DE3502144C2

DE3502144C2 -

Info

Publication number: DE3502144C2
Application number: DE19853502144
Authority: DE
Inventors: Takeo Tokio/Tokyo Jp Kooroki
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1985-01-23
Publication date: 1987-08-20
Also published as: DE3502144A1; JPS60152668A; GB8501650D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her stellung von selektiv nitrierten Kompressionskolbenrin gen aus Stahl nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist aus der DE-PS 5 21 933 bekannt, die nicht zu nit rierenden Flächen eines Stahlrings vor dessen Nitrierung abzudecken, so daß eine Nitrierung dieser geschützten Flächen wirksam verhindert ist. Nachteilig ist bei dem in dieser Druckschrift erwähnten Verfahren, daß die zu nitrierenden Stahlringe nur zusammen mit dem Kolben ei ner Brennkraftmaschine der Nitrierbehandlung ausgesetzt werden können. Ein solches Verfahren ist jedoch umständ lich und teuer, da jeweils nur die Ringe eines Kolbens nitriert werden können und/oder zur Nitrierung ein rela tiv großer Nitrierofen erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Gattung so durchzuführen, daß eine einfache und platzsparende Nitrierbehandlung mög lich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsge mäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Dabei ist es besonders vorteilhaft, die Kolbenringe der Nitrierbehandlung unter gegenseitiger Beabstandung aus zusetzen, wenn die gesamten Oberflächen, d. h. sowohl die äußere Wandfläche als auch die obere und untere Stirn fläche, mit Ausnahme der gegen die Nitrierung geschütz ten inneren Wandfläche nitriert werden sollen. Anderer seits ist eine Nitrierung lediglich der äußeren Wandflä chen besonders einfach dann durchführbar, wenn die Stahlringe der Nitrierbehandlung unter gegenseitiger An lage ihrer oberen bzw. unteren Stirnflächen unterworfen werden. Eine das Nitrieren verhindernde Behandlung der oberen bzw. unteren Stirnflächen des Kolbenrings ist da mit entbehrlich, so daß das Verfahren einfach, schnell und damit sehr wirtschaftlich durchführbar ist.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Stahl kolbenring, dessen innere Wand fläche einer eine Nitrierung verhindernden Behandlung unter worfen wurde,

Fig. 2 u. 3 eine Vorder- bzw. Seitenansicht von zum Zweck einer Nitrierbe handlung auf einer Vorrichtung angeordneten Kolbenringen,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen unter Verwendung der Anordnung nach Fig. 2 und 3 nitriergehärteten Kolbenring,

Fig. 5 u. 6 eine Vorder- bzw. Seitenansicht von zum Zweck einer Nitrierbe handlung auf einer Vorrichtung angeordneten Kolbenringen in ei ner anderen Ausführungsform,

Fig. 7 einen Schnitt durch einen unter Verwendung der Anordnung nach Fig. 5 und 6 nitriergehärteten Kolbenring, und

Fig. 8 u. 9 jeweils einen Schnitt durch wei tere unter Anwendung des erfin dungsgemäßen Verfahrens herge stellte Kolbenringe.

Zur Durchführung des Verfahrens wird zunächst die innere Wandfläche 2 eines Stahlkolbenrings 1 einer eine Nitrie rung verhindernden Behandlung unterworfen, wie in Fig. 1 unter dem Bezugszeichen 3 angedeutet. Diese Behandlung kann darin bestehen, daß man die innere Wandfläche mit einem eine Nitrierung verhindernden Mittel beschichtet, wie z. B. in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 45 439/76 beschrieben, oder die Wandfläche mit einem metallischen Über zug etwa aus Kupfer, Chrom, Nickel oder Zinn versieht, wel cher die Ausbildung einer nitriergehärteten Schicht verhin dert. Die Behandlung kann auch auf mechanischem Wege erfol gen, z. B. durch die Verwendung einer Vorrichtung, in welche der Kolbenring so eingespannt wird, daß die innere Wand fläche nicht nitriert werden kann. Anschließend wird der Kolbenring dann einer Nitrierbehandlung unterworfen. Dazu kann ein Salzbad-Nitrierverfahren, ein Gasnitrierverfahren, ein Ionen-Nitrierverfahren oder ein anderes geeignetes Ver fahren angewendet werden.

Je nach den Bedingungen, unter denen ein Stahlkolbenring zu arbeiten hat, kann es notwendig sein, nitrierte Schichten an der äußeren Wandfläche sowie auch an den oberen und unte ren Stirnflächen zu erzeugen. In diesem Falle werden die Kolbenringe für die Nitrierbehandlung in gegenseitigem Abstand an einer Vorrichtung 4 aufgehängt, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Dabei werden dann nitrierte Schichten 5 sowohl an der äußeren Wandfläche 6 als auch an den oberen und unteren Stirnflächen 7 und 8 des Kolbenrings gebildet.

Je nach den Betriebsbedingungen kann es auch möglich sein, daß die oberen und unteren Stirnflächen 7 und 8 nicht mit einer nitrierten Schicht versehen zu werden brauchen oder einer anderen Oberflächenbehandlung unterworfen werden sol len. In diesem Falle werden die Stahlkolbenringe vor der Nitrierbehandlung in gegenseitiger Anlage auf einer Vorrich tung 4 festgespannt, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt. Bei diesem Verfahren wird eine nitrierte Schicht 5 dann allein an der äußeren Wandfläche 6 gebildet, wie in Fig. 7 dargestellt.

Sofern die innere Wandfläche 2 des Stahlkolbenrings 1 mit dem vorstehend genannten, das Nitrieren verhindernden Mit tel beschichtet wurde, ist dieses dann nach der Nitrier behandlung wieder zu entfernen, wie in Fig. 8 und 9 gezeigt.

Wird das Nitrieren der inneren Wandfläche jedoch durch einen metallischen Überzug aus Kupfer, Nickel, Chrom oder Zinn verhindert, so kann ein solcher Überzug wahlweise belassen oder entfernt werden.

Nach Beendigung der Behandlung weist der Stahlkolbenring an den dem Verschleiß unterworfenen Flächen, insbesondere an der äußeren Wandfläche, gegebenenfalls auch an den oberen und unteren Stirnflächen, eine nitriergehärtete Schicht auf, während an der inneren Wandfläche keine solche nitrierte Schicht vorhanden ist.

Wie man aus vorstehender Beschreibung erkennt, hat der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Stahlkolbenring an seiner inneren Wandfläche keine nitriergehärtete Schicht. Daher wird der Kolbenring auch beim Auftreten großer Biegespannungen kaum von der Innenseite her auf reißen, selbst wenn er zum Aufschieben auf einen Kolben auf gespreizt wird und deshalb an der Innenseite beträchtliche Span nungen auftreten. Dabei weist der Kolbenring jedoch eine hohe Verschleißfestigkeit auf. Demgemäß ermöglicht die Erfindung die Fertigung und Verwendung von Stahlkolbenringen mit eine beträchtliche Tiefe aufweisenden nitriergehärteten Schichten.

Nun kann es zwar vorkommen, daß die die Nitrierung verhin dernde Behandlung der inneren Wandfläche nur unvollständig ist, so daß auch dort eine nitriergehärtete Schicht gebil det wird. Solange die Oberflächenhärte dabei jedoch nicht größer ist als HV 700, besteht kaum die Gefahr, daß der Kolbenring bricht. Ist die Oberflächenhärte an der inneren Wandfläche jedoch größer als HV 700, so muß sie in geeig neter Weise bis unter diese Größe abgebaut werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung von selektiv nitrierten Kom pressionskolbenringen aus Stahl, bei welchem die innere Umfangswandung der Kolbenringe vor dem Durchführen einer Nitrierbehandlung einer das Nitrieren verhindernden Be handlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Kolbenringen, deren innere Umfangsflä chen gegen Nitrieren geschützt sind, der Nitrierbehand lung unter gegenseitiger Beabstandung voneinander ausge setzt werden, um Kolbenringe herzustellen, deren gesamte Oberflächen mit Ausnahme der gegen Nitrierung geschütz ten Oberfläche nitriert sind; und daß eine Vielzahl von Kolbenringen, deren innere Umfangswandung gegen Nitrie ren geschützt sind, der Nitrierbehandlung unter gegen seitiger Anlage ihrer jeweiligen oberen und unteren Flä chen unterworfen werden.