DE2942037C2

DE2942037C2 - Gleitelement für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2942037C2
Application number: DE19792942037
Authority: DE
Inventors: Kentaro Takahashi; Shigeru Omiya Saitama Urano
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1978-10-28
Filing date: 1979-10-17
Publication date: 1983-12-22
Also published as: DE2942037A1; JPS5562157A

Description

Die Erfindung geht aus von einem der japanischen Pateniveröffenilichung 52-1376 eninehmbaren Stand der Technik. Ein Gleitelemenl for Brennkraftmaschinen der in der genannten Veröffentlichung genannten Gattung ist im Obcrbegrif des Patentanspruches angegeben.

Dieses bekannte Gleitelement zur Verwendung in Brennkraftmaschinen weist eine verschleiUbcständige Schichi auf, die mit Hilfe einer herkömmlichen Plasma-Sprühdüsc (nachfolgend als GH-Düse bezeichnet) auf die Gleitfläche eines Grundkörpers aufgesprüht ist. wobei für die aufgesprühte verschltiöbeslä-.idige Schicht eine Teilchenmischung aus 10 bis 80 Gew.-Λ, Eisen und/oder Eisenlegierung sowie 20 bis 90 Gev .-'<. Melalicarbid mit einer Härte von wenigstens 750 HV und/oder Metalloxid mit einer Härte von wenigstens 800 HV verwende! ist.

Diese bekannten Gleilelemenlc sind jedoch insofern nachteilig, als bei größeren Mengen an Metallcarbid und/oder Metalloxid von 90 Gew.-".. in der aufgesprühten Teilchenmischung brüchige, unzureichendes Haftvermögen aufweisende Schichten bzw Partikel erhalten werden, die keine hohe Verschleißfestigkeit gewährleisten. Insbesondere mangelt es den hohe Melalicarbid und/oder Metalloxid enthaltenden aufgesprühten Schichten an einer zufriedenstellenden wechselseitigen Bindung.

Der Erfindung liegt lie Aufgabe zugrunde, ein Gleilelement der im Oberbegriff des Anspruches I angegebenen Gattung so auszubilden, daß harte und dennoch jbriebbesländige verschleißfeste Sprühschichlen erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Der mil Hilfe der Erfindung erzielbare technische Forlschrill ergibt sich in erster Linie daraus, daß trotz der sehr hohen Gehalte an Metallcarbid und/oder Metalloxid hervorragend fest haftende, d. h. aus innig miteinander verbundenen Teilchen bestehende verschleißfeste Sprühschichten ausgebildet sind.

Erfindungsgemäß besieht die gesprühte Schichi aus 2 bis weniger als 10 Gcw.-'\, Eisen und/oder Eisenlegierung, und aus mehr als 90 bis 98 Gew.-",, Meiallcarbid und/oder Metalloxid. Wenn der Prozentsatz an Eisen oder Elsenlegierung weniger als 2 Gew.-'\, betrügt, so ist die Menge zu gering, um eine gesprühte Schicht zu erzeugen, welche frei von Problemen der Abtrennung von Melallparllkeln hoher Härte Ist.

Nach dem Ergebnis mannigfacher VerschLibtests.

sollte die Härte des erfindungsgemäß verwendeten Melallcarbids mindestens HV 750 beiragen. Wenn also die Härte geringer als HV 750 ist. so ist die erwünschte Versehleißbesländigkeit. wie sie für das Gleitelement benötigt wird, nicht erzielbar und die Lebensdauer einer komponente ist herabgesetzt. In ähnlicher Weise sollte das Metalloxid eine Härte von mindestens HVN(X) liefern.

Die Porosität der gesprühten Schicht sollte maximal

ίο 20".. betragen, da sonst keine verdichtete Struktur erzielt werden kann und die Schicht nicht eine ausreichende mechanische lesligkeil gewährleistet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

i-'. Das günstige Verschleißverhallen eines erfindungsgemäüen Gleitelementes (Probe 1) gegenüber einem herkömmlichen Gleitelement (Probe 2) wurde divch vergleichende VerschleiUtests demonstriert. Die zu vergleichenden verschleißfesten Schichten wurden unter verschiedenen Sprühbedingunaen gebildet. Zum Aufsprühen der verschleißfesten Schicht nach der Erfindung wird eine Sprühdüse mit relativ kleinem Durchmesser von etwa 5,5 mm (nachstehend als GE-Üüse bezeichnet) bei der Plasmasprühung verwendet, im Gegensatz zu der oben

2> erwähnten herkömmlichen GH-Düse, bei welcher der Dü^endurchmesse- relativ groß ist.

Die Sprühbedingungen für das erfindungsgemälie Gleitteil sind folgende:

_JD Sprühpistolentyp:
Düse:
Gasdruck:
Gasdurchfluß:

j. Strom:
Spannung:
Pulverdurchsatz:

Metco 3MB GE

Argon 7.0 at

Argon 2832 1/Sld.

Wasserstoff 424.8 1/Std.

500 A

67 V

35 g/Min

Durchfluß des Trägergases: 1048 1/Std. Vibratordruck für die
_w Zufuhr der Pulver: 0.7 at

Sprühdistanz: 70 mm

Typ der Pulver-Öffnung: Nr. 2

Kühlerdüsenwinkel: 70

₄- Für die GE-Düsc werden die Pulver genügend erhitzt, um geschmolzene Tröpfchen zu bilden, so daß die sich ergebende gesprühte Schicht eine verdichtete Struktur besitzt, weil der Düsendurchmesser hinreichend klein ist. um im Vergleich mit der GH-Düse eine hohe Energie-

-₍₎ dichte zu schaffen. Selbst wenn die Menge an Eisen oder Eisenlegierung gering ist. kann daher das Abfallen bzw. Abtrennen von Partikeln des Metallcarbids und/oder des Metalloxids vermieden werden, ungeachtet der Bindewirkung der Eisenpulver bzw. Eisenmetallpulver mit dem Ergebnis, daß der Abriebverschleiß infolge Abtrennung der Partikel nicht beschleunigt wird.

Bei der Herstellung der herkömmlichen Gleitschicht liegen folgende Sprühbedingungen vor:

Sprühpislolenlyp:
^b0 Düse:
Gasdruck:

Gasdurchfluli:

^b<i Strom:
Spannung:
Pulverdurchsatz:
Durchfluß des Trägcrgascs:

Metco 3MB

GH

Stickstoff 5.3 al

Wasserstoff 3.5 at

Stickstoff 2832 I/Std.

Wasserstoff 283 I/Std

500 A

65 V

60g/Mln.

1048 I/Std.

Vibraiordruck fur die

Zufuhr der Pulver 0.7 al

Sprühdistanz: 100 mm

Typ der PulverölTnung: Nr. 1

Kühldüsenwinkel: parallel

Unter diesen Sprühbedingungen werden Sprühschichlen gebildet, welche je aus 95 Gew.-",. Chrumearbid und 5 Gew.-",, Eisenlegierung bestehen, die 0,015 Gew.-·¹.. Kohlenstoff aufweist. Die so erzeugten Schichten besitzen eine Porosität von 3".., eine Härte von Hv 1000 und eine Dicke von 0,5 mm. Jede der so mit gesprühten Schichten gebildeten Proben 1 und 2 besitzt eine Länge von 15 mm, eine Breite von 20 mm und eine Höhe von 7 mm.

Die Proben 1 bzw. 2 werden ;ils freistehende Stücke an DrehverschleiUtestgeräten befestigt und werden drükkend auf de:t oberen Oberflächen von gußeisernen Scheibenslücken als Drehstücke angebracht. Das GulJeiscnsiück besteht aus 3,2 Gew.-",. C. 2,0 Gew.-'\. Si und 0,8 Gew.-".. Mn, Rest Fe. Der gleitende Teil zwischen den Testproben und den liisenslücken wird kontinuierlich während des Drehens der gußeisernen Scheibenstückt. mit Schmieröl beliefert. F-s wird das VcrschlciBausmuU jeder der Proben gemessen. Die Teslbedingungen sind die folgenden:

Testbedingungen	0.5 l/Min.
Durchfluli des Schmieröls:	SAH30
Schmieröl:	20 kg/cnr
Druck:	5 m/sec.
Gleitgeschwindigkeit:	300 km
LaufentfemunR:

Die einzige Figur der Zeichnung ist ein Diagramm, das den Unterschied des \ ersehleiUausmalies zwischen dem erfindungsgemälien Gleitelement und einem herkömmlichen Gleitelemenl gemäß den Teslergebnissen zeigt. Demnach beträgt das VerschlciUausmuU der Probe I (Erfindung) -nur etwa 1/3 des Verschleiliausmalies der Probe 2 (herkömmliches Gleitelemeni',.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Cileitelenient zur Verwendung in Brennkraftmaschinen mit einem Cirundkörper aus Eisen oder Leichtmetall und einer auf die Gleitfläche des Grundkörpers durch Plasma-Sprühen aufgetragenen verschleißfesten Schicht, welche aus Eisen und/oder einer Eisenlegierung sowie aus Melalicarbid mit einer Härte von wenigstens 750 HV und/oder Metalloxid mit einer Härte von wenigstens 800 HV besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schichi zu 2 bis weniger als IO Gew.-",. aus dem Eisen und/oder der Eisenlegierung und zu mehr als 90 bis 98 Gew.-¹I. au> dem Metallcarbid und/oder dem Metalloxid besieht und eine I'rorosität von maximal 20".. besitzt.