoll) vermindert werden, aber hat bei noch geringerer Dicke nicht genügend Festigkeit gegenüber Biegungs- und Torsionsbeanspruchungen. Bei einer Dicke von mehr als 0,229 mm (0,009 Zoll) beginnt die Ermüdungsfestigkeit des Rings wegen der Tiefe der Nut nachzulassen. Der Winkel von etwa 55° für die Neigung der Seitenwände 28, 30 relativ zu den Stirnseiten 14 wurde für das günstigste Profil zur Chromplattierung gewählt, wie weiter unten erläutert ist. Bei weniger als 5c;O sind die Vertiefungen im plattierten Ring vor dem Abschleifen tiefer und erfordern eine entsprechend dickere Chromschicht; der Neigungswinkel der Seitenwände sollte daher nicht weniger als 300 betragen.
Andererseits bei mehr als 550 Neigung geht das Chrom zu allmählich nach Art einer Messerschneide zu den Laufflächen 24 über, so daß ein Abblättern zu befürchten ist; daher sollte der Neigungswinkel 70 nicht überschreiten. Auch sollte der Abstand der Absätze 26 von der Außenfläche 12 nicht weniger als etwa 0,054 mm (0,002 Zoll) betragen, um zu vermeiden, daß durch einen zu dünnen Abschnitt des Chroms zwischen den Absätzen und der endgiltig bearbeiteten Außenfläche 12 zum Abblättern von Strom führt. Bei einem Abstand der Absätze 26 von mehr als etwa 70 % der Gesarnttiefe der Nut dagegen entstehen größere Vertiefungen in der Chromschizht, die eine Ablagerung von mehr chrom vor dem Schleifen erforde.n, was vermieden werden sollte. Um das zum Beschleifen günstigste Chromprofil zu erhalten, sollte die axiale Breite der Abc;ätze 26 nicht inehr als 0,2 mm (0,01 Zoll) und nicht weniger als etwa 0,076 mm (0,003 Zoll) betragen, weil andernfalls die Wirkung des Nutprofils verlorengeht.
Fig.7 ist eine dey Fig 2 ähnliche Ouerschnittansicht für einen Ring, ähnlich dem Ring 10, aber mit einer nicht-abgestuften Nut 39 von der Art, wie sie in der erwähnten OS 2,513.019 beschrieben ist. Die Nut 39 hat einen Nutgrund /10, der in axialem Abstand liegende äußere Laufflächen 41 durch radial divergierende Seitennde 43 verbindet. Fig. 3 dient der Erläuterung der Schwierigkeiten, die bei der Herstellung von nicht-abgestuften Nuten auftraten. Speziell wurde Xestgestellt, daß das Chrom sich in einer unebenen Schicht ablagert mit ringformigen Vertiefungen 2, die radial den Schnittlinien der Seitenwände 113 mit dem Nutgrund 4n gegensiberliegen.
Die Vertiefungen 42 sind, wie in Fig. 3 gezeigt, relativ tief und machen es erforderlich, die Chromnlattierung der Oberflächen der Nut 39 und der äußeren Laufflachen 41 in einer Dicke vorzusehen, die ausreicht, um den Grund der Vertiefungen -;2 über das Niveau der äußeren Laufflächen 41 hinaus anzuheben, um genügend Chrom zum Abschleifen auf eine gleichförmige Oberfläche am Umfang des Ringes zur Verfügung zu haben. Es wurde gefunden, daß es häufig erforderlich ist, die Dicke der hier mit 21 bezeichneten Chromschicht 1 mm (0,04 Zoll) über die Laufflächen 41 hinaus aufzubauen. Es ist somit ersichtlich, daß eine erhebliche Chrommenge vom äußeren Umfang abgeschliffen werden muß, um die Laufflächen 41 freizulegen und zwischen diesen eine kontinuierliche Oberfläche aus Chrom zu erhalten.
Dies verursacht eine erhebliche Materialverschwendung und zusätzlich beachtliche Zeit zum Aufbauen der Chromschicht in erforderlicher Dicke und zum späteren Abschleifen im erforderlichen Ausmaß.
Die Erfindung beruht auf dr Erkenntnis, daß bei einer Gestalt der Nut 18, wie sie in Fig. 2 und 4 gezeigt ist, die Vertnefamgen 0 im Chrom 20 (Fig. 4), die radial gegenüber den Schnitten der Seitenwände 28 und 30 mit dem Nutgrund 19 und den Absätzen 26 auftreten, wesentlich flacher sind als die Vertiefungen '+2 der Ausführung gemäß Fig. 3. Weil die doppelte Anzahl von Schnittlinien zwischen den divergierenden Seitenwänden 28, 30 aufgrund der Absätze 26 gebildet ist, verglichen mit der Nut der Fig. 3, entstehen 4 ringförmige Vertiefungen 50 im Chrom 20 der Fig. 4. Diese Vertiefungen ;0 sind jedoch wesentlich flacher, so daß nur der Aufbau einer Chromschicht 20 in einer Dicke von etwa 0,25 mm (0,01 Zoll) über die äußeren Laufflächen 24 hinaus erforderlich ist, um genügend Chrom zum Abschleifen zwecke Freilegung dieser Lauf-.
flächen (24) zur Verfügung zu haben und das fertig bearbeitete Ringprofil gemäß Fig. 2 zu erhalten. Die erfindungsgemaße Ausführung gemäß Fig. / ergibt daher erhebliche Einsparungen an Chrom, und außerdem erfordert die Herstellung weniger Zeit sowohl zum-Ablagern des Chroms 20 in der Nut 18 und auf den Laufflächen 24.
Chrom ist als Lauffläche an Kolbenringen seit vielen Jahren mit erheblichem Erfolg verwendet worden wegen seiner Charakteristiken hinsichtlich geringer Reibung und Verschleißfestigkeit. Da Kolbenringe jedoch die Tendenz haben, sich in den Nuten des Kolbens während des Betriebs zu verdrehen, hat das Chrom die Tendenz abzublättern, wenn es als Uberzug über die gesamte Außenfläche verwendet wird, d.h. Chrom hat geringen Ermüdungswiderstand, wenn es Torsion, Biegung oder dergl.
ausgesetzt ist. Ein Charakteristikum von elektrolvtisch niedergeschlagenem Chrom ist daß es normalerweise Spannungsrisse bildet. Es wurde gefunden, daß die Anzahl der Risse gesteuert werden kann über Steuerung der Temperatur des Plattierbades, die Stromdichte je Einheit der zu plattierenden Fläche und die Konzentration des Katalvsators, wie in Fachkreisen wohl bekannt ist. Der Ermüdungswiderstand von Chrom-plattierten Ringen wurde dadurch verbessert, daß Chrom in eine Nut eingefracht wurde, wie sie in Fig. 3 gezeigt und in der erwahncen CS beschrieben rst. Es wurde nun weiter gefunden, daß gemäß der Erfindung Chrom mit einer Rißzählung von 700 bis 1200 Risse je Linie von 1 Zoll in einer gestuften Nut 18, Fig. 2, die Ermsidungsfestigkeit de; Ringes 10 verbessert. Bei weniger als 7 Rissen je Zoll fällt der Ermüdungswiderstand erheblich ab, aber verbessert sich bei 700 und bleibt darüber hinaus im wesentlichen konstant bis mindestens 1200, während darüber hinaus keine Untersuchungen vorgenommen wurden.
Das Rißmuster i=t schematisch in Fig. 5 dargestellt. Die Anzahl der Risse je Zoll werden längs einer Linie 62 gemessen die sich zwischen den Punkten 64 und 66 erstreckt, die sich im Abstand von 1 Zoll voneinander befinden. Die Anzahl der Spannungsrisse, welche die Linie 62 schneidet, bestimmt die Rißzählung. Die Risse können gezählt werden, indem eine repräsentative chromlattierte Oberfläche geschliffen bzw. poliert wird und diese Oberfläche einem niedrigen Maße an Vergrößerung ausgesetzt wird.
Die Ringe 10 werden gemäß der Erfindung vorzugsweise nach folgendem Verfahren hergestellt. Ringnuten 18 werden durch entsprechende Bearbeitung in der äußeren Oberfläche 12 einer Anzahl einzelner Kolbenring-Rohlinge hergestellt, um in axialem Abstand voneinander liegende äußereIaufflächen 24 zwischen den Kanten der Nut 18 und den Stirnseiten 14 jedes Ringes zu erhalten, wobei diese Nuten 18 mit einem Nutgrund 19 und in axialem Abstand voneinander liegenden Absätzen 26 geformt werden, an welche divergierende Seitenwände 28 und 70 anschlienen, um gestufte Seitenwsnde der Nut 18 zu bilden, wie oben ererläutert. Nachdem die Kolbenring-Rohlinge so geformt wurden, wird eine Anzahl solcher Rohling auf einen drehbaren Dorn gestapelt, wie an sich bekannt, und der Dorn wird dann in einen Plattiertank eingebracht unter den Bedingungen, die erforderlich sind, um die gewünschte Rißzählung zu erhalten beim Niederschlagen einer Schicht aus Chrom 20 am äußeren Umfang 12 der Rohlinge auf dem Dorn, um die Nuten 18 zu füllen und die äußeren Laufflächeij 211 in eimer Schichtdicke zu bedec1Ltn, wie in Fig. 4 gezeigt, also eine Dicke derart, daß die Vertiefungen 50 einige Tausendstel Zoll oberhalb der Laufflächen 2' liegen. Eine Dicke der Chromschicht von etwa 0,076 bis 0,1 mm (0,003 bis 0,00 Zoll) oberhalb der Laufflachen 24 ist normalerweise ausreichend, um die Vertiefungen 50 oberhalb der Laufflächen 24 oder wenigstens oberhalb der derjenigen Oberflächen zu erhalten, welche die Laufflächen oL nach dem Abschleifen einnehmen. Nachdem das Chrom 20 die erforderliche Dicke auf den Rohlingen erreicht hat, wird der Dorn mit den Rohlingen aus dem Plattierbad herausgenommen und in eine passende Maschine eingesetzt, wie etwa einen üblichen zentrierfreien Schleifer, wo der Dorn gegeniber einem Schleifwerkzeug gedreht wird, um den äußeren Teil der Chromschicht 20 zu beseitigen und die Laufflächen 24 an den Ringen freizulegen. Dadurch wird eine Anzahl von Kolbenringen erhalten, die mit Chrom gefüllte, radial abgestufte Ringnuten aufweisen.
Vorzugsweise wird ein Teil der Laufflächen 24 zugleich mit der Chromschicht 72 entfernt, um zu gewährleisten, dan eine kontinuierliche Oberfläche 12 über den Umfang der Ringe 10 erhalten wird. Danach kann der Stanel von Ringen 10 auf dem Dorn 70, oder eine kleinere Anzahl solcher Ringe, in eine übliche (nicht gezeigte) Poliermaschine zum Läppen fir die endgiltige Oberflächenbehandlung der Umfangsfläche 12 an den Ringen 10 verbracht werden und um zugleich die Ringe exakt auf die Dimension zu bringen, die für die Arbeit im Motorzylinder erforderlich ist.
Ein typischer solcher Dorn mit Kolbenringen ist in Fig. 6 allgemein mit 70 bezeichnet und zeigt auf der rechten Seite die Ringe, auf ihrer Außenflache vollständig mit Chrom 20 bedeckt, das eine kontinuierliche Außenfläche 72 um die Ringe herum bildet. Der Dorn 70 ist zwischen einem typischen Schleifrad 74 und einer Antriebsrolle 76 gelagert, wie am besten aus der Endansicht der Fig. 7 ersichtlich ist.
Der Dorn 70 wird durch Reibberahrung mit der Rolle 76 angetrieben und dreht sich in der durch Pfeile angezeigten Richtung gegerriber dem rascher rotierenden Schleifrad 7, welches allmählich die äußere Oberfläche 72 des Chroms 20 entfernt, um die Laufflächen 24 freizulegen, wobei Chrom sich in den Nuten zwischen den Laufflächen befindet; man erhalt auf diese eise einen Stapel fertiger Kolbenringe 10, wie er auf der linken Seite der Fig. 6 gezeigt ist. Es darf hierzu bemerkt werden, daß lediglich der Einfachheit der Zeichnung halber in Fig. 6 sowohl die zuncst plattierten als auch die anschließend abgeschlIffenen Oberflachen der Ringe gezeigt sind. Während die Ringe sich noch im Stapel befinden, aber nach Beseitigen der Chromschicht 7? kann ein ibliches Fräswerkzeug 7 (in Fig. 6 zusatzlich eingezeichnet) dazu verwendet werden, um im Umfang sämtlicher Ringe einen Spalt 22 noch innerhalb des Stapels bzw. auf dem Dorn anzubringen. Falls die Ringe noch poliert bzw. geklappt werden sollen, wird der Spalt 22 erst danach angebracht.
Der Ring 10 in Fig. 2 wurde als mit parallelen Stirnseiten 14 versehen gezeigt, welche die äußere Umfangsfläche 12 rechtwinklig schneiden. Auch ist die äußere Oberfläche 12 axial gerade bzw. zylindrisch dargestellt. Es kann jedoch stattdessen eine Nut 18, wie sie vorstehend f:r die Erfindung beschrieben wurde, auch in Kolbenringen von anderem Profil mit gleichem Vorteil verwendet werden, etwa in Ringt~pen, wie sie in der erwahnten OS 2,513.019 gezeigt bzw.
beschrieben sind; es kennen also die Stirnseiten 14 von der Umfangsfläche 12 aus nach innen geneigt verlaufen, der Schnitt zwischen den Stirnflächen 14 und der Umfangsfläche 12 kann abgefast sein, und die Umfangsfläche 1? kann, wie in Fig. 2gezeigt, gerade verlaufen oder sich von einer Stirnseite 14 zur anderen hin leicht verAl2ngen, und schlie@-lich kann die Umfangs fläche 12 nach außen leicht gewälbt oder nach augen gew@lbt und z-;gleich mit abgefaste Ec--en versehen sein, dort wo sie zu den Stirnseiten 14 übergeht.
Das Verfahren zum Herstellen solcher abgewandelter Ringtupen bleibt im wesentlichen das gleiche wie es anhand der Fig. 1 und 2 oben beschrieben ist, jedoch abgesehen davon, daß es erforderlich werden kann, die Ringe nach Aufbringen der Chromplattierung einzeln weiterzubehandeln, am eine Neigung oder Wölbung der Umfangsflächen 12 zu erhalten und um die Ecken abzufasen.
GewW-nschtenfalls kann die Nut 18 auch mit mehr als nur einem Paar von Absätzen gemaß Fig. 2 ausgebildet sein, also mit zusatzlichen Zwischenabsätzen ihnlich den Absätzen 26 in den divergierenden Seitenw@nden 28 und 30, ,, um z.B. drei Zwischenabsitze oder Stufen zwischen dem Nutengrund 19 und der Umangsflache zu erhalten. Ein Nutprofil dieser Art wurde zusätzliche Vertiefungen 50 in der äußeren Oberflache des Chroms^^ ergeben, die daher entsprechend flacher waren als die Vertiefungen O gemäß Fig. 4, und es wre entsprechend weniger Chrom zum Aufbau der Laufflächen 21 erforderlich. Aus praktischen Gründen edoch genagt im allgemeinen die Verwendung von mindestens einem Paar von Zwischenstufen oder Absätzen 26, um das Ziel der Erfindung zu erreichen.
Gemäß der Erfindung werden somit die Vorteile -Fon Kolbenringen mit Chrom-gef@llten Nuten beibehalten, es wird jedoch zugleich ein Verfahren zur Verfügung gestellt, welches eine erhebliche Senkung von Kosten f r die Herstellung solcher Ringe dadurch ermjglicht, daß ein Ringprofil mit gestufter Nut verwendet wird, wodurch eine Einsparung an Chrom zum Füllen der Nut und eine Ersparnis an Arbeitszeit zum Plattieren des Ringes einerseits und zum Beseitigen des iiberschissigen Chroms andererseits erzielt wird.
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Claims

Ansprüche (1. Werfahren zum Herstellen von Kolbenringen, " g e k e n n z e i c h n e t d u r < h die Maßnahmen: a) Formen von Ringnuten im äußeren Umfang einer Anzahl von Kolbenring-Rohlingen, wodurch zwischen diesen Nuten und den Stirnseiter der Ringe mit axialem Abstand voneinander äußere Lauftlächen gebildet werden, wobei jede Nut nebel einem Nutgrund zwei mit axialem Abstand voneinander liegende Absätze aufweist, die mit dem Nutgrund und den äußeren Lauffläcnen durch radial nach außen divergierende Seitena!ände verbunden sind, welche abgestufte Seitenwände für die Nut bilden; b) Stapeln einer Anzahl solcher Kolbenring-Rohlinge auf einem drehbaren Dorn; c) elektrolytisches Niederschlagen einer Chromschicht auf den äußeren Umfangsflächen der Rohlinge auf dem Dorn, zum Füllen der Nuten und Bedecken der äußeren Laufflächen; und d) Beseitigen eines äußeren Teils der Chromschicht und der äußeren Laufflächen dieser Rohlinge auf dem Dorn zum Freilegen dieser äußeren Laufflächen, wodurch eine Vielzahl von Kolbenringen erhalten wird, die mit Chrom gefüllte, radial gestufte Ringnuten aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Chromschicht ringförmige Vertiefungen in ihrer Außenfläche aufweist, die Ringabschnitten radial gegenüberliegen, die von der Verbindung der divergierenden Seitenwände mit den Absätzen und mit dem Nutgrund gebildet sind.
3. Verfahren rach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Kolbenring-Rohlinge aus Eisenmeeall geformt werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß nach dem Beseitigen der äußeren Teile ein Schlitz in die Ringe ei3ebraht wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teil der Chromschicht und der äußeren Laufflächen soweit entfernt wird, daß eine Nuttiefe von im wesentlichen 0,165 mm (0,0065 Zoll) zwischen dem Nutgrund und den äußeren Laufflächen verbleibt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Chromschicht wenigstens siebenhundert Sparnungsrisse je Linie von einem Zoll Länge aufweist.
7. Kolbenring mit einer Ringnut in seinem äußeren Umfang, die in axialem Abstand liegende äußere Laufflächen zwischen der Nut und den Stirnseiten des Ringes bildet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Nut (18) einen Nutgrund (19) und wenigstens ein Paar in axialem Abstand von einander liegende Absätze (26) aufweist, welche den Nutgrund (19) und die äußeren Laufflächen (24) durch radial nach außen divergierende Seitenwände (28, 30) verbinden, die gestufte Seitenwände für die Nut (18) bilden, und daß die Nut (18) mit einer Schicht aus elektroltisch niedergeschlagenem Chrom (20) gefüllt ist, die sich zwischen den äußeren Laufflächen (21) erstreckt.
8. Kolbenring nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Körper des Kolbenrings (10) aus Eisenmetall besteht.
9 Kolbenring nach Anspruch 7 oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e daß der Ring in Umfangsrichtung einen Spalt (22) aufweist.
10. Kolbenring nach einem der Ansprüche 7 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Chromschicht (20) eine Risszählung von wenigstens 700 Rissen über eine Linie von 1 Zoll aufweist.
11. Kolbenring nach einem der Anspruche 7 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Tiefe der Ringnut (18) wenigstens 0,165 mm (0,0065 Zoll) von den äußeren Laufflächen (24) bis zum Nutgrund (19) beträgt.
12. Kolbenring nach einem der Ansprüche 7 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Absätze (26) sich im wesentlichen auf halbem Wege zwischen den äußeren Laufflächen (24) und dem Nutgrund (19) befinden und daß die axiale Breite jedes Absatzes wenigstens 0,13 mm (0,005 Zoll) beträgt.
13. Kolbenring nach einem der Ansprüche 7 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die äußere Oberfläche der Chromschicht (20) etwa 7> e,4 der Breite des Solbenrings (10) zwischen seinen Stirnseiten (1S) beträgt.
14. Kolbenring nach einem der Anspriiche 7 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Seitenwände (2830) der Nut (13) radial nach außen unter einem Winkel divergieren, der etwa 55° relativ zu den Stirnseiten (14) des Ringes beträgt.