DE2938151A1 - Gleitteil fuer die verwendung in einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents
Gleitteil fuer die verwendung in einer verbrennungskraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gleitteil für die Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine, sie betrifft besonders
ein Gleitteil, bei dem die Gleitoberfläche durch Aufsprühen einer Legierung hergestellt wird.
Gleitteile für die Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine sind harten Arbeitsbedingungen, wie sie typischerweise bezüglich der Gleitbewegung zwischen einem Kolbenring
und einem Zylinder auftreten, ausgesetzt. Es wurden verschiedene Vorschläge gemacht, um Gleitteile herzustellen,
welche für die Anwendung unter harten Arbeitsbedingungen geeignet sind. Beispielsweise wurde die Aufsprühung von Molybdän
oder einer Molybdänlegierung vorgeschlagen, wie es in den US-Patenten 2 905 512 und 3 412 198 beschrieben ist. Jedoch
hat die Aufsprühung von Molybdän verschiedene Nachteile, indem die Bindung zwischen Molybdänteilchen schwach ist, so
daß die Molybdänteilchen dazu neigen abzufallen oder von der erhaltenen aufgesprühten Schicht abgetrennt werden, was
zur Folge hat, daß während des Arbeitsbetriebs Abriebrückstände gebildet werden. Da weiterhin Molybdän ein teures
Material darstellt, sind solche Arbeitsverfahren sehr kostspielig.
Um diese Nachteile zu überwinden, wurde die Aufspruhung
einer Mischung aus einem Metall und einem Carbid vorgeschlagen, wie es in den US-Patenten 3 539 192, 3 61? 3*9,
3 620 137, 3 7*9 559 und 3 809 5*6 sowie in den DE-ASen
2 032 804 und 2 008 753 beschrieben ist. Gemäß den Offenbarungen dieser Druckschriften wird eine Mischung aus Wolframcarbid
mit einer extrem hohen Härte und Nickel aufgesprüht.
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Die so erhaltene aufgesprühte Schicht besitzt eine extrem hohe Härte, so daß dieses Verfahren bezüglich Bearbeitbarkeit
und Herstellungskosten verschiedene Nachteile aufweist. Weiterhin wird zur Aufsprühung von Wolframcarbid
hohe Energie benötigt, so daß eine niedere Produktivität resultiert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die obenerwähnten
Nachteile zu beseitigen, indem ein verbessertes Gleitteil, welches eine aufgesprühte Schicht aus einer
Mischung von Carbid und Metall besitzt und welches eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit aufweist, zur Verfügung
gestellt wird.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es,solch ein Gleitteil
für die Anwendung in einer Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung
zu stellen,wobei das Abblättern der aufgesprühten Schicht oder Teilchen davon vermieden wird;und wobei die aufgesprühte
Schicht eine gute Bearbeitbarkeit aufweist und wirtschaftlich hergestellt werden kann. Die aufgesprühte
Schicht, welche als Gleitfläche dient, besteht aus 95»5
bis 99*5 Gew.-% Metallcarbid, vorzugsweise Chromcarbid mit
einer Härte von Hv 750 bis Hv 2000 (Härte nach Vickers),
und 0,5 bis 4,5 Gew.-% Molybdän. Die Porosität der aufgesprühten
Schicht beträgt 30 % oder weniger und die Dicke davon beträgt 2,5 mm oder weniger.
Die Erfindung wird im einzelnen mit Hinweis auf die Zeichnung
und der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
In der Zeichnung zeigt die Figur Ί eine graphische Darstellung
der Abriebmenge von Prüfstücken.
Eine erfindungsgemäße aufgesprühte Schicht besteht aus 95»5
bis 99,5 Gew.-% 'Metallcarbid mit einer Härte von Hv 750
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bis Hv 2000 und 0,5 bis 4,5 Gew.% Molybdän. Die Gründe für
diese Bereiche werden wie folgt beschrieben.
Das Metallcarbid ist als abriebbeständiges Material
geeignet, da es eine hohe Härte liefert. Jedoch würde die Verwendung von 100 % Metallcarbid dazu neigen, eine Zunahme
des Abriebrückstandes der aufgesprühten Schicht während des Arbeitsbetriebs zu ergeben, da die Bindungsfestigkeit
zwischen den Metallcarbidteilchen ziemlich schwach ist. Die Bindungsstärke zwischen den Metallcarbidteilchen wird
durch Zugabe von Molybdänteilchen gesteigert, welche die Teilchen von einem Abfallen· oder von einer Abtrennung von
der Schicht zurückhalten. Die optimale Menge an Molybdän beträgt 0,5 "bis 4,5 Gew.-%. Das heißt, wenn die Molybdänmenge
weniger als 0,5 Gew.-% beträgt, wird keine ausreichende Bindungsstärke
zwischen den Teilchen erreicht, was zu einem Abfallen
oder zu einer Abtrennung der Teilchen führt. Beträgt andererseits die Menge mehr als 4,5 Gev/.-%, so wird die Abriebbeständigkeit
der aufgesprühten Schicht herabgesetzt, da der Metallcarbidanteil entsprechend reduziert wird.
Die Härte des Metallcarbids liegt in einem Bereich zwischen Hv 750 bis Hv 2000. Würde die Härte weniger als Hv 750 betragen,
so wäre eine zur Bildung von Gleitteilen für die Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine geeignete, ausgezeichnete
Abriebbeständigkeit nicht erreichbar. Würde andererseits die Härte mehr als Hv 2000 betragen, würde die Abriebmenge
sich gegenüberstehender Teile ebenso zunehmen, so daß eine relativ annehmbare Abriebbeständigkeit wiederum nicht
erreichbar wäre.
Die Porosität der aufgesprühten Schicht sollte 50 % oder weniger
betragen. Eine poröse Struktur in der aufgesprühten Schicht ist wirksam, um Schmieröl darin zurückzuhalten. Beträgt
jedoch die Porosität der Schicht mehr als 30 %, wird
0300U/081 5
- O —
die Festigkeit der aufgesprühten Schicht herabgesetzt, so daß die Teilchen der aufgesprühten Schicht wiederum abfallen
oder abgelöst werden können oder die aufgesprühte Schicht kann von ihrem Grundkörper abblättern.
Die Dicke der aufgesprühten Schicht sollte 2,5 mm oder weniger
betragen, um die Schicht von einem leichten Abblättern ▼on seinem Grundkörper zu bewahren. Unter den Metallcarbiden
ist Chromcarbid hinsichtlich der Härte und den Aufsprühbedingungen das meist bevorzugte.
Die Erfindung betrifft somit ein Gleitteil, welches besonders geeignet ist für die Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine,
welches eine aufgesprühte Gleitoberfläche besitzt, die aus 95,5 bis 99,5 % Metallcarbid, wie Chromcarbid, und
dem Rest Molybdän besteht. Die Härte des Metallcarbide liegt in einem Bereich zwischen Hv 750 bis Hv 2000, die Porosität
der Schicht beträgt 30 % oder weniger, und die Dicke der
Schicht beträgt 2,5 hub oder weniger.
Wie oben erwähnt, erfüllt ein erfindungsgemäßes Gleitteil,
welches eine aufgesprühte Schicht besitzt, die eine optimale Menge an Metallcarbid mit einer hohen Härte und ebenso
Molybdän für die Sicherstellung einer ausreichend genügenden Bindungsstärke zwischen den Carbidteilchen beinhaltet, am
wirksamsten die erwünschte Gleitfunktion und weist ebenso ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich Abrieb- und Abnützungsbeständigkeit
auf. Ein solches Gleitteil arbeitet wirtschaftlich, sogar unter Aussetzung harter Bedingungen der
Gleitteile der Verbrennungskraftmaschine.
Die Vorteile und die Überlegenheit des Gegenstands der Erfindung sind durch Abriebversuche, bei denen die Abriebmenge
von Gleitteilen bezüglich einem herkömmlichen gegenüberstehenden Körper gemessen wurde, demonstriert worden.
Vie in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt, wurden die
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Proben 1 "bis 4 hergestellt. Jede Probe wurde jeweils an einer
Rotations-Prüfvorrichtung starr befestigt, so daß die Proben selber stationäre Teile darstellten. Dann wurden diese
Proben in Kontakt mit korrespondierenden scheibenartigen Werkstücken anpressend montiert und die scheibenartigen
Werkstücke wurden rotiert,um eine relative Gleitbewegung
gegenüber den stationären Proben 1 bis 4 zu schaffen. Während des Zeitraums der Messung wurde kontinuierlich Schmieröl
auf die Gleitoberflächen aufgetragen. Anschließend wurde die Abriebmenge dieser Proben gemessen.
0300U/0815
σ co ο
00
cn
Aufgesprühte Schicht |
Vergleichsproben | Probe 2 5 mm χ 20 mm x7mm |
erfindungsgemäße Proben | Probe 4- 15 mm x 20 mm x7 mm |
Zusammensetzung | Probe 1 15 mm χ 20 m χ 7 mm |
Molybdän | Probe 3 15 μ χ 20 mm x7mm |
Wolframcarbid |
Chromcarbid | 100 Gew.-% | Chromcarbid | 96 Gew.-% | |
85 Gew.-% | 98,5 Gew.-% | Molybdän | ||
Molybdän | Molybdän | 4,0 Gew.-% | ||
Porosität | 15 Gew.-# | 15 % | 1,5 Gew.-% | 6 % |
Härte | 8 % | Hv 800 | 5 % | Hv 1800 |
Hv 1200 | Hv 1200 | (Carbidhärte) | ||
Dicke | (Carbidhärte) | 0,5 mm | (Carbidhärte) | 0,5 um |
0,5 mm | 0,5 mm |
ι 00
Die gegenüberstehenden Teile (die scheibenähnlichen Werkstücke) wurden aus Gußeisen hergestellt, bestehend aus
C | 3,2 | Gevi |
Si | 2,0 | Il |
Mn | 0,8 | N |
Pe | Rest |
mit einer Härte von HRB 98 (Rockwell B Skala).
Menge an Schmieröl | 0,5 l/min |
Schmieröl | Dafni öl 65 |
Belastung | 20 kg/cm2 |
Umfangsgeschwindigkeit des scheiben | |
ähnlichen Werkstücks | 5 m/sec |
Laufstrecke | 300 km |
Gemäß den Testergebnissen war die Abriebmenge einer herkömmlichen aufgesprühten Schicht, welche Netallcarbid und Molybdän
enthielt (Probe 1) etwas größer als die von einer aufgesprühten Schicht, welche aus 100 % Molybdän bestand (Probe 2).
Andererseits betrug die Abriebmenge einer erfindungsgemäßen aufgesprühten Schicht (Proben 3 und 4-) etwa um die Hälfte
weniger als die der Proben 1 und 2, was deutlich die Überlegenheit der Erfindung beweist.
Während die Erfindung im einzelnen und unter Angabe einer speziellen Ausführungsform davon beschrieben wurde, ist es
für den Fachmann ersichtlich, daß verschiedene Abänderungen und Modifikationen davon ausgeführt werden können, ohne daß
der Gegenstand und der Schutzumfang hiervon verlassen wird.
03001 A/0815
Leerseite
Claims (4)
- Gleitteil für die Verwendung in einer VerbrennungskraftmaschinePatentansprücheGleitteil für die Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Gleitoberfläche besitzt, die durch eine aufgesprühte Schicht, welche aus 95,5 bis 99,5 Gew.-% Metallcarbid und dem Best Molybdän besteht, gebildet wird, wobei die Härte dieses Metallcarbide in einem Bereich von Hv 750 bis Hv 2000 liegt.
- 2. Gleitteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichn e t, daß die Porosität der aufgesprühten Schicht 30 % oder weniger beträgt.
- 3- Gleitteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der aufgesprühten Schicht 2,5 mm oder weniger beträgt.- 2 -0300U/081STBLBPON (OM) 99 9lt9 TSLBX OB-SSaSO TIUMRAMMI MONAPAT TSLBKOPISRBR
- 4. Gleitteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallcarbid Chrom als Metall enthält.030014/0815
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