DE2828513C2 - Werkstoff zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenständen mit hoher Verschleißfestigkeit - Google Patents
Werkstoff zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenständen mit hoher VerschleißfestigkeitInfo
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Description
is Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Verschleißfestigkeit,
wie Zylinderlaufbüchsen und Ventilsitzringe, auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen und
Sintern eines Metallpulvers, gegebenenfalls mit Zusätzen von C, Pb und/oder anderen Schwermetallen
Aus der DE-PS 1 121 089 ist ein Gleitwerkstoff für Zylinderlaufbüchsen und Ventilsitzringe aus Siiitereisen
mit Zusätzen von Kohlenstoff und Blei bekannt, die durch Pressen, Sintern und anschließendes Heiß- oder
Kaltverdichten eines Sintereisens hergestellt werden, das vor der Verarbeitung aus 0,6 bis 0,9% Kohlenstoff, 3
bis 4% Blei sowie Nicke! und Kupfer in Mengen von !,5 bis 3% und Eisen als Rest mit üblichen Verunreinigungen
besteht.
Für bestimmte Anwendungsgebiete, beispielsweise zur Herstellung von Ventilsitzringen für die Auslaßventile
von Kraftfahrzeugen, ist es erforderlich, daß der Werkstoff neben den erwähnten Festigkeitseigenschaften eine
erhöhte Warmfestigkeit aufweist. Für die Auslaßventile von Kraftfahrzeugen sind aus dem US-Patent 34 71 343
Ventilsitzringe mit erhöhter Warmfestigkeit bekannt, die durch Pressen, Sintern und Nachverdichten eines
Pu'vergemisches hergestellt sind, das aus 0,8 bis 1,5% Graphit, 1.0 bis 4% Blei. 03 bis 5% Nickel, \2 bis 1.8%
Molybdän, 9.6 bis 14.4% Kobalt. Rest Eisen besteht.
Zum Stande der Technik gehört auch ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen
mit erhöhter Warmfestigkeit unter Verwendung eines Metallpulvers, das außer Eisen 03 bis 1% Kohlenstoff.
0.7 bis 1.5% Blei. 1.0 bis 2% Nickel, Kobalt und 1,0 bis 2% Molybdän enthält, bei dem einer pulverisierten
Vorlegierung, die aus 1,0 bis 2% Nickel, 6.0 bis 7% Kobalt. 1,0 bis 2% Molybdän, Rest Eisen und übliche
Stahlbegleiter besteht, 0,5 bis 1% Kohlenstoff und 0,7 bis 1,5% Blei zugesetzt werden, worauf das Gemisch
gepreßt, gesintert, kalt oder heiß nachverdichtet und gegebenenfalls vergütet wird. Der Zusatz von Blei zu den
vorstehend erwähnten Werkstoffen erfolgte zur Verbesserung der Laufeigenschaften der Ventilsitzringe. Das
Blei dieme dabei als Gleitmittel.
Aus der DE-AS 21 55 765 ist ein Ventilsitzmaterial für eine Brennkraftmaschine bekannt, das eine aus einer
Legierung auf Eisenbasis bestehende Matrix aufweist, in welcher ein Bestandteil dispergiert ist, der aus Blei,
einer Bleiverbindung oder Glas besteht. Beispielsweise kann das Ventilsitzmaterial eine aus einer Legierung auf
Eisenbasis bestehende Matrix aufweisen, in der 0,5 bis 30 Gew.-% Chrom, 0,1 bis 3 Gew.-% Kohlenstoff, 0,3 bis
10 Gcw.-% Blei und bis zu 10 Gew.-% Glas dispergiert sind. Auch hier erfolgt der Zusatz von Blei und des einen
niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Silikatglases zur Verbesserung der Schmiereigenschaft des Ventilsitzmaterials,
in dem das in dem Ventilsitz enthaltene Blei und Glas auf die Gleitfläche des Ventilsitzes austreten und als
Schmiermittel wirken kann.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, einen Werkstoff zur pulvermetallurgischen
Herstellung von Gegenständen mit erhöhter Verschleißfestigkeit zu schaffen, der sich insbesondere für Ventilsitze
und Ventilsitzringe sowie Zylinderlaufbüchsen für den Einsatz in Motoren, die mit bleifreiem Benzin betrieben
werden, eignet, wobei als Ausgangsgemisch ein Metallpulver dient, dem gegebenenfalls Kohlenstoff, Blei
und/oder andere Schwermetalle zugesetzt sind.
Die Erfindung besteht darin, daß das Ausgangsgemisch handelsübliches Basaltpulver in Mengen von 2 bis 10
Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-% enthält.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Ausgangsgemisch, das sich bevorzugt zur Herstellung
von Ventilsitzringen mit hoher Verschleißfestigkeit bei Verwendung in Verbrennungsmotoren, die mit
bleifreiem Benzin betrieben werden, eignet, aus einem austenitischen Edelstahlpulver mit einem Zusatz von 5
Gew.-% Basalt.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Gegenstände, die auf pulvermetallurgischem Wege,
d. h. durch Pressen und Sintern des Ausgangsgemisches gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wurden, eine
erhöhte Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit aufwiesen, was nach Meinung der Anmelderin darauf
zurückzuführen ist, daß durch den Zusatz von Basalt der gesamte Porenraum ausgefüllt wurde, so daß die bisher
übliche Nachverdichtung der gesinterten Gegenstände nicht möglich und damit überflüssig ist.
Der Zusatz eines sogenannten Schmiermittels mit einem niedrigen Schmelzpunkt, der in bestimmten Fällen zu
Schwierigkeiten geführt hat, kann bei dem Werkstoff gemäß der Erfindung entfallen, obschon der in den Poren
enthaltene Basalt wegen seines hohen Schmelzpunktes nicht die Eigenschaften eines Schmiermittels aufweist,
aber trotzdem dafür sorgt, daß beispielsweise bei der Verwendung als Ventilsitzmaterial ein Aufschlagen von
b5 Metall auf Metall weitgehend vermieden wird.
Ausführungsbeispiel
Ein handelsübliches Edelstahlpulver der Type 316 L wurde mit5Gew.-% Basaltpulver gemischt, das folgende
Zusammensetzung hatte:
44,8% SiO2
215% AI2Oj
10,5% Fe2Oj
11,2% CaO
215% AI2Oj
10,5% Fe2Oj
11,2% CaO
5,0% MgO 10
Rest Spurenelemente.
Diese Mischung wurde mit einem Druck von 50 KN/cm2 zu Ringen mit einem Durchmesser von 33 mm und
40 mm und einer Höhe von 9,5 mm verpreßt. Die Ringe wurden anschließend bei einer Temperatur von 110 bis
12000C während einer Zeit von 2 Stunden gesintert. Eine N-achverdichtung der gesinterten Ringe wurde nicht \5
vorgenommen. Die Fertigbearbeitung erfolgte in üblicher Weise lediglich durch Kalibrieren, Drehen und
Schleifen.
Der so hergestellte Ring hatte in seiner Matrix folgende Zusammensetzung:
Kohfenstoff Silicium Chrom Nickel Molybdän Eisen
% <02 <2,0 15-17 10-13 1-3 Rest
Der Porenraum war mit ca. i5 Vol.-% Basalt gefüllt. 25
Diese Ringe wurden als Ventilsitzringe für die Dauererprobung in Otto-Motoren, die mit bleifreiem Benzin
betrieben wurden, eingesetzt.
Claims (2)
1. Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Verschleißfestigkeit auf pulvermetallurgischem
Wege durch Pressen und Sintern eines Metallpulvers, gegebenenfalls mit Zusätzen von Kohlenstoff, Blei
und/oder anderen Schwermetallen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch handelsübliches
Basaltpulver in Mengen von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-%, enthält.
2. Werkstoff nach Anspruch 1 zur Herstellung von Ventilsitzen und Ventilsitzringen sowie Zylinderlaufbüchsen
mit hoher Verschleißfestigkeit bei Verwendung in Verbrennungsmotoren, die mit bleifreiem Benzin
betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch ein handelsübliches austenitisches
ίο Edelstahlpulver mit einem Zusatz von 5 Gew.-°/o Basalt ist.
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