DE3125997A1

DE3125997A1 - "gleitstueck fuer brennkraftmaschinen"

Info

Publication number: DE3125997A1
Application number: DE19813125997
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ageo Saitama Hiraoka; Osamu Urawa Saitama Kawamura; Yoshikatsu Omiya Saitama Nakamura
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1980-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1982-03-11
Also published as: JPH0143022B2; DE3125997C2; JPS5716160A; GB2079790A; GB2079790B

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gleitstück für eine Brennkraftmaschine und zwar auf ein solches Gleitstück, welches eine hohe Verschleißfestigkeit "benötigt.

Eine Vielzahl jüngerer Anforderungen, wie nach höherer Leistung, höherer Drehzahl und strengerer Abgaskontrolle im Hinblick auf die Umweltbelastung, haben erhöhte Ansprüche an Brennkraftmaschinen gestellt. Demzufolge erfordern alle Gleitstücke in einer Brennkraftmaschine eine gesteigerte Verschleißfestigkeit, um den erschwerten Betriebsbedingungen gewachsen zu sein.

Es sind im allgemeinen zwei Verfahrensweisen bekannt, um die Verschleißfestigkeit eines Gleitstückes zu verbessern. Die eine Verfahrensweise sieht ein Piatieren vor, wie ein Piatieren mit Chrom oder mit Komposit-ETickelplatierungen, wohingegen die andere Verfahrensweise auf das Sprühbeschichten mit Molybdän oder einer Mischung verschiedener Eomponenten abstellt. Keine dieser Verfahrensweisen ist jedoch hinreichend imstande ein so hohes Maß an Verschleißfestigkeit zu gewährleisten, daß den oben erwähnten jüngeren Anforderungen entsprochen werden kann.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Gleitstück mit verbesserter Verschließfestigkeit zu schaffen.

Ein Gleitstück nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß seine Gl ext oberfläche mit einer aufgesprühten Schicht aus einem legxerten Pulver "beschichtet ist, welches 8 "bis 53 Gew.-# Chrom und 0,8 Ms 8,0 Gewr% Kohlenstoff, Rest Eisen, enthält.

Weitere;Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von den Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnung. In dieser zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen in einer Brennkraftmaschine verwendeten erfindungsgemäß aufgebauten Kolbenring, und

Pig. 2 ein graphisches Schaubild, welches die Ergebnisse von Verschleißbeständigkeitsversuchen darstellt, die zwecks Vergleich der Erfindung mit dem Stand der Technik durchgeführt wurden.

I¹Xg. i zeigt einen nach der Lehre der Erfindung konstruierten Kolbenring. Der Kolbenring 1 besitzt eine äußere Umfangsflache 11, in welcher eine Nut 2 ausgebildet ist. Eine Sprühschicht 3 ist erfindungsgemäß in der Nut 2 vorgesehen. Die Sprühschicht, d.h. die aufgesprühte Schicht, besteht aus einem legxerten Pulver, welches 8 bis 53 Gew.-# Chrom und 0,8 bis 8,0 Ge-w^/o Kohlenstoff, Rest Eisen, enthält. Diese aufgesprühte Schicht! besitzt eine überragend große Verschleißfestigkeit.

Beträgt der Chromgehalt im Legierungspulver weniger als 80 Gew.-#, so ist es unmöglich, die angestrebte Verschleißfestigkeit zu erreichen, weil es dann unmöglich ist, eine hinreichende Härte zu erreichen, um eine zufriedenstellende Verschleißfestigkeit

zu gewährleisten. Wird andererseits die obere Gehaltsgrenze von 53% Chrom überschritten, so ist die aufgesprühte Schicht unerwünscht hart, weil übermäßig große Mengen sehr harter Chromoxyde und -Karbide gebildet werden. Obgleich die Verschleißfestigkeit des Gleitstückes dadurch deutlich gesteigert würde, kann dieses nachteiligerweise Verschleiß bzw. Abrieb an dem Werkstoff hervorrufen, mit welches es in Reib verbindung" steht. Demzufolge soll der Chromgehalt 8 bis 53 Gewc^ vorzugsweise 15 bis 50 % betragen.

Wenngleich der Kohlenstoffgehalt vom Chromgehalt abhängt, ist ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,8 Gew.-% unzureichend, um eine ausreichend große Menge Chromkarbid zu bilden und dadurch die aufgesprühte Schicht hinreichend hart zu machen, um eine zufriedenstellende Verschleißfestigkeit zu gewährleisten. Wird jedoch die obere Gehaltsgrenze von 8% Kohlenstoff überschritten, so kommt es zu übermäßigen Karbidausscheidungen im Beschichtungswerkstoff, was dazu führt, daß die aufgesprühte Schicht unnötig und nachteilig hart wird. Wenngleich sich dadurch die Verschleißfestigkeit der Gleitoberfläche steigern ließe, so kann dadurch nachtexligerweise ein Verschleiß desjenigen Werkstoffes hervorgerufen werden, mit dem die Sprühschicht in Reib verbindung steht. Außerdem wird die aufgesprühte Schiht so brüchig, daß sie sich leicht vom Basismetall ablöst. Aus diesem Grunde soll der Kohlenstoffgehalt innerhalb des Bereiches von 0,8 bis 8,0% vorzugsweise von 1,5 bis 5,5% gehalten werden.

Das erfindungsgemäße Gleitstück, welches mit einem Legierungspulver beschichtet ist, welches spezifische Gehalte an Chrom, Kohlenstoff und Eisen enthält, wie vorstehend beschrieben,

zeigt eine außerordentliche Verschleißfestigkeit, die offensichtlich auf die sehr harten Chromkarbide und -Oxyde zurückzuführen ist, die gleichmäßig im Werkstoff verteilt sind.

Das erfindungsgemäße Gleitstück zeigt außerdem ausgezeichnete Gebrauchseigenschaften bei Verwendung in einer Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung oder einer anderen Bauart, bei welcher die Abgaskontrolle berücksichtigt ist. Von besonderer Wichtigkeit ist bei Motoren mit Abgasrückführung das Problem des korrusiven und abrasiven Angriffes, welchen die Abgase ausüben. Ein Gleitstück nach der Erfindung ist jedoch gegenüber Korrosion äußerst beständig, weil es Chrom enthält, welches seinerseits äußerst korrosionsbeständig ist. Das erfindungsgemäße Gleitstück zeigt auch ein äußerst großes Maß an Beständigkeit gegen Abrieb, weil die Leerstellen in der aufgesprühten Schicht unverbrannte Kohlenstoffteilchen aufnehmen, welche eine Verschleißwirkung entfalten, und auf diese Weise verhindert wird, daß sich diese Kohlenstoffteilchen im Zwischenraum zwischen der Zylinderwand und dem Kolbenring ansammeln.

Vergleichsversuche hinsichtlich der Verschleißfestigkeit wurden durchgeführt, um den mit Hilfe der Erfindung erzielbaren technischen Fortschritt unter Beweis zu stellen. Die Versuchsergebnisse werden im folgenden beschrieben.

Grobe Körper mit den Abmessungen 15 x 20 χ 7 mm wurden aus duktilem Gußeisen hergestellt. Jedes der in Tafel 1 angegebenen unterschiedlich zusammengesetzten Legierungspulver wurde auf die GIe it oberfläche eines der Probekörper mit Hilfe einer Plasmaeinrichtung aufgesprüht, um eine Sprühschicht

mit einer Dicke von 0,2mm auszubilden. Tafel 1 tonnen nähere Angaben entnommen werden.

	1	Tafel 1	Gr	Rest	Härte HV
	2	C	40	Fe	750
Probekörper	3	1,2	15	Fe	620
Il	4	2,5	45	Fe	980
Il	5,0	25	Fe	640
ti	2,5

Zu Vergleichszwecken wurde ein weiterer Probekörper (Probekörper Hr.' 5) mit einer Gl ext oberfläche hergestellt, auf welche eine 0,2mm dicke Sprühschicht aufgebracht wurde, die allein aus Molybdän bestand. Auch diese Schicht wurde mit Hilfe einer Plasmaeinrichtung aufgesprüht. Der Probekörper ETr. 5 besaß eine Härte von 800

Jeder der derart hergestellten Probekörper 1 bis 5 wurde als ortsfestes Teil in einer Rotations-Verschleißprüfmaschine angeordnet. Dieses ortsfeste Teil wurde;gegen die Oberseite einer scheibenförmigen Probe gedruckt, die aus Gußeisen hergestellt war und 5,2% Kohlenstoff, 2,0%"Silicium und 0,8% Mangan, Rest Eisen, enthielt und eine Härte (HRB) von 98 besaß. Die scheibenförmige Probe wurde in Umdrehung versetzt, während ein Schmiermittel kontinuierlich in dem. Bereich der Reibverbindung zwischen dem ortsfesten Teil und der scheibenförmigen Probe aufgebracht wurde. Die Materialprüfungen erfolgten unter den folgenden Bedingungen. An jedem der

Probekorper 1 bis 5

wurde der Abrieb (Yersclileiß) mengenmäßig bestimmt.

Versuchsbedingungen

Schmiermittelmenge: 0,2 l/min.

Schmiermittel: SAE Nr. 30

Last: 20 kg/cm²

Gleitgeschwindigkeit: 5 m/sek.

Gesamtprüfstrecke: 300 km

Die Versuchsergebnisse sind in Tafel 2 dargestellt. Wie aus dieser Figur ersichtlich, zeigen die erfindungsgemäßen Gleitstücke lediglich etwa die Hälfte des Verschleisses, der an dem Probekörper nach dem Stand der Technik, welcher eine Sprühschicht aus Molybdän besaß, beobachtet wurde. Somit konnte das überragende Betriebsverhalten des Gleitstückes nach der Erfindung deutlich dargestellt werden.

Leerseite

Claims

PAT ENTANSPRÜCHE

V\J Gleitstück für Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet , daß das Gleitstück eine Glextoberfläche besitzt, welche mit einer durch Aufsprühen aufgebrachten Schicht aus einem Legierungspulver bedeckt ist, welches 8 bis 53 Gew«-% Chrom und 0,8 bis 8,0 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Eisen enthält.
2. Gleitstück nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h net , daß das Legierungspulver 15 bis 50 Gew.-% Chrom und 1,5 bis 5,5 Gew.-% Kohlenstoff, Rest Eisen enthält.

TELEFON (O 89) 33 Sa 83

TELEX 05·29380