DE3212214A1

DE3212214A1 - Piston ring

Info

Publication number: DE3212214A1
Application number: DE19823212214
Authority: DE
Inventors: Takeshi Ageo Saitama Hiraoka; Shigeru Omiya Saitama Urano; Kiyoshi Ichikawa Chiba Yamamoto
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1981-04-02
Filing date: 1982-04-01
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE3212214C2; JPS6325183B2; JPS57163140A

Abstract

A piston ring is provided with a layer of white metal in its outer circumferential surface and with a thermally treated layer, the latter serving as a base for the layer of white metal. This piston ring is comparable in its resistance to seizure to the best of the known piston rings but has a corrosion resistance which is at least twice as good as the best of the known piston rings.

Description

Beschreibung description

Es gibt eine Vielzahl von Einflußgrößen, für erschwerte Einsatzbedingungen von Kolbenringen. Dazu gehören eine Steigerung der Drehzahl einer Brennkraftmaschine, Wie eines Dieselmotors, die Verwendung eines korrosiven Brennstoffes, wie hochverbleites Benzin oder geringwertiges Dieselöl, die Wiederverwendung von Abgas und das Auf- bzw. Überladen der Maschine. Um unter solchen Bedingungen betriebsbereit zu hleiben, benötigen Kolbenringe gesteigerte Beständigkeiten gegen Fressen und Korrosion sowie gegen thermische Beanspruchung.There are a number of influencing factors for difficult operating conditions of piston rings. This includes an increase in the speed of an internal combustion engine, Like a diesel engine, the use of a corrosive fuel such as highly leaded Gasoline or low-quality diesel oil, the reuse of exhaust gas and the or overloading the machine. To remain operational under such conditions, Piston rings require increased resistance to scuffing and corrosion as well against thermal stress.

Es ist bereits versucht worden, die Verschleißbeständigkeit von Kolbenringen durch Anwendung des Chromplattierens, Sprühbeschichtens, Härtens und Nitrierens sowie durch Verwendung abgeschreckten, hochchromhaltigem Gußeisens zu verbessern, aber diese Maßnahmen erwiesen sich als nicht sehr erfolgreich. Das Chromplattieren ist nicht sehr wirksam gegenüber korrosiven Verbrennungsprodukten und ist nicht imstande, einen Kolbenring gegen Korrosionsverschleiß zu schützen. Wenngleich ein durch Sprühen aufgebrachter Film, wie beispielsweise eine Schicht aus einem keramischen Werkstoff, gegenüber Korrosion wirksam ist, so neigt eine solche Schicht zum Ablösen von der Kolbenringoberfläche als Folge der unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten dieser Materialien sowie als Folge der Einwirkung einer Schlagbeanspruchung bei hoher Temperatur.Attempts have already been made to improve the wear resistance of piston rings using chrome plating, spray coating, hardening and nitriding as well as by using quenched, high-chromium cast iron, but these measures did not prove to be very effective. The chrome plating is not very effective against corrosive combustion products and is not able to protect a piston ring against corrosion wear. Albeit a spray applied film such as a layer of a ceramic Material that is effective against corrosion, such a layer tends to peel off from the piston ring surface as a result of the different coefficients of thermal expansion of these materials and as a result of impact stress high temperature.

Das Härten ist kaum wirksam gegenüber Korrosionsbeanspruchung und Fressen. Eine oberflächlich Compound-Schicht, die durch sanftes Nitieren gebildet istr neigt sehr leicht zum Ablösen einer Diffusionsschicht, welche keine gute Korrosionsbeständigkeit gewährleistet. Hoch- chromhaltiges Gußeisen , aus welchem Rotationskolben-Scheiteldichtunqen sowie ölringe üblicherweise hergestellt werden, ist unyeeignet für die Herstellung eines Kolbenringes, wo es auf hohe Zugfestigkeiten ankommt, da dieser Gußeisenwerkstoff brüchig ist und nur unter Schwierigkeiten mit dem angestrebten Gefügeaufbau hergestellt werden kann.Hardening is hardly effective against corrosion stress and Wolf down. A superficial compound layer formed by gentle nitriding istr very easily tends to peel off a diffusion layer which does not have good corrosion resistance guaranteed. High- chromium-containing cast iron, from which rotary piston crown seals as well as oil rings are commonly manufactured, is unsuitable for manufacturing a piston ring, where high tensile strengths are important, as this cast iron material is brittle and produced only with difficulty with the desired structure can be.

Wie vorstehend erwähnt, sind im Stand der Technik Oberflächenbeschichtungen oder Wärmebehandlungsmaßnahmen verwendet worden, um die Verschleißbeständigkeit eines Kolbenringes zu erhöhen.As mentioned above, there are surface coatings in the prior art or heat treatment measures have been used to increase the wear resistance to increase a piston ring.

Bei Oberfleichenbehandlungen, die mit erheblichen Wärmmengen arbeiten, wie beim Abschrecken, SchmelzfluBbinden usw. wird der Kolbenring jedoch unvermeidlich einer hohen Beanspruchung oder Verformung unterworfen, wodurch die Gebrauchseigenschaften herabgesetzt werden.For topical treatments that work with considerable amounts of heat, however, as in quenching, melt-flow bonding, etc., the piston ring becomes inevitable subjected to high stress or deformation, reducing the performance properties be reduced.

Aus diesem Grunde sind auf Kolbenringe derartigelTechniken nicht anwendbar.For this reason, such techniques are not applicable to piston rings.

Andere Gattungen von Oberflächenbehandlungen sind entwickelt worden, welche eine hohe Energiedichte benutzen, wie in der DE-AS 16 75 300 beschrieben. Bei dieser Oberflächenbehandlung können thermische Beeinträchtigungen des Kolbenringes als solche selbst unter Anwendung der früher nicht anwendbaren Arbeitsweisen vermieden werden.Other types of surface treatments have been developed which use a high energy density, as described in DE-AS 16 75 300. This surface treatment can cause thermal damage to the piston ring Avoided as such even when using previously inapplicable working methods will.

Eine derartige Anwendung hoher Energiedichten ist gleichfalls auf eine thermische Oberflächenbehandlung anwendbar, wie in der DE-OS 26 18 775 beschrieben. Ferner kann mit Hilfe einer hohen Energiedichte ein Abschreckverfahren durchgeführt werden, wie in der DE-AS 30 34 519 beschrieben. Wird jedoch eine Schmelzfluß-Bindungsschicht im Kolbenring ausgebildet, so ist eine Vielzahl von Herstellungsschritten erforderlich, wodurch die Produkti- vität herabgesetzt wird. Ist ferner die Binduny zwischen der Schmelzfluß-Bindungsschicht und dem Grundwerkstoff bzw. Grundkörper unzureichend, so kann es zum Ablösen der Schnlelzfluß-Bindungsschicht kommen. Aus diesem Grunde ist eine Wärmebehandlung (thermal setting type treatment) vorzuziehen, um eine stabilisierte vcrschleißbeständige Schicht auf dem Kolbenring zu erzielen.Such an application of high energy densities is also on a thermal surface treatment can be used, as described in DE-OS 26 18 775. Furthermore, a quenching process can be carried out with the aid of a high energy density are, as described in DE-AS 30 34 519. However, it becomes a melt flow bond layer formed in the piston ring, a large number of manufacturing steps are required, whereby the production vity is reduced. Is also the binduny between the melt flow bonding layer and the base material or base body insufficient, the rapid flow bonding layer may peel off. the end For this reason, a thermal setting type treatment is preferable, to achieve a stabilized wear-resistant layer on the piston ring.

Gemäß den in den vorstehend genannten Veröffentlichungen beschriebenen thermischen Behandlungsverfahren muß jedoch freier Graphit auf der Oberfläche des aus Gußeisen bestehenden Kolbenringes vorhanden sein, wodurch die Korrosionsbeständigkeit und die Dauerfestigkeit selbst dann herabgesetzt werden, wenn eine hinreichende Schmierung gewährleistet ist. Hat folglich der Brennstoff bzw.According to those described in the above publications However, the thermal treatment process must have free graphite on the surface of the Cast iron piston ring may be present, increasing the corrosion resistance and the fatigue strength will be lowered even if it is sufficient Lubrication is guaranteed. Does the fuel or

das Schmieröl korrodierende Eigenschaften (wie beispielsweise als Folge eines hohen nJ.cigehalter,) oder wird dit Maschine unter hoher Belastung betrieben, so führen derartige Behandlungen nicht zu einem Kolbenring mit ausreichender Verschleißbeständigkeit im Vergleich mit einem Kolbenring, der eine Oberflächenbeschichtung aufweist.the lubricating oil has corrosive properties (such as Result of a high nJ.cigehalter,) or the machine is operated under high load, such treatments do not lead to a piston ring with sufficient wear resistance in comparison with a piston ring that has a surface coating.

Erfindungsgemäß wird die Kolbenringoberfläche mit einer Weißgußeisenschicht versehen, so daß freier Kohlenstoff von der Kolbenringoberfläche entfernt werden kann, wobei die Oberflächenhärte des Kolbenrings ferner erhöht ist (wird) um so die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit zu erhöhen. Außerdem wird durch die Ausbildung einer thermisch beeinflußten Schicht unteriialb dr Weißgußeisenschicht die Gesamtbelastung bzw. Verformung des Kolbenringes herabgesetzt und die mechanische Festigkeit desselben erhöht.According to the invention, the piston ring surface is coated with a white cast iron layer provided so that free carbon is removed from the piston ring surface can, wherein the surface hardness of the piston ring is further increased (is) so to increase the corrosion and wear resistance. In addition, the Formation of a thermally influenced layer under the white cast iron layer the overall load or deformation of the piston ring is reduced and the mechanical Strength of the same increased.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Kolbenring zu schaffen, der sich durch eine überragende Beständigkeit gegen Fressen sowie überragende Beständigkeiten gegenüber Korrosion und thermischer Beanspruchung unter Einschluß von thermischer Wechselbeanspruchung auszeichnet.The invention is based on the technical problem of a piston ring to create, which is characterized by an outstanding resistance to seizure as well as outstanding Resistance to corrosion and thermal stress including inclusion characterized by thermal cycling.

Erfindungsgemäß wird zur Lösung dieses technischen Problems ein Kolbenring vorgeschlagen, welcher eine Weißgußeisenschicht umfaßt, die zur Gänze oder teilweise in der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbenrings ausgebildet ist. Ferner besitzt der Kolbenring eine thermisch beaufschlagte Schicht, welche der Weißgußeisenschicht als Unterlage dient. Die Weißgußeisenschicht ist aus einem Gefüge zusammengesetzt, welches erhalten wird, wenn Gußeisen rasch von seiner Schmelztemperatur abgekühlt wird. Ein solches Gefüge ist als Abschreckgefüge (chilled structure) bekannt. Das Gefüge enthält keinen kristallisierten Graphit, sondern umfaßt eine Mischung aus freiem Zementit und dem Grundmetall und zeigt eine weiße Farbe. Die thermisch beaufschlagte Zone ist eine zwischen der Weißgußeisenschicht und dem Grundmetall ausgebildete Schicht, die sowohl eine Mischung aus Martensit mit der Weißgußeisenschicht als auch ein Gefüge aufweist, welches unmittelbar angrenzend an das Grundmetall ausgebildet ist und Sorbit ähnlich ist.According to the invention, a piston ring is used to solve this technical problem proposed which comprises a layer of white cast iron, in whole or in part is formed in the outer peripheral surface of the piston ring. Also owns the piston ring has a thermally applied layer, which is the white cast iron layer serves as a base. The white cast iron layer is composed of a structure, which is obtained when cast iron is rapidly cooled from its melting temperature will. Such a structure is known as a chilled structure. That The structure does not contain crystallized graphite, but comprises a mixture of free cementite and the base metal and shows a white color. The thermally applied Zone is one formed between the white cast iron layer and the base metal Layer that is both a mixture of martensite with the white cast iron layer also has a structure which is formed directly adjacent to the base metal and is similar to sorbitol.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweiter Ausführungsbeispiele und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt: Fig. 1 einen Teilquerschnitt durch einen Kolbenring nach der Erfindung, Fig. 2 eine mit Fig. 1 vergleichbare Darstellung, wobei jedoch ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, und Fig. 3 eine Teil-Stirnansicht des in Fig. 2 dargestellten Kolbenringes.The invention is illustrated below on the basis of second exemplary embodiments and described in more detail with reference to the drawing. In this: Fig. 1 shows a Partial cross-section through a piston ring according to the invention, Fig. 2 shows a representation comparable to FIG. 1, but with a second exemplary embodiment of the invention, and FIG. 3 is a partial end view of that shown in FIG Piston ring.

Der in Fig. 1 dargestellte Kolbenring 1 nach der Erfindung besitzt eine Weißgußeisenschicht 3, welche quer über die gesamte äußere Umfangsfläche 2 des Kolbenrinc3es ausgebildet ist. Ferner besitzt der Kolbenring eine thermisch beaufschlagte Zone 4, welche zwischen der Weißgußeisenschicht 3 und dem Grundmetall 5 ausgebildet ist.The piston ring 1 shown in Fig. 1 according to the invention a white cast iron layer 3 which extends across the entire outer peripheral surface 2 of the piston ring is formed. Furthermore, the piston ring has a thermal acted upon zone 4, which is between the white cast iron layer 3 and the base metal 5 is formed.

Fig. 2 zeigt einen anderen Kolbenring, bei dem eine Weißgußeisenschicht 3 im Zentralabschnitt der äußeren Umfangsfläche 2 vorgesehen ist und eine thermisch beaufschlagte Schicht 4 zwischen dieser Weißgußeisenschicht 3 und dem Grundmetall 5 ausgebildet ist.Fig. 2 shows another piston ring in which a white cast iron layer 3 is provided in the central portion of the outer peripheral surface 2 and one thermally applied layer 4 between this white cast iron layer 3 and the base metal 5 is formed.

Da die Weißgußeisenschicht 3 freien Zementit enthält, behält sie eine recht hohe Härte selbst bei erhöhten Temperaturen, wobei diese Schicht als Gleitlager dient.Since the white cast iron layer contains 3 free cementite, it retains one quite high hardness even at elevated temperatures, this layer being used as a plain bearing serves.

Ein Fressen erfolgt in der Praxis nicht, weil Zementit selbst bei solchen Temperaturen, bei welchen zwischen Metallwerkstoffen ein Fressen auftritt, keine Schmelzerscheinungen zeigt. Die Weißgußeisenschicht 3 ist so hart, daß sie von feinen Teilchen der Zylinderoberfläche praktisch nicht angegriffen wird.In practice there is no seizure because cementite itself is involved temperatures at which seizure occurs between metal materials, shows no signs of melting. The white cast iron layer 3 is so hard that it is practically not attacked by fine particles of the cylinder surface.

Die thermisch beaufschlagte Schicht 4 ist beträchtlich hart, und dient zum Abstützen der Weißgußeisenschicht 3, welche zwar sehr hart, aber relativ brüchig ist. Die Schlagbeanspruchung sowie die zyklischen Spannungen, welche auf die äußere Umfangsfläche des Kolbenringes 1 einwirken, werden von der thermisch bcufIchiaguen Schicht 4 absorbiert, welche zwischen dem-relativ elastischen Grundmetall 5 und der brüchigen Weißgußeisenschicht 3 ausgebildet ist, was zur Folge hat, daß diese Weißgußeisenschicht 3 nicht reißt. Es ist folglich möglich, daß Bilden bzw. Ausbreiten von Rissen in der Weißgußeisenschicht 3 zu verhindern und auch zu vermeiden, daß sich Feinteilchen, welche einen Verschleiß der äußeren Umfangsfläche des Kolbenringes fördern könnten, aus der Weißeisenschicht lösen. Dieses ist eine Folge der Bindungsfestigkeit zwischen der Weißgußeisenschicht 3 und der thermisch beaufschlagten Schicht 4, welche bei weitem größer ist als die Bindungskräfte zwischen einem Compound-Werkstoff und durch Nitrierung erzeugten Diffusionsschichten.The thermally applied layer 4 is considerably hard and serves to support the white cast iron layer 3, which is very hard but relatively brittle is. The impact stress as well as the cyclical stresses which are applied to the external The circumferential surface of the piston ring 1 is affected by the thermal bcufIchiaguen layer 4 absorbed, which between the relatively elastic base metal 5 and the brittle White cast iron layer 3 is formed, with the result that this white cast iron layer 3 does not tear. It is therefore possible for cracks to form or spread in to prevent the white cast iron layer 3 and also to avoid fine particles, which could promote wear on the outer circumferential surface of the piston ring, remove from the white iron layer. This is a consequence of the bond strength between the white cast iron layer 3 and the thermally applied layer 4, which at is far greater than the binding forces between a compound material and through Nitriding produced diffusion layers.

Die Verhinderung des Wachstums bzw. des Ausbreitens von Feinrissen in der äußeren Umfangsoberfläche des Kolbenrings trägt gleichfalls bei zur Steigerung der Wärmebeanspruchbarkeit des Kolbenringes. Wird der Kolbenriny mit offenem Spalt wieder erwärmt und abgekühlt, so ist es möglich, ihn vor einer Glühung auf erhöhter Temperatur zu bewahren, welche eine Herabsetzung seiner Zugfestigkeit zur. Folge hätte. Der Kolbenring bricht nicht und splittert nicht, da er zu seinem größeren Anteil, wie im Schnitt dargestellt, aus dem Grundmetall 5 besteht, welches Gußeisen mit vorgegebener Festigkeit enthält.The prevention of the growth or spreading of fine cracks in the outer peripheral surface of the piston ring also contributes to the increase the heat resistance of the piston ring. Will the piston ring with an open gap reheated and cooled so it is possible to increase it to an annealing stage Maintain temperature, which leads to a reduction in its tensile strength. episode would have. The piston ring does not break or splinter as it becomes its larger one Share, as shown in section, consists of the base metal 5, which is cast iron with a given strength.

Die Weißgußeisenschicht umfaßt eine netzartige Struktur, in welcher eine große Menge freien Zementits dicht und gleJchförmJ.q dispergicrt ist., wodurch der Kolbenring gegen Verschleiß durch Korrosion geschützt ist, weil der freie Zementit äußerst korrosionsbeständig ist.The white cast iron layer comprises a reticulated structure in which a large amount of free cementite is dense and uniformly dispersed the piston ring is protected against wear due to corrosion because of the free cementite is extremely corrosion resistant.

Die Weißgußeisenschicht sollte eine Vickers-Härte von wenigstens 600 aufweisen. Die Weißgußeisenschicht sollte ferner eine Dicke von wenigstens 50 pm aufweisen, da sie andernfalls eine unzureichende Festigkeit besitzt und zum Reißen und Ablösen neigt. Die thermisch beaufschlagte Schicht 4 sollte eine Dicke von wenigstens 30 um haben, um die Weißgußeisenschicht hinreichend abstützen zu können. Die Weißgußeisenschicht und die thermisch beaufschlagte Schicht, die in ihrer Kombination einen synergistischen Effekt herbeiführen, soll vorzugsweise zusammen eine Gesamtdicke von wenigstens 100 >im aufweisen, um eine ausreichende Festigkeit zu gewährleisten.The white cast iron layer should have a Vickers hardness of at least 600 exhibit. The white cast iron layer should also a thickness of have at least 50 µm, otherwise it will have insufficient strength and is prone to cracking and peeling. The thermally applied layer 4 should be a Thickness of at least 30 µm in order to adequately support the white cast iron layer to be able to. The white cast iron layer and the thermally applied layer, the bring about a synergistic effect in their combination, should preferably together have a total thickness of at least 100 μm, in order to achieve a sufficient To ensure strength.

Der Kolbenring 1 hat einen Spalt 6-, um welchen keine Weißgußeisenschicht 3 ausgebildet..lst, wie in Fig. 3 dargestellt ist, weil die Weißgußeisenschicht 3 so hart ist, daß sie anderenfalls die Ausbildung bzw. Bearbeitung des Spaltes beeinträchtigen könnte.The piston ring 1 has a gap 6- around which no white cast iron layer 3 formed..lst, as shown in Fig. 3, because the white cast iron layer 3 is so hard that it would otherwise prevent the formation or machining of the gap could affect.

Die Weißgußeisenschicht 3 wird übXicherweise durch Wiedererwärmen der äußeren Umfangsschicht 2 des Kolbenring-Werkstoffes auf dessen Schmelztemperatur ausgebildet und zwar mit Hilfe einer Wärmestrahlung mit hoher Energiedichte, wie durch eine Elektronenstrahlbehandlung, eine Laser-Behandlung usw., worauf das Material abgekühlt wird. Während der Erwärmungsbehandlung wird der Kolbenring um seine eigene Achse gedreht, während der beispielsweise verwendete Elektrohetstrahl in Axialrichtung oszilliert. Die Drehzahl des kolbenringes und die Oszillationsgeschwindigkeit des Elektronenstrahles werden in geeigneter Weise gesteuert,' um jegliche Ungleichmäßigkeit auf der wiedererwärmten Ringoberfläche auf ein Minimum herabzusetzen. Die thermisch beaufschlagte Schicht 4 wird gleichzeitig mit der.Weißgußeisenschicht 3 erzeugt. Jegliche ungleichmäßige bzw.The white cast iron layer 3 is usually by reheating the outer circumferential layer 2 of the piston ring material to its melting temperature formed with the help of thermal radiation with high energy density, such as by electron beam treatment, laser treatment, etc., whereupon the material is cooled. During the heating treatment, the piston ring turns on its own Axis rotated, while the electric jet used, for example, in the axial direction oscillates. The speed of the piston ring and the oscillation speed of the The electron beam are appropriately controlled to avoid any unevenness on the reheated ring surface to a minimum. The thermal acted upon layer 4 is produced simultaneously with the white cast iron layer 3. Any uneven or

unebene Abschnitte sowie Oxide werden von der Ringober- fläche entfernt, woran sich eine gewöhnliche Finish-Behandlung anschließt. Wird die Weißgußeisenschicht 3 lediglich im Zentralabschnitt der äußeren Umfangsfläche 2 ausgebildet, wie in Fig. 2 dargestellt, so ist es möglich, auf leichte Weise ein Erweichen des wiedererwärmten Materials zu verhindern und einen Kolbenring mit gutem Sitz zu erzeugen.uneven sections and oxides are area removed, followed by an ordinary finishing treatment. Becomes the white cast iron layer 3 is formed only in the central portion of the outer peripheral surface 2, as in FIG As shown in Fig. 2, it is possible to easily soften the rewarmed Material and create a piston ring with a good fit.

Es wurden Verschleißprüfungen an erfindungsgemäßen Kolbenringen durchgeführt, die aus Kugelgraphit-Gußeisen mit der folgenden Zusammensetzung (Gew.-%) bestanden: C Si Mn P S Cu Fe 3,66 2,41 0,50 0,09 0,03 0,60 Rest Für die Untersuchungen wurden Zylinder-Auskleidungen aus Flockengraphit-Gußeisen mit der folgenden Zusammensetzung (Gew.-) verwendet: C Si Mn P S Cu F 3,23 2,02 0,79 0,29 0,08 0,07 Rest Jeder Kolbenring wurde mit einer Weißgußeisenschicht mit einer Dicke von. 600 Zum und einer Vickers-Oberflächenhärte von 1000 sowie einer thermisch beaufschlagten Schicht mit einer Dicke von 200 fm bei einer Tiefe von 0,65 mm unterhalb der Ringoberfläche und einer Vickers-Härtevon 550 versehen.Wear tests were carried out on piston rings according to the invention, which consisted of spheroidal graphite cast iron with the following composition (% by weight): C Si Mn P S Cu Fe 3.66 2.41 0.50 0.09 0.03 0.60 remainder For the investigations were Flake graphite cast iron cylinder liners having the following composition (Weight-) used: C Si Mn P S Cu F 3.23 2.02 0.79 0.29 0.08 0.07 remainder of each piston ring was coated with a white cast iron layer with a thickness of. 600 Zum and a Vickers surface hardness of 1000 as well as a thermally applied layer with a thickness of 200 fm at a depth of 0.65 mm below the ring surface and a Vickers hardness of 550 provided.

Zu Vergleichszwecken wurden aus dem gleichen Werkstoff Kolbenringe im Guß zustand (Vergleichsversuch 1), Kolbenringe mit einer harten chromplattierten Schicht mit einer Dicke von 75 pm und einer Vickers-Härte von 880 (Vergleichsversuch 2) sowie Kolbenringe mit einer gehärteten Oberflächenschicht mit einer Stärke von 900 Mum und einer Vickers-Härte von 510 (Vergleichsversuch 3) hergestellt.For comparison purposes, piston rings were made of the same material in the as-cast state (comparative experiment 1), piston rings with a hard chrome-plated Layer with a thickness of 75 μm and a Vickers hardness of 880 (comparative test 2) as well as piston rings with a hardened surface layer with a thickness of 900 mum and a Vickers hardness of 510 (comparative test 3).

Versuch 1 - Beständigkeit gegen Fressen Durchführung: Jeder ortsfest gehaltene Probekörper aus dem Kolbenrinywerkstoff mit einer Abmessung von 12 x 18 mm wurde in Kontakt gebracht mit einer rotierenden Scheibe eines Zylinder-Auskleidungswerkstoffs mit 135 mm Durchmesser.Experiment 1 - Resistance to seizure Procedure: Everyone stationary held test specimens made of piston ring material with dimensions of 12 x 18 mm was brought into contact with a rotating disk of cylinder liner material with a diameter of 135 mm.

Eine Zusatzlast von 5 kg wurde in Abständen von 10 min aufgebracht und diejenige Last, bei welcher Fressen auftrat, wurde bestimmt.An additional load of 5 kg was applied at intervals of 10 minutes and the load at which seizure occurred was determined.

Versuchsbedingungen: Gleitgeschwindigkeit : 5m /sec Schmiermittel : SAE + 30 + Kerosin (1:1) Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 1 zusammengestellt.Test conditions: Sliding speed: 5 m / sec lubricant : SAE + 30 + kerosene (1: 1) The test results are in the following table 1 compiled.

Tafel 1 2 Probekörper Fressdruck (kg/cm nach der Erfindung 81,0 Vergleichsversuch 1 48,6 Vergleichsversuch 2 88,0 Vergleichsversuch 3 51,0 Versuch 2 - Korrosionsbeständigkeit Durchführung: Ein säulenförmiger Probekörper aus jedem Kolbenring-Werkstoff mit 5 mm Durchmesser wurde 4 Stunden lang in eine korrosive Flüssigkeit eingetaucht, während diese Flüssigkeit durch Anwendung von Ultraschall umgerührt wurde. Der Gewichtsverlust eines jeden Probekörpers wurde ermittelt. Die beiden folgenden Flüssigkeiten wurden verwendet: Korrosive Flüssigkeit Nr. 1 : Schmiermittel mit 0,3 % H2S04 und Korrosive Flüssigkeit Nr. 2 : qualitätsmäßig herabgesetztes Schmieröl, welches mit Benzin benutzt worden war, das 4 g Blei je US-Gallone enthielt. Table 1 2 test specimen scuffing pressure (kg / cm according to the invention 81.0 comparative test 1 48.6 Comparative Experiment 2 88.0 Comparative Experiment 3 51.0 Experiment 2 - Corrosion Resistance Procedure: A columnar test specimen made from each piston ring material with 5 mm in diameter was immersed in a corrosive liquid for 4 hours, while this liquid is stirred by the application of ultrasound became. The weight loss of each specimen was determined. The following two Liquids were used: Corrosive Fluid No. 1: Lubricant with 0.3% H2S04 and corrosive fluid No. 2: lubricating oil of lower quality, which had been used with gasoline containing 4 grams of lead per US gallon.

Die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tafel 2 zusammengestellt.The test results are compiled in Table 2 below.

Tafel 2 Probekörper Relativer Gewichtsverlust in bezug auf den Probekörper nach der Erfindung Flüssigkeit 1 Flüssigkeit 2 nach der Erfindung 100 100 Vergleichsversuch 1 150 190 Vergleichsversuch 2 650 500 Vergleichsversuch 3 230 200 Aus den in den Tafeln 1 und 2 zusammengestellten Versuchsergebnissen geht deutlich hervor, daß der erfindungsgemäße Kolbenring hinsichtlich seiner Bestätigkeit gegen Fressen mit dem chromplattierten Kolbenring vergleichbar ist, der bisher als über die beste Beständigkeit gegen Fressen verfügend angesehen wurde, wobei der Kolbenring nach der Erfindung eine wenigstens zweimal so große Korrosionsbeständigkeit aufweist als jeder herkömmliche Kolbenring. Table 2 Test specimen Relative weight loss in relation to the test specimen according to the invention liquid 1 liquid 2 according to the invention 100 100 comparative experiment 1 150 190 Comparative experiment 2 650 500 Comparative experiment 3 230 200 From the in the Tables 1 and 2 compiled test results clearly show that the piston ring according to the invention with regard to its resistance to seizure comparable to the chrome-plated piston ring, which so far is considered to be the best Resistance to seizure was considered having, the piston ring after of the invention at least twice as large Corrosion resistance than any conventional piston ring.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, da diese lediglich zur Erläuterung des Erfindungsgedankens dienen.The invention is not limited to the exemplary embodiments described and illustrated limited, as these are only used to explain the inventive concept.

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Claims

Piston ring patent claims (I, iKolbenring, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h a white cast iron layer formed in its outer peripheral surface (2) (3) and a thermally applied layer (4), which is between this white cast iron layer and a ring-shaped base metal (5) is formed.

2. Piston ring according to claim 2, characterized in that the white cast iron layer - (3) a thickness of at least 50 µm and a Vickers surface hardness of at least 600, while the thermally applied layer (4) has a thickness of at least 30 and a Vickers hardness of at least 400, the two layers together have a total thickness of at least 100 rm.

3. Piston ring according to claim 2, characterized in that the White cast iron layer (3) extends over the entirety of the outer peripheral surface (2).

4. Piston ring according to claim 2, characterized in that the white cast iron layer (3) arranged in a central area of the outer piston ring circumferential surface (2) is.

5. Piston ring according to claim 4, characterized in that the white cast iron layer (3) not in the edge areas of an annular gap formed in the piston ring (1) (6) is provided.