DE4200489A1 - Zweiteiliger oelring zur verwendung in einem verbrennungsmotor, stahldraht mit modifiziertem querschnitt zur verwendung als material fuer den oelring und verfahren zur herstellung des stahldrahts - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen zweiteiligen Stahl-Ölring zur Verwendung in Verbrennungsmotoren. Die Erfindung befaßt sich auch mit einem Stahldraht mit ver­ formtem Querschnitt zur Verwendung als Material des Ölrings und mit einem Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahldrahts.

Im allgemeinen gibt es zwei Arten von Stahl-Ölringen zur Verwendung in Verbrennungsmotoren, nämlich einen dreiteili­ gen Stahl-Ölring, der aus einem Paar Ringen zusammengesetzt ist, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, sowie einer Feder, und einen zweiteiligen Stahl-Ölring, der ziem­ lich neu ist und der aus einem einzigen, mit einer Nut ver­ sehenen Ring mit einem verformten Querschnitt (siehe Fig. 1) und einer Feder zusammengesetzt ist.

Der Bedarf für zweiteilige Ölringe anstelle der dreiteili­ gen Ölringe nimmt zu, um die Anzahl der Teile und somit auch die Kosten zu verringern. Der mit einer Nut versehene Ring mit verformtem Querschnitt, der als Teil des zweitei­ ligen Ölrings verwendet wird, hat einen komplizierten Quer­ schnitt mit einer komplizierten Form, wie etwa einen im wesentlichen H-förmigen oder X-förmigen Querschnitt. Zu­ sätzlich weist dieser Ring ein verhältnismäßig hohes Maß der Umformung des Querschnitts auf, d. h., das Verhältnis der Dicke des Stegabschnitts, der beide Seitenabschnitte überbrückt, zur Dicke der beiden Seitenabschnitte ist ver­ hältnismäßig klein.

Es liegt auch ein Bedarf zur Verwendung von Stahllegierun­ gen mit hohen Anteilen an Legierungselementen als Ringmate­ rial vor, um die Beständigkeiten gegenüber Verschleiß, Ab­ rieb und Schwefelsäurekorrosion zu verbessern.

Üblicherweise verwendet ein Verbrennungsmotor mehrere Kol­ benringe, die Kompressionsringe und Ölringe umfassen. Der Kompressionsring kann ohne wesentliche Schwierigkeit herge­ stellt werden, weil er einen einfachen Querschnitt auf­ weist, der einem Rechteck nahekommt. Tatsächlich wurden Kompressionsringe dahingehend umgestellt, daß sie aus Stahllegierungen mit hohen Anteilen von Legierungselementen hergestellt werden, beispielsweise aus martensitischem, rostfreiem Stahl mit 17% Chromanteil.

Der dreiteilige Ölring hat üblicherweise ein Ringteil, das insgesamt als "Seitenschiene" bezeichnet wird. Die Seiten­ schiene ist in den meisten Fällen aus rostfreiem Stahl her­ gestellt, wie etwa SUS 420 J2 (0,36%C-13%Cr-Stahl) oder einem martensitischen, rostfreien 0,65%C-13%Cr-Stahl. Die­ ses Teil weist auch einen einfachen Querschnitt auf, der einem Rechteck nahekommt, so daß es durch herkömmliche Methoden, wie etwa Kaltwalzen oder Kaltziehen, hergestellt werden kann. Beispiele der Seitenschiene zur Verwendung in einem dreiteiligen Ölring sind ein Ring aus rostfreiem 0,65%C-13%Cr-Stahl, wie in der japanischen, geprüften Patentveröffentlichung Nr. 61 54 862 offenbart, und ein rostfreier 0,55%C-7%Cr-Stahl, wie in der nichtgeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 61 59 066 offenbart.

Es liegt auch ein Bedarf für ein höheres Ausmaß der Legie­ rung von Ölringmaterialien vor. Die Beständigkeiten gegen­ über Verschleiß, Abrieb und Korrosion des zweiteiligen Öl­ rings sollen erwartungsgemäß merklich dadurch verbessert werden, daß man die Anteile an Legierungselementen im Ring­ material erhöht. Es ist jedoch äußerst schwierig, als ein Material des Ringteils des zweiteiligen Ölrings mit ver­ formtem Querschnitt einen Stahl zu verwenden, der einen höheren Kohlenstoffanteil hat als herkömmliches Material, beispielsweise einen martensitischen, rostfreien Stahl, der mehr als 0,8 Gew.-% an C und mehr als 15 Gew.-% an Cr ent­ hält. Genauer gesagt, dieser Ring weist eine komplizierte Querschnittsform auf, die in hohem Maß von der gewöhnlichen rechteckigen Form aus verformt ist, so daß eine schwere plastische Bearbeitung vorgenommen zu werden hat, wenn man den Querschnitt verformt. Die Erfinder haben nun als Ergeb­ nis eines Experiments herausgefunden, daß die Neigung zum Auftreten von Rissen im Grenzbereich zwischen dem Stegab­ schnitt, der einer starken vertikalen Druckkraft unterzogen wird, und den Flanschabschnitten besteht, die während der plastischen Bearbeitung eine verhältnismäßig geringe Druck­ beaufschlagung erfahren. Ferner muß, damit der Ölring die erwarteten Funktionen erfüllt, die Ringoberfläche unbedingt hochglatt sein, beispielsweise 3S oder glatter, in der Öberflächenrauhigkeit ausgedrückt, und darf keine Fehler, wie etwa eine Delle oder einen Kratzer, aufweisen. Wenn ein herkömmlicher Kaltziehvorgang bei der Herstellung eines Ölrings aus einem Legierungsmaterial mit hohen Anteilen an Legierungselementen verwendet wird, dann besteht die Nei­ gung zum Erzeugen von Rissen im Grenzbereich zwischen dem Steg und den Flanschen infolge der schlechteren Bearbeit­ barkeit dieser Materialart und infolge des hohen Ausmaßes der Umformung des Querschnitts. Um eine solche Rissebildung zu vermeiden, ist es notwendig, das Ausmaß der Bearbeitung, die in einem Durchgang der Kaltverarbeitung bewirkt werden soll, und das Ausmaß der Bearbeitung für jeweils einen Glühzyklus zu verringern. Als Folge wird die Anzahl der Durchläufe und die Anzahl der Glühzyklen, die durchgeführt werden müssen, bevor das Endprodukt erhalten wird, erhöht. Die Zunahme in der Anzahl der Durchläufe und Glühzyklen er­ höht nicht nur die Gefahr der Beschädigung des Ringmateri­ als, sondern erhöht auch die Herstellungskosten. Aus diesen Gründen konnten zweiteilige Ölringe kommerziell noch nicht aus einem martensitischen, rostfreien Stahl hergestellt werden, der mehr als 0,8 Gew.-% an C und mehr als 15 Gew.-% an Cr enthält.

Das Ringteil eines zweiteiligen Ölrings wird dadurch herge­ stellt, daß man den Querschnitt eines Drahtes zu einer gewünschten Form abändert bzw. umformt und dann den Stegab­ schnitt so perforiert, daß man eine Reihe oder Vielzahl von Durchgangsbohrungen als Öldurchgangslöcher bildet. Eine solche Perforierung kann praktisch nur durch einen Stanz­ vorgang bewirkt werden, und zwar infolge der Beschränkungen aufgrund der Herstellungskosten und der Arbeitseffizienz. Es hat sich herausgestellt, daß ein solcher Stanzvorgang äußerst schwierig durchzuführen ist, wenn das Material hohe Anteile an Legierungselementen aufweist. Genauer gesagt, während herkömmliche Stahlmaterialien mit niedrigen Antei­ len an Legierungselementen das Stanzen selbst dann ermögli­ chen, wenn sie abgeschreckt und auf die erforderliche Härte von HV300 bis HV450 angelassen wurden, ist das Stanzen praktisch unmöglich für ein Material durchzuführen, das hohe Anteile an Legierungselementen aufweist, selbst wenn das Material so wärmebehandelt wurde, daß es eine Härte aufweist, die in den oben beschriebenen Bereich fällt. Ein Verfahren wurde auch herkömmlicherweise herangezogen, bei dem das Stanzen nach der Formgebung zum gewünschten Quer­ schnitt ohne die Verwendung eines Glühvorganges ausgeführt wird. Eine solche Methode kann ebenfalls nicht bei der Her­ stellung aus dem oben erwähnten Material mit hohen Anteilen von Legierungselementen herangezogen werden.

Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines zweiteiligen Ölrings vorzusehen, der aus einem Stahl hergestellt ist, der hohe Anteile an Legierungselementen aufweist und der hinsicht­ lich der Beständigkeit gegenüber Abnutzung, Abrieb und Kor­ rosion durch Schwefelsäure überlegen ist.

Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Stahldraht mit einem umgeformten Querschnitt vorzusehen, der zur Verwendung als Material für den oben erwähnten zweiteiligen Ölring geeignet ist, wie auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Stahldrahtes.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat es zum ersten Mal ermöglicht, einen Stahldraht mit umgeformtem Quer­ schnitt herzustellen, der zur Verwendung als Material für einen zweiteiligen Ölring geeignet ist, der einen kompli­ zierten Querschnitt aufweist und aus einem Stahl herge­ stellt ist, der hohe Anteile an Legierungselementen auf­ weist, sowie einen solchen Ölring herzustellen.

Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein zweiteiliger Ölring zur Verwendung in einem Verbren­ nungsmotor vorgesehen, der aus einem Grundmaterial herge­ stellt ist, das aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mn, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr und einem Rest im wesentlichen aus Fe und anfallenden Verunreinigungen besteht, wobei das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, der Ölring einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt aufweist, der durch radial innere und äußere Umfangsnuten definiert ist, die hierin ausgebildet sind, der Stegab­ schnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-för­ migen Querschnitts miteinander verbindet, eine Dicke auf­ weist, die nicht größer ist als 0,3, als Verhältnis der Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte ausgedrückt, und der Ölring ferner eine Mehrzahl von Öldurchlaßlöchern auf­ weist, die im Stegabschnitt unter bestimmten Abständen in Umfangsrichtung sowie eine nitrierte Schicht aufweist, die an mindestens seiner Gleitfläche ausgebildet ist, welche in Gleitberührung mit der Innenoberfläche eines Zylinders des Motors gelangt.

Das Grundmaterial des Ölrings kann ferner mindestens eine der Arten enthalten, die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus: mindestens einem an 0,5 Gew.-% bis 3,0 Gew.-% eines oder beider von Mo und W auf der Grundlage von (Mo + W/2); 0,05 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% eines oder beider von V und Nb auf der Grundlage von (V + Nb/2); nicht mehr als 12 Gew.-% an Co; und nicht mehr als 5 Gew.-% an Ni.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Stahldraht zur Verwendung als das Material des Kolbenrings vorgesehen, wobei der Draht aus dem oben gebildeten Mate­ rial hergestellt ist und die geforderte Härte, Quer­ schnittsform und die geforderten Öldurchlaßlöcher aufweist, die durch Stanzen gebildet sind.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stahldrahts zur Verwendung als ein Material eines zweiteiligen Ölrings eines Verbren­ nungsmotors vorgesehen, mit den folgenden Schritten: Vorbe­ reiten eines martensitischen, rostfreien Stahlmaterials, das mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C und von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr enthält, Formen des Materials zu einem Draht mit dem im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt des zweiteiligen Ölrings, durch eine warme, plastische Bearbeitung, die durch angetriebene oder nicht angetriebene Formwalzen bewirkt wird, und eine kalte, plastische Verarbeitung, die durch angetriebene oder nicht angetriebene Formwalzen bewirkt wird; Glühen des Drahtes durch einen kontinuierlichen Glühofen; Bilden der Öldurchlaßlöcher in einem Stegabschnitt des Drahtes durch Stanzen; und Unterziehen des Drahtes einem kontinuierlichen Härte- und Anlaßvorgang, um eine Härte des Drahtes in einem Bereich von HV300 bis HV450 zu erhalten.

Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorzüge der vor­ liegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschrei­ bung bevorzugter Ausführungsbeispiele deutlich, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen werden.

In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Querschnitt eines zweiteiligen Öl­ rings zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Warm-Formwalzenvorrichtung, die bei einem Verfahren in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung benutzt wird,

Fig. 3 eine schematische Perspektivansicht des kritischen Abschnitts einer Prüfvorrichtung, die verwendet wird, um das Ausmaß der Abnutzung, die Anti-Abrieb-Eigen­ schaft und das Ausmaß der Abnutzung unter korrosiven Bedin­ gungen eines Prüfmaterials zu messen,

Fig. 4 ein Schnitt eines kritischen Abschnitts einer Stanzvorrichtung, um eine Reihe von Öldurchlaßlöchern in einem Draht zu bilden, der als das Material eines Öl­ rings verwendet wird, und

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Draht nach der Bildung der Öldurchlaßlöcher.

Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann eine breite Anwendung an verschiedenartigen martensitischen rostfreien Stählen finden, die mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C und von 15 Gew.-% bis 20 Gew.-% an Cr ent­ halten. Genauer gesagt, das Stahlmaterial, an dem das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren angewandt werden kann, kann zusätzlich zu C, Cr und Fe folgendes enthalten: nicht mehr als 1,0 Gew.-% eines jeden von Si und Mn als deoxidierende Elemente, 0,5 bis 3 Gew.-% eines oder beider von Mo und W auf der Grundlage von Mo + W/2, 0,05 bis 2,0 Gew.-% eines oder beider von V und Nb auf der Grundlage von V + Nb/2, weniger als 12 Gew.-% an Co und weniger als 5 Gew.-% an Ni.

Somit sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtes mit einem umgeformten Querschnitt vor, der zur Verwendung als das Material eines zweiteiligen Ölrings geeignet ist, durch Verwendung von Warmzwalz-Form­ walzen, sowie ein Verfahren zum Bilden von Öldurchlaß­ löchern im Draht, um es somit zum ersten Mal zu ermögli­ chen, einen zweiteiligen Ölring mit einem komplizierten Querschnitt herzustellen, der aus einem Stahl gebildet ist, der hohe Anteile an Legierungselementen aufweist.

Eines der kritischen Merkmale des erfindungsgemäßen Her­ stellungsverfahrens liegt in der Verwendung von Warmwalz- Formwalzen. Diese Art eines Formgebungselementes eliminiert das Erfordernis jeglichen starken Schmiermittels, wie etwa einer Metallseife, deren Verwendung bei Ziehsteinen mit fester Bohrung wesentlich ist. Die Entfernung eines solchen Schmiermittels nach dem Ziehvorgang ist äußerst schwierig, und das Aufrauhen der Produktoberfläche findet während des Zwischenglühens infolge der Anwesenheit eines solchen Schmiermittels statt. Die vorliegende Erfindung überwindet dieses Problem dank der Eliminierung der Verwendung eines solchen Schmiermittels. Die Warmverarbeitung, die beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird, ermöglicht es, eine hohe Verformung am Stahlmaterial zu bewirken, welches eine verringerte Verformbarkeit infolge der hohen Anteile von Legierungselementen aufweist. Demzufolge kann ein Draht mit einem hohen Ausmaß an Querschnittsumformung ohne die Gefahr der Rissebildung und ohne Anhäufung von Bearbei­ tungsspannungen erhalten werden. Dies ermöglicht es, das Zwischenglühen wegzulassen, was somit eine höhere Effizienz bei der Formung eines Drahtes liefert. Ferner sieht die warme Verarbeitung, die durch Formwalzen durchgeführt wird, eine hohe plastische Verformung des Stahllegierungsmateri­ als in die Walzenbohrung der Gesenke hinein vor, was es ermöglicht, einen Draht mit einem Querschnitt zu erzeugen, der scharfe Kanten aufweist, d. h. Kanten mit geringen Krüm­ mungsradien.

Bevorzugt wird die Temperatur der Warmverarbeitung so hoch wie möglich innerhalb eines Bereiches festgelegt, der nicht irgendwelche Abschreck-Härtungswirkung erzeugt, um es zu ermöglichen, die Vorzüge der Warmverarbeitung in vollem Ausmaß zu nutzen, d. h. die Erübrigung oder Verringerung in der Anzahl der Glüh- bzw. Normalisierungsvorgänge. Das Erwärmen des Stahllegierungsmaterials wird vorzugsweise durch die Hochfrequenz-Induktionsmethode durchgeführt, weil diese Methode keinerlei Gefahr der Funkenbildung erzeugt und weil eine Verschlechterung der Oberfläche infolge von Oxidation dank der raschen Erhitzung unterdrückt wird, die durch diese Erhitzungsmethode ermöglicht wird.

Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung ver­ wendet auch eine Kaltverarbeitung, die durch eine Formwal­ zenanordnung bzw. einen Walzen-Ziehstein bzw. Wälz-Zieh­ stein durchgeführt wird. Wie beim vorher beschriebenen Fall der Warmverarbeitung durch Formwalzen bzw. ein Walzgesenk bzw. einen Walz- oder Wälz-Ziehstein räumt die Kaltverar­ beitung mit Formwalzen ebenfalls die Verwendung eines star­ ken Schmiermittels, wie etwa einer Metallseife, aus und er­ möglicht es somit, den Zustand der Oberfläche des Produkts zu verbessern, während man die geforderte Abmessungsgenau­ igkeit erreicht. Bevorzugt sind die Formwalzeinrichtungen, die sowohl bei der Warmverarbeitung als auch bei der Kalt­ verarbeitung benutzt werden, kraftgetrieben, da diese Art von Formwalzen Vorzüge bietet, wie etwa die große plasti­ sche Verformung des Materials, die Verhinderung der Risse­ bildung und die Verbesserung der Arbeitseffizienz. Das Ver­ fahren der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch zufrie­ denstellend durch Verwendung nicht angetriebener Formwal­ zeneinrichtungen bewirkt werden.

Somit ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen Stahldraht zu erzeugen, der eine hohe Abmessungs­ genauigkeit und ein hohes Maß an Querschnittsverformung aufweist, und zwar dank der Verwendung von Warmwalz-Form­ walzen und Kaltwalz-Formwalzen.

Der Draht mit dem veränderten Querschnitt, der durch die Warmberabeitung in Formwalzen und die nachfolgende Kaltbe­ arbeitung in Formwalzen erzeugt wurde, wird dann einem Stanzvorgang unterzogen, der zu dem Zweck durchgeführt wird, Öldurchlaßlöcher zu bilden, und wird dann in einer kontinuierlichen Härte- und Anlaß-Wärmebearbeitungseinrich­ tung wärmebehandelt, die eine Schutzatmosphäre aufrechter­ hält, um die geforderte Härte zu erhalten, die im Bereich zwischen HV300 und 450 liegt. Üblicherweise wird der Draht dann an Kolbenringhersteller ausgeliefert.

Das zweite kritische Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß der Stanzvorgang als das Verfahren zur Bildung der Öldurchlaßlöcher in dem geglühten Draht mit umgeformtem Querschnitt, in der kontinuierlich wärmebehan­ delten Öberfläche, verwendet wird. Die Erfinder haben näm­ lich herausgefunden, daß der Stanzvorgang erfolgreich nur nach dem Glühen ausgeführt werden kann. Der Glühvorgang wird zu dem Zweck durchgeführt, in geeigneter Weise Span­ nungen zu entlasten, die während der plastischen Verarbei­ tung verursacht wurden, um die Drahthärte auf HV200 bis 380 einzustellen und hierbei die Überlastung von Stanzeinrich­ tung und Stempeln zu verhindern, während die Bildung von Graten unterdrückt wird. Eine noch bezeichnendere Wirkung, die durch dieses Verfahren erzeugt wird, ist eine Span­ nungsglühwirkung, die es ermöglicht, einen in hohem Maße gerade gerichteten Draht zu erzeugen. Entsprechend diesem Verfahren ist es möglich, das Material ohne weiteres in eine Stanzvorrichtung einzuführen, die Stanzeinrichtungen und Stempel mit sehr kleinen Durchmessern, wie etwa 0,6 mm, 0,8 mm oder dergleichen, verwendet. In einer bevorzugten Form des Verfahrens der Erfindung wird der Stanzvorgang auf eine solche Weise durchgeführt, daß man eine Reihe von Öl­ durchlaßlöchern gleichzeitig einstanzt. In einem solchen Fall sind die Stempel und Führungen in Richtung der Ferti­ gungslinie angeordnet. Ein hohes Maß der geraden Ausrich­ tung des Materials ist deshalb ein sehr wesentlicher Fak­ tor. Wie bereits vorher erläutert, ist das Glühen durch einen kontinuierlichen Wärmebehandlungsofen in jenem Fall nicht möglich, in dem ein herkömmliches Stahlmaterial mit niedrigen Anteilen an Legierungselementen verwendet wird. Im Verfahren der vorliegenden Erfindung wird dieser Glüh­ vorgang jedoch verwendet, weil hier die Warmbearbeitungsme­ thode herangezogen wird, bei der es schwierig ist, eine hohe Genauigkeit zu erhalten, beispielsweise Warmwalz-Form­ walzen, die angesichts eines Stahlmaterials eingesetzt wer­ den, das hohe Legierungselemente enthält.

Ein sauberes Stanzen erfordert in wesentlicher Weise spe­ zielle Bedingungen, was die Querschnittsform, Abmessungen usw. angeht. Fig. 4 zeigt eine Querschnittsform eines Bei­ spiels der Stanzvorrichtung zur Durchführung der vorliegen­ den Erfindung, während Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Bei­ spiel des Materials nach dem Stanzvorgang ist. Es wird nun auf diese Figuren Bezug genommen; der Draht 1 mit umgeform­ tem Querschnitt wird starr gehalten und geführt durch ein Gesenk 5, seitliche Führungen 11, 11 und eine obere Führung 10, die auch als Stempelführung dient. Die Breite des Ab­ schnitts des Drahtes, der die Stanzkraft aufnimmt, ist bestimmt als (W - b). Da der Stempel 4 üblicherweise ein großes Querschnitts-Flachheitsverhältnis a/b von 5 zu 3 aufweist, wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist, wird davon ausgegangen, daß die Stanzkraft proportional zur Höhe t der Lochwand ist, was die Fläche der Lochwand repräsen­ tiert. Die Erfinder haben durch Experimente bestätigt und gefunden, daß eine Bedingung (W-b) 1,4 t erfüllt werden muß, um den Stanzvorgang störungsfrei zu bewirken, ohne einen Bruch oder Ausfall der Gesenke zu verursachen.

Es hat sich auch erwiesen, daß die Bedingung c t erfüllt sein muß. Diese Bedingung ist eher hinsichtlich der Verhin­ derung der Ausbreitung von Rissen während des Biegens des Materials zu einem Ring als hinsichtlich des Stanzvorganges selbst kritisch. Genauer gesagt, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, d. h. bei einer Bedingung von c < t, trachten Risse danach, über den Überbrückungsabschnitt mit der Breite c zwischen benachbarten Löchern fortzuschreiten, wenn das Material nach dem Stanzvorgang zu einer Ringform gebogen wird.

Wie bereits vorher erklärt, muß das Material, das dem Stanzvorgang unterzogen wird, ein hohes Maß an gerader Aus­ richtung aufweisen. Zusätzlich muß die Änderung in den Querschnittsabmessungen, insbesondere die Abmessungsände­ rung in Dickenrichtung des Stegs, die während der plasti­ schen Bearbeitung zum Ändern des Querschnitts zu Schwankun­ gen neigt, auf ein Mindestmaß verringert werden. Vorzugs­ weise sollte eine solche Abmessungsänderung 50 µm oder weniger, besser noch 30 µm oder weniger, betragen. Dieses Erfordernis gilt grundsätzlich auch auf die Änderung in Breitenrichtung. Die Abmessungsänderung in Breitenrichtung läßt sich jedoch leichter steuern als die Abmessungsände­ rung in Dickenrichtung. Eine solche Abmessungsänderung beeinträchtigt die Präzision der Führung des Materials und somit die Lebensdauer der Stanzvorrichtung.

Es ist auch erforderlich, die Höhen der Grate während des Stanzvorganges zu überwachen. Vorzugsweise sollte die Grat­ höhe während des Stanzvorganges so gesteuert werden, daß sie 40 µm nicht überschreitet und besser noch 30 µm nicht überschreitet. Ein zu großer Grat kann sich während des Gebrauchs ablösen, was zu einem Motorschaden führt, und führt zur Neigung, daß die Initiierung eines Risses vom Öldurchlaßloch während des Biegens des Drahtmaterials zur Ringform ermöglicht wird. Die Steuerung der Grathöhe ist durch geeignete Auswahl der Materialhärte möglich, bei­ spielsweise HV 200, geeignete Bestimmung des Spiels zwi­ schen dem Stempel und den Gesenken, und Begrenzung der Abnutzung (des Abriebs) der Stempelkante und der Gesenk­ kante, etwa auf 0,05 mm oder weniger.

Bevorzugt wird der Stanzvorgang durchgeführt, während man den Draht intermittierend nachführt, um eine vorbestimmte Anzahl von Öldurchlaßlöchern zur gleichen Zeit zu bilden und hierbei die Last zu verringern, die auf jedes Paar aus Stempel und Gesenk aufgebracht wird.

Die Stempel können während des Stanzvorganges brechen. Wenn der Bruch eines Stempels festgestellt wird, dann hat der Stanzvorgang unverzüglich ausgesetzt zu werden, um den Ein­ fluß eines solchen Vorfalls auf ein Mindestmaß zu reduzie­ ren. Zu diesem Zweck ist es ratsam, durch eine mechanische, elektrische oder optische Überwachungseinrichtung eine ständige Überwachung durchzuführen, um sich zu vergewis­ sern, daß die Öldurchlaßlöcher an den richtigen Stellen ausgebildet werden. Bevorzugt sind die Öldurchlaßlöcher in der gleichen Form und unter einer konstanten Teilung ausge­ bildet, um den Aufbau der Überwachungseinrichtung zu ver­ einfachen.

Schließlich wird der Draht der Härtungs- und Anlaß-Wärmebe­ handlung in einem kontinuierlichen Wärmebehandlungsofen unterzogen. Das Biegen des Drahtes zur Form eines Ölrings hat auf eine solche Weise durchgeführt zu werden, daß eine gleichförmige Rückfederung und gleichförmige Krümmung längs der Längenerstreckung des Ringes vorgesehen wird. Das Här­ ten und Anlassen wird deshalb auch nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung in einem kontinuierlichen Wärmebe­ handlungsofen durchgeführt.

Gemäß der Erfindung ist das Verhältnis der Stegdicke zur Gesamtdicke des Drahtes mit verformtem Querschnitt be­ schränkt auf 0,3 oder weniger. Die Herstellung eines Drahtes mit einem geringen Maß an Querschnittsverformung, d. h. über 0,3 im Sinne des oben erwähnten Verhältnisses, ist, wenn auch nicht einfach, durch herkömmliche Verfahren noch immer möglich. Wie bereits vorher erörtert, ist es ein wesentlicher technischer Gegenstand, ein Verfahren zu ent­ wickeln, das die Erzeugung eines Ölrings ermöglicht, der ein hohes Maß an Querschnittsänderung aufweist, d. h. 0,3 oder weniger im Hinblick auf das oben erwähnte Verhältnis, während man einen guten Zustand der Ringfläche erreicht, und zwar aus einem Stahlmaterial mit hohen Anteilen von Legierungselementen. Solche Erfordernisse werden das erste Mal durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erfüllt.

Gemäß der Erfindung ist die Härte des Rings beschränkt auf einen Bereich von HV300 bis HV450. Eine Härte, die HV450 überschreitet, neigt dazu, in unerwünschter Weise die Rück­ federung während des Aufrollens zu ermöglichen, was es schwierig macht, die aufgerollte Ausbildung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches aufrechtzuerhalten und was die Ge­ fahr eines Bruchs des Ringes während des Aufrollens verur­ sacht. Diese Neigung ist besonders bei der Herstellung eines Ölrings mit einem stark verformten Querschnitt ernst, wie es der Fall bei jenem Ring ist, zu dem die vorliegende Erfindung gehört. Es ist deshalb wesentlich, daß die Härte HV450 nicht überschritten wird. Wenn umgekehrt die Härte unter HV300 liegt, dann ist die Verschleißbeständigkeit in unerwünschter Weise verringert, so daß die Lebensdauer des Ölrings verkürzt ist, was nicht mit dem Verwendungszweck eines Stahlmaterials übereinstimmt, das hohe Anteile an Legierungselementen aufweist.

Nach dem Biegen werden die Gleitfäche des Rings für die Gleitberührung mit der Oberfläche des Zylinders sowie auch die Endflächen, die in Berührung mit den Wänden der Ringnut gelangen, die im Kolben ausgebildet ist, leicht poliert. Andererseits arbeitet die innere Oberfläche der inneren Umfangsnut des Rings in unmittelbarer Berührung mit der Feder, ohne daß sie einem Poliervorgang unterzogen wurde. Demzufolge müssen alle Oberflächen des Ringes bis zu einer Oberflächenrauhheit von 3S oder weniger nachbearbeitet wer­ den. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die vor­ liegende Erfindung es das erste Mal ermöglicht hat, in industriellem Umfang Ölringe zu erzeugen, die das oben beschriebene Erfordernis für die Öberflächenrauhheit erfül­ len, aber aus einem Stahlmaterial, das hohe Anteile an Legierungselementen aufweist.

Es wird nun eine Beschreibung von den Gründen der Ein­ schränkung der Anteile der Elemente gegeben, die im Stahl­ material enthalten sind.

C ist kombiniert mit additiven Elementen, wie etwa Mo, W und V, um Carbide zu bilden, die zur Verbesserung der Eigenschaften der Verschleiß- und Freßbeständigkeit führen. Ein Teil von C wird auch als feste Lösung in der Matrix aufgelöst, um die Matrix zu verfestigen. Um erstrebenswerte Wirkungen zu erreichen, sollte der Gehalt an C 0,8 Gew.-% übersteigen. Der Ölring der vorliegenden Erfindung hat einen stark umgeformten Querschnitt. Das Ringmaterial und der Ring des Endergebnisses können deshalb nicht einmal durch warme Verarbeitung befriedigend geformt werden, wenn der C-Gehalt 0,95 Gew.-% oder mehr beträgt. Ferner ver­ schlechtert der C-Gehalt, wenn er 0,95 Gew.-% übersteigt, die Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure infolge der Bildung übermäßiger Carbide. Es ist deshalb der C­ Anteil so bestimmt, daß er höher ist als 0,8 Gew.-%, aber unter 0,95 Gew.-% liegt.

Si wird zu dem Zweck der Deoxidierung während der Nachbear­ beitung des Stahls zugesetzt. Dieses Element trägt auch zur Verbesserung bei der Korrosionsbeständigkeit gegenüber Schwefelsäure bei. Der Gehalt an diesem Element ist so be­ grenzt, daß er nicht mehr als 1 Gew.-% beträgt, weil die Anwesenheit dieses Elements, wenn sie 1 Gew.-% übersteigt, die Warm-Verarbeitbarkeit verschlechtert.

Mn wird zum Zweck der Entschwefelung während der Nachbear­ beitung des Stahles zugesetzt. Der Gehalt dieses Elements ist so begrenzt, daß er nicht mehr als 1 Gew.-% beträgt, weil die Anwesenheit dieses Elements in einem Ausmaß von mehr als 1 Gew.-% die heiße Verarbeitbarkeit des Materials während der Erzeugung des Drahts verschlechtert.

Cr ist ein Element, das Carbide infolge der Reaktion mit C bildet, wie bereits vorher erklärt. Dieses Element bildet, genauer gesagt, Carbide nach Art des M₂₃C₆-Carbids und M₇C₃-Carbids, welche zur Verbesserung der Eigenschaften der Verschleißbeständigkeit und der Freßbeständigkeit beitra­ gen. Dieses Element ist deshalb unverzichtbar beim Ölring­ material, das bei der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Ein Teil des Cr ist auch in der Matrix fest gelöst, um ihre Anti-Säure- und Wärme-Beständigkeitsleistung zu verbessern. Wenn das Material der Nitrierung unterzogen wird, bildet dieses Element eine harte, nitrierte Schicht, um merklich die Beständigkeit sowohl gegenüber Säure als auch Wärme zu verbessern. Wenn das Produkt in einer herkömmlichen Umge­ bung benutzt wird, die keine korrosive Schwefelsäureatmo­ sphäre ist, werden die oben erwähnten Wirkungen, was her­ vorzuheben ist, erreicht, ohne die Zähigkeit zu mindern, wenn der Cr-Anteil zwischen 7 und 25 Gew.-% liegt, wie dies beispielsweise in der nicht geprüften japanischen Patent­ veröffentlichung Nr. 1-2 08 453 offenbart ist. Eine strengere Forderung gilt jedoch dann, wenn das Produkt zur Verwendung in einer korrosiven Schwefelsäureatmosphäre beabsichtigt ist, so daß der Cr-Anteil noch weiter begrenzt werden muß. Ein Experiment, das von den Erfindern durchgeführt wurde, hat gezeigt, daß der korrosionsbedingte Gewichtsverlust erhöht wird, wenn der Cr-Anteil unter 15 Gew.-% liegt. Es wird erwogen, daß dies dem Mangel an Carbiden zuzurechnen ist. Andererseits verursacht ein Cr-Anteil, der 20 Gew.-% überschreitet, eine Verringerung in der Beständigkeit gegenüber der Schwefelsäurekorrosion. Es wird in Betracht gezogen, daß dies der Anwesenheit einer übermäßig großen Menge an Nitriden des Cr zuzurechnen ist. Aus diesen Grün­ den ist der Cr-Anteil so bestimmt, daß er in einem Bereich von 15 Gew.-% bis 20 Gew.-% liegt.

Mo und W bilden ihre Carbide in Kombination mit C und sind teilweise in Cr-Carbiden fest gelöst, um diese zu verfesti­ gen. Ferner sind diese Elemente wirksam beim Fördern der Beständigkeit gegenüber der Erweichung beim Anlassen und tragen zur Bildung einer nitrierten Schicht bei einer nitrierenden Behandlung bei, um die Beständigkeit gegenüber Abnutzung und Fressen zu verbessern. Diese Elemente werden deshalb nach Wunsch zugesetzt. Ferner trägt Mo auch zur Verbesserung der Beständigkeit gegenüber Korrosion durch Schwefelsäure bei. Um wünschenswerte Wirkungen zu errei­ chen, sollte eines oder beide von Mo und W mit mindestens 0,5 Gew.-% enthalten sein, bei Vorliegen von (Mo + W/2). Der Anteil an (Mo + W/2) sollte jedoch 3,0 Gew.-% nicht überschreiten, da der Zusatz dieser Elemente über diese obere Grenze hinaus eine Verringerung in der Zähigkeit ver­ ursacht.

V und Nb verkleinern die Kristallkörner, so daß sie zu einer Verbesserung in der Zähigkeit beitragen. Zusätzlich bilden diese Elemente ihre Carbide, wie es auch der Fall bei Mo und W ist, und sind in Cr-Carbiden fest gelöst, um diese zu verfestigen. Ferner sind diese Elemente wirksam beim Fördern der Beständigkeit gegenüber dem Erweichen beim Anlassen. Diese Elemente könnten deshalb zugesetzt werden, um diese Wirkungen zu erzielen. Ferner sind sowohl V und Nb wirksam beim Verbessern der Beständigkeit gegenüber der Korrosion durch Schwefelsäure. Um diese Effekte in merkli­ chem Umfang hervortreten zu lassen, sollte eines oder beide an V und Nb mit einem Anteil von mindestens 0,05 Gew.-% an­ wesend sein, unter Einhaltung von (V + Nb/2). Der Anteil an (V + Nb/2) sollte jedoch 2,0 Gew.-% nicht überschreiten, weil die Anwesenheit dieser Elemente über diese obere Grenze hinaus die Zähigkeit verschlechtert, und zwar in­ folge des Auftretens einer übermäßigen Menge an MC-Carbi­ den.

Ni und Co verbessern die Beständigkeit der nitrierten Schicht und sind deshalb in der Erfindung wesentliche Ele­ mente. Sowohl Ni als auch Co bilden keinerlei Carbid und sind in der Matrix fest gelöst, um die Beständigkeit gegen­ über Korrosion durch Schwefelsäure zu verbessern. Zusätz­ lich bilden diese Elemente keinerlei Nitrid, so daß sie ihre Wirkungen selbst in der nitrierten Schicht aufrechter­ halten. Dieses spezielle Merkmal von Ni und Co ist bei der Erzeugung eines Kolbenrings ganz besonders nützlich, der eine nitrierende Behandlung erfährt. Die Anwesenheit von Ni über 5,0 Gew.-% hinaus macht es schwierig, die erforderli­ che Härte bei der Wärmebehandlung zu erhalten. Zusätzlich verschlechtert ein Co-Anteil, der 12 Gew.-% überschreitet, sowohl die warme als auch die kalte Verarbeitbarkeit. Des­ halb sind die Anteile von Ni und Co, wenn diese Elemente zugesetzt werden, begrenzt auf 5,0 Gew.-% oder weniger bzw. 12,0 Gew.-% oder weniger.

Spurenmengen von P, S, O und N können als herkömmliche, ge­ legentliche Verunreinigungen anwesend sein.

BEISPIELE Beispiel 1

Ölringe wurden durch das Verfahren der Erfindung aus ver­ schiedenartigen Materialien hergestellt, die mit den Erfor­ dernissen der Erfindung übereinstimmten, sowie von einem Vergleichsmaterial. Die chemischen Zusammensetzungen dieser Materialien sind in Tabelle 1 gezeigt. Das Vergleichsmate­ rial ist ein Material mit 0,65%C-13,5%Cr-0,3%Mo-0,1%V-Rest Fe, das als Material zweiteiliger Ölringe herkömmlicher­ weise benutzt wurde.

Die Herstellung wurde in Übereinstimmung mit dem folgenden Prozeß ausgeführt.

Im ersten Schritt wurde jedes der Materialien, die in Tabelle 1 gezeigt sind, zu einem Draht von etwa 6 mm Durch­ messer heiß gewalzt, und der Draht wurde gewickelt. Der Draht wurde dann geschabt, um jeden Oberflächenfehler zu entfernen, und wurde zu einem Draht von 4,0 mm Durchmesser warm gezogen. Der Draht wurde dann zu einem Draht mit einem abgeflachten, rechteckigen Querschnitt mit runden Ecken mittels einer angetriebenen Vierfach-Walzeinrichtung ge­ walzt. Jeder der so erhaltenen abgeflachten Drähte wurde dann zu einem Draht mit einem verformten Querschnitt umge­ formt, und zwar durch Warm-Formwalzbearbeitung, die mittels Gesenken mit progressiv vorwärtslaufender Bohrung bei einer Temperatur von 800°C in einer Bearbeitungseinrichtung jener Art bewirkt wurde, die schematisch in Fig. 2 gezeigt ist. Der Draht wurde dann durch eine Vorrichtung kalt bearbei­ tet, die im wesentlichen dieselbe ist wie die, die in Fig. 2 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die Heizeinrichtung und der Temperaturfühler weggelassen wurden, wodurch ein genuteter Draht mit einem abgeänderten bzw. umgeformten Querschnitt erhalten wurde, wie er in Fig. 1 gezeigt ist. Das Verhältnis (tw/T) der Stegdicke tw zur Gesamtdicke T betrug etwa 0,2.

Jeder genutete Draht mit modifiziertem bzw. verformtem Querschnitt, der so erhalten wurde, wurde auf jeglichen Sprung bzw. Riß durch eine Wirbelstrom-Fehlermeßeinrichtung überprüft. Es wurde kein Riß gefunden, obwohl jeder Teil des genuteten Drahtes inklusive die Grenzen zwischen Steg und Flanschen überprüft wurde.

Beispiel 2

Drähte, die aus den in Tabelle 1 gezeigten Materialien er­ zeugt wurden, wurden einer Nitrierung unterzogen, und die nitrierten Drähte wurden zum Zweck der Wertung der Anti- Abrieb-Eigenschaft, des Verschleißmaßes und des Maßes der Korrosionsabnutzung geprüft, d. h. des Ausmaßes des Ver­ schleißes under korrosiver Bedingung. Die Wertung wurde durch Werte normalisiert, die mit dem Draht erhalten wur­ den, der aus dem Vergleichsmaterial hergestellt war, d. h. durch Prozente der Werte ausgedrückt, die der Vergleichs­ draht aufwies. Der Versuch wurde dadurch ausgeführt, daß man eine Haft-Abnutzungsmeßeinrichtung mit jenen Merkmalen verwendete, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind. Diese Meßein­ richtung hat, genauer gesagt, ein Paar von V-Blöcken, die aus FC25 hergestellt sind, die zwischeneinander ein Proben­ stück einspannen, das mit 300 min^-1 rotiert, wobei die Ein­ spannkraft verändert wird, um unterschiedliche Lastpegel anzulegen. Das Naß-Meßverfahren, das das Auftropfen von Schmieröl verwendet, wurde im Versuch herangezogen. Der Vorgang zum Herstellen des Probenstücks war folgender: Jedes Probenmaterial wurde grob zu einer bestimmten Form spanend bearbeitet und wurde zu einer Härte von HRC40 (HV392) durch Härten und Anlassen nachbearbeitet, gefolgt von einer Gasnitrierung, die 20 Stunden lang bei 540°C durchgeführt wurde. Schließlich wurde das Probenmaterial zu dem Zweck geschliffen, zerbrechliche Nitride an der äußer­ sten Schicht zu entfernen, wodurch das Probenstück erhalten wurde. Das Ausmaß der Abnutzung wurde dadurch gemessen, daß man die Probeneinrichtung unter einem bestimmten Lastpegel eine bestimmte Zeit lang betrieben hat und die Verringerung des Gewichts des Probenstücks nach dem Betrieb gemessen hat. Die Anti-Abrieb-Eigenschaft wurde dadurch gemessen, daß man die Last an den V-Blöcken progressiv erhöht hat und das Auftreten eines Fressens anhand einer Änderung im Antriebs-Drehmoment des Probenstückes gemessen hat. Somit wird die Anti-Abrieb-Eigenschaft bestimmt als der Lastpe­ gel, bei dem ein Freßvorgang stattfindet. Das Ausmaß der Korrosionsabnutzung wurde dadurch gemessen, daß man den Unterschied zwischen dem Gewicht vor dem Versuch und dem Gewicht nach dem Versuch bestimmt hat, wobei man ein Öl mit einem Gehalt von 2% Schwefelsäure als Prüf-Schmiermittel verwendet hat.

Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß der Ölring verbes­ serte Eigenschaften hinsichtlich der Abnutzung, der Anti- Abrieb-Eigenschaft und der Korrosions-Abnutzungsbeständig­ keit dank einer Zunahme der Gehalte an C und Cr sowie der geeigneten Auswahl der Anteile an W, Mo, V, Nb, Ni und Co aufweist, so daß das oben genannte Ziel der vorliegenden Erfindung erreicht wird.

Tabelle 1

Tabelle 2

Beispiel 3

Jeder Draht mit umgeformtem Querschnitt, der im Beispiel 1 erhalten wurde, wurde dann einem Stanzvorgang unterzogen zu dem Zweck, die Öldurchlaßlöcher zu bilden. Der Stanzvorgang wurde durch eine Vorrichtung bewirkt, die bereits vorher im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert wurde. Die Stanzvorrich­ tung hat nämlich zusätzlich zu einer Anzahl von Stempeln 4 ein einziges Gesenk 5, ein Paar seitliche Führungen 11, 11 und eine obere Führung 10, die auch als Stempelführung dient, die in Zusammenwirkung im wesentlichen den gesamten Umfang des Materials umgeben und dieses verschieblich füh­ ren. Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 und 5 waren die Abmes­ sungen des Drahtes und der wesentlichen Teile der Stanzvor­ richtung die folgenden: die Gesamtbreite B des Drahtes be­ trug 3,8 mm, die Gesamthöhe T der linken und rechten Hälfte des Querschnitts 2,3 mm, die Dicke t′ des Steges 0,65 mm, die Breite W des Bodens einer der Nuten 2,6 mm, die Breite b des Öldurchlaßloches 0,8 mm, die Länge des Öldurchlaßlo­ ches 3,5 mm, der Abstand c zwischen den Öldurchlaßlöchern 1,0 mm und die Höhe t der Wandfläche des Öldurchlaßloches in Breitenrichtung 0,65 mm. Die Öldurchlaßlöcher wurden durch Stanzen unter Verwendung dieser Stanzvorrichtung ge­ bildet. 5000 Stanzvorgänge wurden durchgeführt, wobei in jedem Vorgang drei Löcher gleichzeitig gebildet wurden.

Während der Herstellung einer jeden Charge wurde kein Bruch von Stempeln und Gesenk gefunden, obwohl eine geringfügige Abnutzung von etwa 0,020 mm an den Kanten von Stempeln und Gesenk beobachtet wurde. Die Toleranz in der Teilung der gestanzten Löcher war so klein wie ± 0,050 mm, was durchaus annehmbar ist. Die Höhe der Grate rund um die Öldurchlaßlö­ cher bei jedem Versuchsstück war, wie bestätigt gefunden wurde, nicht größer als 0,020 mm.

Jeder Draht mit umgeformtem Querschnitt und mit Öldurchlaß­ löchern, die hierin gebildet wurden, wurde gehärtet und angelassen zu einer Härte von etwa HV400 und wurde kontinu­ ierlich zu einer Ringform mit einem Innendurchmesser von 90 mm gebogen. Ein Bruch des Drahtes, ausgehend vom Grat, sowie auch ein Bruch infolge anderer Gründe wurde während des Biegevorganges überhaupt nicht festgestellt.

Die Oberflächenrauhigkeit einer jeden Probe nach der Wärme­ behandlung wurde durch ein Taststiftverfahren gemessen. Die Öberflächenrauhigkeit lag bei allen Proben in der Größen­ ordnung von 0,6 bis 1,4 µm Rax und entsprach somit dem Erfordernis, daß die Oberflächenrauhigkeit 3S oder weniger beträgt. Ferner wurden alle Abmessungstoleranzen ausge­ räumt, wobei die kleinste Toleranz 0,06 mm betrug.

Die Probendrähte Nrn. 1 bis 18, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden zu Ringen mit einem bestimmten Durchmesser gebogen, geschnitten und nitriert. Alle diese Vorgänge konnten ohne wesentliches Problem vorgenommen werden.

Wie aus der vorangehenden Beschreibung verständlich wird, sieht die vorliegende Erfindung einen Ölring vor, der eine merkliche Verbesserung in der Verschleißbeständigkeit und in den anderen Eigenschaften dank der erhöhten Anteile von Legierungselementen aufweist. Die Verringerung in der Ver­ arbeitbarkeit, die verursacht ist durch die Zunahme der Anteile der Legierungselemente, was insbesondere im Fall eines zweiteiligen Ölrings infolge der komplizierten Quer­ schnittsform kritisch ist, etwa einer H- oder einer X-Form, wird überwunden durch das neuartige Verfahren der Erfin­ dung, das die Erzeugung eines Stahldrahtes mit einem in hohem Maße abgewandelten bzw. umgeformten Querschnitt auf­ weist. Ferner ermöglicht es das Verfahren der vorliegenden Erfindung, einen Draht mit einem in hohem Umfang umgeform­ ten Querschnitt zu erhalten, jedoch mit einem hohen Maß an gerader Ausrichtung, durch Glühen in einem kontinuierlichen Wärmebehandlungsofen, so daß das unmittelbare und mühelose Einführen des Drahtes in die Stanzeinrichtung sicherge­ stellt wird, durch welche Ölkanäle genau mit einer konstan­ ten Teilung und mit vorbestimmter Größe und Form gebildet werden.

Obwohl die Erfindung durch ihre bevorzugten Formen be­ schrieben wurde, wird darauf hingewiesen, daß verschieden­ artige Abwandlungen und Änderungen ihr mitgeteilt werden können, ohne daß man den Umfang der vorliegenden Erfindung verläßt, wie er auch durch die beigefügten Ansprüche umris­ sen ist.

Die Erfindung betrifft einen zweiteiligen Ölring zur Ver­ wendung in einem Verbrennungsmotor, der hinsichtlich der Verschleißbeständigkeit und anderer Eigenschaften verbes­ sert ist. Der Ölring ist aus einem martensitischen rost­ freien Stahlmaterial hergestellt, das hohe Anteile an Legierungselementen aufweist. Das Material besteht im wesentlichen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr und als dem Rest im wesentlichen aus Fe sowie gelegentli­ chen Verunreinigungen. Der Ölring weist eine Härte auf, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt und hat einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt. Der Stegab­ schnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-för­ migen Querschnitts verbindet, weist eine Dicke (t) auf, die nicht größer als 0,3 ist, bezogen auf die Gesamtdicke (T) des Rings. Öldurchlaßlöcher sind im Stegabschnitt ausgebil­ det. Eine nitrierte Schicht ist auf seiner Gleitfläche aus­ gebildet, die in Gleitberührung mit der Innenfläche eines Motorzylinders tritt. Das Material kann ferner geeignete Mengen an mindestens einem der folgenden Materialien auf­ weisen: Mo, W, V, Nb, Ni und Co. Der Ölring wird dadurch hergestellt, daß man einen Draht aus martensitischem rost­ freien Stahlmaterial biegt, das einen umgeformten Quer­ schnitt aufweist. Der Draht wird durch einen Prozeß herge­ stellt, der die plastische Verarbeitung mit Warm-Walz-Zieh­ steinen bzw. Warm-Formwalzen sowie einer nachfolgenden pla­ stischen Verarbeitung mit Kalt-Walz-Ziehsteinen bzw. Kalt- Formwalzen aufweist, wodurch der umgeformte Querschnitt dem Material mitgeteilt wird, kontinuierliches Glühen, Stanzen zum Bilden der Öldurchlaßlöcher durch Stanzen und kontinu­ ierliches Härten und Anlassen.

Claims (14)

1. Zweiteiliger Ölring zur Verwendung in einem Verbren­ nungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er hergestellt ist aus einem Grundmaterial, das im wesentli­ chen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr und dem Rest im wesentlichen an Fe sowie gelegentlichen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Ölring einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt auf­ weist, der durch radiale innere und äußere Umfangsnuten ge­ bildet ist, die hierin ausgebildet sind, daß der Stegab­ schnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-för­ migen Querschnitts verbindet, eine Dicke (t) aufweist, die nicht größer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke (T) der linken und rechten Hälfte, und daß der Ölring ferner mehrere Öldurchlaßlöcher aufweist, die im genannten Stegab­ schnitt unter vorbestimmten Abständen (c) in Umfangsrich­ tung ausgebildet sind, sowie eine nitrierte Schicht, die mindestens auf seiner Gleitfläche ausgebildet sind, die in Gleitberührung mit der Innenfläche eines Zylinders des Motors steht.

2. Zweiteiliger Ölring zur Verwendung in einem Verbren­ nungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Grundmaterial hergestellt ist, das im wesentli­ chen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr, 0,5 bis 3,0 Gew.-% an einem oder beiden von Mo und W auf der Grundlage von (Mo + W/2) und dem Rest im wesentli­ chen an Fe und gelegentlichen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Ölring einen im wesentlichen H­ oder X-förmigen Querschnitt aufweist, der durch radial innere und äußere Umfangsnuten hierin ausgebildet ist, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H­ oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke auf­ weist, die nicht größer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte, und daß der Ölring ferner eine Anzahl von Öldurchlaßlöchern aufweist, die im Stegabschnitt unter einem bestimmten Abstand in Umfangsrichtung ausgebildet sind, sowie eine nitrierte Schicht, die an mindestens seiner Gleitfläche ausgebildet ist, die in Gleitberührung mit der Innenfläche eines Zylin­ ders des Motors gelangt.

3. Zweiteiliger Ölring zur Verwendung in einem Verbren­ nungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Grundmaterial hergestellt ist, das im wesentli­ chen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr, 0,05 bis 2,0 Gew.-% an einem oder beiden von V und Nb auf der Grundlage von (V + Nb/2) und dem Rest im wesentli­ chen an Fe und gelegentlichen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Ölring einen im wesentlichen H­ oder X-förmigen Querschnitt aufweist, der durch radial innere und äußere Umfangsnuten hierin ausgebildet ist, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H­ oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke auf­ weist, die nicht größer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte, und daß der Ölring ferner eine Anzahl von Öldurchlaßlöchern aufweist, die im Stegabschnitt unter einem bestimmten Abstand in Umfangsrichtung ausgebildet sind, sowie eine nitrierte Schicht, die an mindestens seiner Gleitfläche ausgebildet ist, die in Gleitberührung mit der Innenfläche eines Zylin­ ders des Motors gelangt.

4. Zweiteiliger Ölring zur Verwendung in einem Verbren­ nungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Grundmaterial hergestellt ist, das im wesentli­ chen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr, 0,5 bis 3,0 Gew.-% an einem oder beiden von Mo und W auf der Grundlage von (Mo + W/2), 0,05 bis 2,0 Gew.-% an einem oder beiden von V und Nb auf der Grundlage von (V + Nb/2) und dem Rest im wesentlichen an Fe und gelegentlichen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Ölring einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt auf­ weist, der durch radial innere und äußere Umfangsnuten hierin ausgebildet ist, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke aufweist, die nicht größer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte, und daß der Ölring ferner eine Anzahl von Öldurch­ laßlöchern aufweist, die im Stegabschnitt unter einem be­ stimmten Abstand in Umfangsrichtung ausgebildet sind, sowie eine nitrierte Schicht, die an mindestens seiner Gleitflä­ che ausgebildet ist, die in Gleitberührung mit der Innen­ fläche eines Zylinders des Motors gelangt.

5. Zweiteiliger Ölring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmate­ rial ferner eines oder beides von nicht mehr als 12,0 Gew.-% an Co und nicht mehr als 5,0 Gew.-% an Ni aufweist.

6. Zweiteiliger Ölring nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Nuten einen im wesentlichen flachen Boden aufweist, und daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
W - b 1,4 t,
C t,
wobei W die Breite des im wesentlichen abgeflachten Bodens der Umfangsnut darstellt, b die Breite des Ölkanal­ lochs darstellt, t die Höhe der Wandfläche des Ölkanallochs in Breitenrichtung darstellt und c den Abstand zwischen benachbarten Öldurchlaßlöchern darstellt.

7. Stahldraht zur Verwendung als ein Material für einen zweiteiligen Ölring eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölring hergestellt ist aus einem Grundmaterial, das im wesentlichen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr und dem Rest im wesentlichen an Fe sowie gelegentlichen Verunreinigun­ gen, daß das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Stahldraht einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt aufweist, der durch radiale innere und äußere Umfangsnuten gebildet ist, die hierin ausgebildet sind, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke (t) aufweist, die nicht größer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke (T) der linken und rechten Hälfte, und daß der Draht ferner mehrere Öldurch­ laßlöcher aufweist, die im genannten Stegabschnitt unter vorbestimmten Abständen (c) in Längsrichtung ausgebildet sind.

8. Stahldraht zur Verwendung als ein Material für einen zweiteiligen Ölring eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Grundmate­ rial hergestellt ist, das im wesentlichen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr, 0,5 bis 3,0 Gew.-% an einem oder beiden von Mo und W auf der Grundlage von (Mo + W/2) und dem Rest im wesentlichen an Fe und gelegentli­ chen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte­ und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuwei­ sen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Stahldraht einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Quer­ schnitt aufweist, der durch radial innere und äußere Um­ fangsnuten hierin ausgebildet ist, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke aufweist, die nicht grö­ ßer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte, und daß der Draht ferner eine Anzahl von Öldurchlaßlöchern aufweist, die im Stegabschnitt unter einem bestimmten Abstand in Längsrichtung ausgebildet sind.

9. Stahldraht zur Verwendung als ein Material für einen zweiteiligen Ölring eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Grundmate­ rial hergestellt ist, das im wesentlichen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr, 0,05 bis 2,0 Gew.-% an einem oder beiden von V und Nb auf der Grundlage von (V + Nb/2) und dem Rest im wesentlichen an Fe und gelegent­ lichen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte­ und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuwei­ sen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Stahldraht einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Quer­ schnitt aufweist, der durch radial innere und äußere Umfangsnuten hierin ausgebildet ist, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H- oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke aufweist, die nicht grö­ ßer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte, und daß der Draht ferner eine Anzahl von Öldurchlaßlöchern aufweist, die im Stegabschnitt unter einem bestimmten Abstand in Längsrichtung ausgebildet sind.

10. Stahldraht zur Verwendung als ein Material fur einen zweiteiligen Ölring eines Verbrennungsmotors, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Grundmate­ rial hergestellt ist, das im wesentlichen aus mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.-% an C besteht, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Si, nicht mehr als 1,0 Gew.-% an Mo, von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr, 0,5 bis 3,0 Gew.-% an einem oder beiden von Mo und W auf der Grundlage von (Mo + W/2), 0,05 bis 2,0 Gew.-% an einem oder beiden von V und Nb auf der Grundlage von (V + Nb/2) und dem Rest im wesentlichen an Fe und gelegentlichen Verunreinigungen, daß das Grundmaterial einem Härte- und Anlaßvorgang unterzogen wurde, um eine Härte aufzuweisen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt, daß der Stahldraht einen im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt aufweist, der durch radial innere und äußere Umfangsnuten hierin ausgebildet ist, daß der Stegabschnitt, der die linke und rechte Hälfte des H­ oder X-förmigen Querschnitts verbindet, eine Dicke auf­ weist, die nicht größer ist als 0,3, bezogen auf die Gesamtdicke der linken und rechten Hälfte, und daß der Draht ferner eine Anzahl von Öldurchlaßlöchern aufweist, die im Stegabschnitt unter einem bestimmten Abstand in Längsrichtung ausgebildet sind.

11. Stahldraht zur Verwendung als ein Material eines zweiteiligen Ölrings eines Verbrennungsmotors nach jedem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Grundmaterial ferner eines oder beides von nicht mehr als 12,0 Gew.-% an Co und nicht mehr als 5,0 Gew.-% an Ni aufweist.

12. Stahldraht zur Verwendung als ein Material für einen zweiteiligen Ölring eines Verbrennungsmotors nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Nuten einen im wesentlichen flachen Boden aufweist, und daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
W - b 1,4 t,
C t,
wobei W die Breite des im wesentlichen abgeflachten Bodens der Umfangsnut darstellt, b die Breite des Ölkanal­ lochs darstellt, t die Höhe der Wandfläche des Ölkanallochs in Breitenrichtung darstellt und c den Abstand zwischen benachbarten Öldurchlaßlöchern darstellt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Stahldrahts zur Ver­ wendung als Material eine zweiteiligen Ölrings für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

• - Vorbereiten eines martensitischen, rostfreien Stahlmate­ rials, das mehr als 0,8 Gew.-%, aber weniger als 0,95 Gew.­ % an C und von 15,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% an Cr enthält,
• - Ausformen des Materials zu einem Draht mit einem im wesentlichen H- oder X-förmigen Querschnitt des zweiteili­ gen Ölrings, durch eine warme plastische Bearbeitung, die durch eine kraftgetriebene oder nicht angetriebene Walz- Gesenkanordnung, Walzen-Ziehsteinanordnung oder Formwalzen­ anordnung bewirkt wird, und durch eine kalte plastische Bearbeitung, die durch eine kraftgetriebene oder nicht angetriebene Walz-Gesenkanordnung, Walzen-Ziehsteinanord­ nung oder Formwalzenanordnung bewirkt wird,
• - Glühen des Drahtes mittels eines kontinuierlichen Glüh­ ofens,
• - Bilden der Öldurchlaßlöcher im Stegabschnitt des Drahtes durch Stanzen, und
• - Unterziehen des Drahtes einem kontinuierlichen Härte- und Anlaßvorgang, um eine Härte des Drahtes zu erreichen, die im Bereich von HV300 bis HV450 liegt.

14. Verfahren zum Herstellen eines Stahldrahts zur Verwen­ dung als Material für einen zweiteiligen Ölring eines Ver­ brennungsmotors nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt zum Bilden der Öldurch­ laßlöcher dadurch ausgeführt wird, daß man gleichzeitig eine Reihe von Öldurchlaßlöchern durch Stanzen bildet.