-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Sinterlegierung für Ventilsitze
in Verbrennungsmotoren.
-
2. Beschreibung des Standes
der Technik
-
Ventilsitze
in Verbrennungsmotoren müssen
eine gute Wärme- und Abnutzungsbeständigkeit
aufweisen, weil sie ständig
Gasen hoher Temperatur und einem wiederholten Hochdruckkontakt mit
dem Ventil ausgesetzt sind. Um diese Eigenschaften zu erreichen,
wurden eisenhaltige Sinterlegierungen, bei denen hoch legierte Pulverpartikel
mit einer hohen Härte
in der Matrix dispergiert sind, um die Abnutzungsbeständigkeit
zu verbessern, eingesetzt. Des weiteren wurde bei Dieselmotoren,
die unter stark beanspruchenden Wärmebedingungen arbeiten, und
bei Gasmotoren, die nicht dazu neigen, Verbrennungsprodukte und
einen oxidierten Film an der Kontaktfläche mit dem Ventil zu erzeugen
und bei denen leicht ein Metallkontakt auftritt, eine Sinterlegierung
für Ventilsitze
mit einer ausgezeichneten Abnutzungsbeständigkeit offenbart (japanisches
Patent 3 186 816), wobei ein Werkzeugstahl-Pulver in der Matrix
verwendet wird, um die Wärmebeständigkeit
der Matrix zu er höhen,
und wobei zahlreiche hoch legierte Pulverpartikel unterschiedlicher
Härten
und Kalziumfluorid als in der Matrix dispergierter Festschmierstoff
und zusätzlich
Kupfer oder Kupferlegierungen in die Poren des Basismaterials infiltriert
wurden, um die Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit
des gesinterten Kompaktkörpers
zu verbessern.
-
Es
ist jedoch eine noch bessere Abnutzungsbeständigkeit erforderlich, wenn
die Ausgangsleistung von Diesel- und Gasmotoren zunimmt und die
Nutzungsdauer länger
wird.
-
ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Angesichts
der voranstehenden Umstände
aus dem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung
daher darin, eine Sinterlegierung für Ventilsitze mit einer hohen
Abnutzungsbeständigkeit zur
Verwendung bei Dieselmotoren und Gasmotoren mit einer hohen Ausgangsleistung
bereitzustellen.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden die folgenden Mittel zum Lösen der voranstehend erwähnten Aufgaben
verwendet. Insbesondere umfasst die Sinterlegierung für Ventilsitze
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein verteilte Carbide enthaltendes Skelett und die folgenden
Elemente:
| Kohlenstoff: | 1,0
bis 2,0 Gewichtsprozent |
| Chrom: | 3,5
bis 4,7 Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 4,5
bis 6,5 Gewichtsprozent |
| Wolfram: | 5,2
bis 7,0 Gewichtsprozent |
| Vanadium: | 1,5
bis 3,2 Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest,
wobei
Enstatitpartikel, Hartlegierungspartikel (A) mit einer Vickershärte von
500 bis 900 und Hartlegierungspartikel (B) mit einer Vickershärte von
1000 oder mehr in den folgenden Anteilen in der Matrix des Skeletts
dispergiert sind:
| Enstatitpartikel: | 1
bis 3 Gewichtsprozent |
| Hartlegierungspartikel
(A): | 15
bis 25 Gewichtsprozent |
| Hartlegierungspartikel
(B): | 5
bis 15 Gewichtsprozent |
(A + B: 35 Gewichtsprozent oder weniger)
und
Kupfer oder Kupferlegierung mit 15 bis 20 Gewichtsprozent in Poren
des Skeletts infiltriert ist.
-
Die
Matrix des Sinterlegierungsskeletts mit der voranstehend erwähnten Zusammensetzung
und in der Matrix dispergierten Carbiden weist eine verbesserte
Abnutzungsbeständigkeit
und eine verbesserte Festigkeit auf. Durch das Dispergieren von
Enstatitpartikeln mit einem Anteil von 1 bis 3 Gewichtsprozent als
wärmebeständiger Festschmierstoff
innerhalb der Matrix wird eine verbesserte Abnutzungsbeständigkeit
unter rauen Schmierbedingungen, wie einem Einwirken von Gasen hoher
Temperatur und einem Metallkontakt, erzielt. Die Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes selbst wird verbessert, und die Abnutzung an dem
passenden Ventil wird verringert, indem Hartlegierungspartikel (A)
mit einer Vickershärte
von 500 bis 900 und Hartlegierungspartikel (B) mit einer Vickershärte von
1000 oder mehr mit Anteilen von 15 bis 25 Gewichtsprozent A und
5 bis 15 Gewichtsprozent B (A + B: 35 Gewichtsprozent oder weniger)
in der Matrix des Skeletts dispergiert werden. Die Festigkeit und
die Wärmebeständigkeit
des gesinterten Kompaktkörpers
können
auch verbessert werden, indem Kupfer oder Kupferlegierungen mit
15 bis 20 Gewichtsprozent in die Poren des Skeletts infiltriert
werden. Daher kann, verglichen mit dem Stand der Technik, eine Sinterlegierung
für Ventilsitze
mit einer noch besseren Abnutzungsbeständigkeit in rauen Schmier-
und Wärmeumgebungen
erhalten werden.
-
Kohlenstoff
ist in der Matrix in einem Festlösungszustand
enthalten, um die Matrix zu verstärken, und er bildet Hartcarbide
von Chrom, Molybdän,
Wolfram und Vanadium, welche die Abnutzungsbeständigkeit verbessern. Die Festigkeit
ist ungenügend,
falls der Kohlenstoffanteil kleiner als 1 Gewichtsprozent ist, und
die Verdichtbarkeit ist schlecht, falls der Anteil 2,0 Gewichtsprozent übersteigt.
Chrom ist innerhalb der Matrix in einem Festlösungszustand enthalten, um
die Wärmebeständigkeit
zu verbessern, und es verbessert die Abnutzungsbeständigkeit
durch die Bildung von Carbiden. Die Wärmebeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit
sind ungeeignet, falls der Chromanteil kleiner als 3,5 Gewichtsprozent
ist, und die Abnutzung an dem gleitenden passenden Material nimmt
zu, falls die Anteile 4,7 Gewichtsprozent übersteigen. Molybdän ist in der
Matrix in einem Festlösungszustand
enthalten, um die Wärmebeständigkeit
zu verbessern, und es verbessert die Abnutzungsbeständigkeit
durch Bildung von Carbiden. Die Wärmebeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit
sind ungeeignet, falls der Molybdänanteil kleiner als 4,5 Gewichtsprozent
ist, und die Abnutzung an dem gleitenden passenden Material nimmt
zu, falls die Anteile 6,5 Gewichtsprozent übersteigen. Wolfram ist in
der Matrix in einem Festlösungszustand
enthalten, um die Wärmebeständigkeit
zu verbessern, und es verbessert die Abnutzungsbeständigkeit
durch Bildung von Carbiden. Die Wärmebeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit
sind unzureichend, falls der Wolframanteil kleiner als 5,2 Gewichtsprozent
ist, und die Abnutzung an dem gleitenden passenden Material nimmt
zu, falls die Anteile 7,0 Gewichtsprozent übersteigen. Vanadium bildet
ein Hartcarbid und verbessert die Abnutzungsbeständigkeit. Die Abnutzungsbeständigkeit
ist unzureichend, falls der Vanadiumanteil kleiner als 1,5 Gewichtsprozent
ist, und die Abnutzung an dem gleitenden passenden Material nimmt
zu, falls die Anteile 3,2 Gewichtsprozent übersteigen.
-
Enstatitpartikel
(Magnesiummetasilikatpulver) sind ein Festschmierstoff, der bei
hohen Temperaturen stabil ist. Enstatitpartikel verhindern, dass
der Ventilsitz einen metallischen Kontakt mit dem Ventil herstellt,
und sie unterbinden eine Haftabnutzung. Enstatitpartikel in Anteilen
von weniger als 1 Gewichtsprozent sind nicht sehr wirksam, den Abnutzungsbetrag
zu verringern, und sie können
in Anteilen von mehr als 3 Gewichtsprozent zu einem Abfall der Festigkeit
des Ventilsitzes führen.
-
Die
zwei Typen von Hartlegierungspartikeln (A) und (B), die innerhalb
der Matrix dispergieren, verbessern die Abnutzungsbeständigkeit
der Matrix. Die Abnutzung an der Matrix ist groß, falls nur die Hartlegierungspartikel
(A) mit einer Vickershärte
von 500 bis 900 verwendet werden. Weiterhin ist die Abnutzung an dem
passenden Ventil groß,
falls nur die Hartlegierungspartikel (B) mit einer Vickershärte von
1000 oder mehr verwendet werden. Daher werden diese beiden Typen
von Hartlegierungspartikeln (A) und (B) gemeinsam verwendet. Falls
Hartlegierungspartikel (A) in ei nem Anteil von weniger als 15 Gewichtsprozent
verwendet werden, ist die Abnutzungsbeständigkeit unzureichend. Falls
der Anteil 25 Gewichtsprozent übersteigt,
ist die Komprimierbarkeit während
des Formens des Pulvers schlecht, und die Nutzungsdauer der Metallform
ist kurz. Es gibt auch ein hohes Maß an Abnutzung an der Außenfläche des
passenden Ventils. Die Hartlegierungspartikel (B) sind wirkungslos,
falls der Anteil kleiner als 5 Gewichtsprozent ist. Die Komprimierbarkeit
ist während des
Formens des Pulvers gering, und die Nutzungsdauer der Metallform
ist kurz, falls der Anteil der Hartlegierungspartikel (B) 15 Gewichtsprozent übersteigt.
Es gibt auch ein hohes Maß an
Abnutzung an der Außenfläche des
passenden Ventils. Falls der Gesamtanteil dieser beiden Typen von
Hartlegierungspartikeln (A) und (B) weiterhin 35 Gewichtsprozent übersteigt,
ist darüber
hinaus die Fließfähigkeit
des Pulvers gering, das Formen des Pulvers schwierig und treten
während
des Formens große
Gewichtsunregelmäßigkeiten
auf.
-
Der
wie voranstehend beschrieben aufgebaute gesinterte Kompaktkörper weist
Poren auf. Durch Infiltrieren von 15 bis 20 Gewichtsprozent Kupfer
oder Kupferlegierung in die Poren, abhängig von der Menge der Poren,
können
die Festigkeit und die Wärmeleitfähigkeit
des gesinterten Kompaktkörpers
erhöht
und auch die Abnutzungsbeständigkeit
und die Wärmebeständigkeit
verbessert werden. Falls der Anteil von Kupfer oder Kupferlegierung
kleiner als 15 Gewichtsprozent ist, kann keine ausreichende Wirkung
erhalten werden. Falls der Anteil von Kupfer oder der Kupferlegierung
20 Gewichtsprozent übersteigt,
tritt ein Überfließen des
Kupfers auf, und die Herstellbarkeit ist dürftig.
-
Für die Hartlegierungspartikel
(A) werden vorzugsweise Legierungspulver verwendet, die so hergestellt
werden, dass Fe-Cr, Fe-Mo, Fe-Nb, Ni, Co und Graphit in den folgenden
Anteilen gemischt werden, anschließend geschmolzen werden, zu
Stahlbarren gegossen werden und diese Stahlbarren dann physikalisch pulverisiert
und zu Legierungspulvern mit 150 Mesh oder weniger klassifiziert
werden:
| Kohlenstoff: | 1
bis 4 Gewichtsprozent |
| Chrom: | 10
bis 30 Gewichtsprozent |
| Nickel: | 2
bis 15 Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 10
bis 30 Gewichtsprozent |
| Kobalt: | 20
bis 40 Gewichtsprozent |
| Niob: | 1
bis 5 Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest.
-
Die
mechanischen Eigenschaften der Hartlegierungspartikel (A), einschließlich der
Vickershärte
(500 bis 900), können
nach Bedarf innerhalb des voranstehend erwähnten Elementbereichs eingestellt
werden. Das Legierungspulver wurde vom Anmelder der vorliegenden
Erfindung in der japanischen Patentveröffentlichung 57-19188 offenbart.
-
Die
Hartlegierungspartikel (B) sind vorzugsweise Eisenmolybdänpartikel
mit 200 Mesh oder weniger. Falls sie jedoch harte Partikel mit einer
Vickershärte
von 1000 oder mehr sind, können
hoch legierte, Wolfram enthaltende harte Partikel (C-Cr-W-Co-Legierung
oder C-Cr-W-Fe-Legierung) verwendet werden.
-
Als
nächstes
wird ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung der vorstehend
erwähnten
Sinterlegierung für
Ven tilsitze dargestellt. Insbesondere werden
| Kohlenstoffpulver | zu
0,7 bis 1,0 Gewichtsprozent, |
| Enstatitpartikel | zu
1 bis 3 Gewichtsprozent, |
| Hartlegierungspartikel
(A) mit einer Vickershärte
von 500 bis 900 | zu
15 bis 25 Gewichtsprozent, |
| Hartlegierungspartikel
(B) mit einer Vickershärte
von 1000 oder mehr | zu
5 bis 15 Gewichtsprozent, |
(Hartlegierungspartikel (A + B) zu 35 Gewichtsprozent
oder weniger)
und restliches Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver,
das 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthält, gemischt, und es wird nach
dem Formpressen eine Kupfer- oder Kupferlegierungsinfiltration gleichzeitig mit
dem Sintern ausgeführt.
Die Infiltration kann nach dem Sintern ausgeführt werden.
-
Dieses
Herstellungsverfahren hat eine ausgezeichnete Verdichtbarkeit und
eine erhebliche Matrixdichte. Es sei angemerkt, dass die Verdichtbarkeit
dürftig
und die Matrixdichte unzulänglich
ist, falls ein 0,7 bis 1,1 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthaltendes
Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver verwendet wird.
-
KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
-
Die
voranstehenden und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung
und der anliegenden Zeichnung besser verständlich werden.
-
1 ist
eine vertikale Schnittansicht der Maschine zum Testen der Abnutzung
des Ventilsitzes.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Als
nächstes
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erklärt.
-
Ein
Ausgangsmaterialpulver zur Verwendung bei der Herstellung der Sinterlegierung
für die
Ausführungsform
und das Vergleichsbeispiel wird hergestellt. Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver,
Kohlenstoffpulver und niedrig legiertes Stahlpulver werden als das
die Matrix des eisenhaltigen Sinterlegierungsskeletts bildende Material
hergestellt. Das Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver mit einem
niedrigen Kohlenstoffgehalt besteht aus:
| Kohlenstoff: | 0,5
Gewichtsprozent |
| Chrom: | 4,0
Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 5,0
Gewichtsprozent |
| Wolfram: | 6,0
Gewichtsprozent |
| Vanadium: | 2,0
Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest.
-
Die
maximale Partikelgröße beträgt 150 Mikrometer,
und die durchschnittliche Partikelgröße beträgt 45 Mikrometer.
-
Es
werden Enstatitpulverpartikel mit einer maximalen Partikelgröße von 105
Mikrometern und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 11
Mikrometern hergestellt. Es wird ein Vergleichsbeispielpulver, bei
dem CaF2-Partikel mit einer maximalen Partikelgröße von 150
Mikrometern und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 45
Mikrometern verwen det werden, hergestellt.
-
Bei
den Hartlegierungspartikeln (A) werden Legierungspulver verwendet,
die so hergestellt werden, dass Fe-Cr, Fe-Mo, Fe-Nb, Ni, Co und
Graphit in den folgenden Anteilen gemischt, anschließend geschmolzen,
zu Stahlbarren gegossen und diese Stahlbarren zu Legierungspulvern
mit 150 Mesh oder weniger physikalisch pulverisiert und klassifiziert
werden:
| Kohlenstoff: | 2
Gewichtsprozent |
| Chrom: | 20
Gewichtsprozent |
| Nickel: | 8
Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 20
Gewichtsprozent |
| Kobalt: | 32
Gewichtsprozent |
| Niob: | 2
Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest.
-
Auf
diese Weise werden Hartlegierungspartikel (A) mit einer Vickershärte von
600 bis 800 und einer maximalen Partikelgröße von 100 Mikrometern und
einer durchschnittlichen Partikelgröße von 50 Mikrometern hergestellt.
-
Es
werden Hartlegierungspartikel (B) aus Eisenmolybdänpulver
mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt und einer Vickershärte von
1300, einer maximalen Partikelgröße von 75
Mikrometern und einer durchschnittlichen Partikelgröße von 30
Mikrometern hergestellt.
-
Diese
Ausgangsmaterialien werden in den spezifizierten Anteilen hergestellt,
wie in Tabelle 1 dargestellt ist, 0,8 Gewichtsprozent Zinkstearat
werden hinzugefügt,
es wird ein Formpressen bei einer Presskraft von 6,9 Tonnen je cm2 ausgeführt
und ein Rohkompaktkörper
gebildet (Dichte: 6,3 bis 6,5 Gramm je cm3,
ringförmig).
Dieser Rohkompaktkörper
wird 30 Minuten lang bei einer Temperatur von 1130°C in einer
Ammoniak-Krackatmosphäre
gesintert. Eine spezifizierte Menge der Kupferlegierung zur Infiltration
(beispielsweise der Cu-Fe-Mn-Legierung) wird auf den oberen Abschnitt
des gesinterten Kompaktkörpers
gelegt, und es wird eine Infiltration bei einer Temperatur von 1110°C 30 Minuten
lang ausgeführt.
-
Der
so erhaltene Sinterlegierungsring (Ventilsitz) wird einer Abschreckung
einschließlich
einer Verarbeitung unter null und eines Temperns unterzogen, um
die Matrix mit getemperten Martensitstrukturen zu bilden. Diese
Verarbeitung hilft dabei, zu verhindern, dass der Ventilsitz aus
dem Zylinderkopf herausgelangt.
-
-
Die
Proben mit den Nummern 1 bis 12 in Tabelle 1 sind gesinterte Legierungen
für Ventilsitze,
bestehend aus:
| Kohlenstoff: | 1,0
bis 2,0 Gewichtsprozent |
| Chrom: | 3,5
bis 4,7 Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 4,5
bis 6,5 Gewichtsprozent |
| Wolfram: | 5,2
bis 7,0 Gewichtsprozent |
| Vanadium: | 1,5
bis 3,2 Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest,
wobei
Enstatitpartikel und Hartlegierungspartikel (A) mit einer Vickershärte von
500 bis 900 und Hartlegierungspartikel (B) mit einer Vickershärte von
1000 oder mehr in den folgenden Anteilen in der Matrix des Sinterlegierungsskeletts
dispergiert sind:
| Enstatitpartikel: | 1
bis 3 Gewichtsprozent |
| Hartlegierungspartikel
(A): | 15
bis 25 Gewichtsprozent |
| Hartlegierungspartikel
(B): | 5
bis 15 Gewichtsprozent |
(A + B: 35 Gewichtsprozent oder weniger)
und
Kupfer oder Kupferlegierung mit 15 bis 20 Gewichtsprozent in Poren
des Skeletts infiltriert ist.
-
In
Tabelle 1 ist das Legierungsstahlpulver für die Matrix ein Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver
mit einem niedrigen Kohlenstoffgehalt, das für die Ausführungsformen 1 bis 12 und die
Vergleichsbeispiele 13 bis 23 aus den folgenden Elementen besteht:
| Kohlenstoff: | 0,5
Gewichtsprozent |
| Chrom: | 4
Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 5
Gewichtsprozent |
| Wolfram: | 6
Gewichtsprozent |
| Vanadium: | 2
Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest.
-
Das
Legierungsstahlpulver für
die Matrix, das in Vergleichsbeispiel 24 verwendet wird, ist ein
Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver, das aus den folgenden
Elementen besteht:
| Kohlenstoff: | 0,8
Gewichtsprozent |
| Chrom: | 4
Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 5
Gewichtsprozent |
| Wolfram: | 6
Gewichtsprozent |
| Vanadium: | 2
Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest.
-
Das
Legierungsstahlpulver für
die Matrix, das in den Vergleichsbeispielen 25 und 26 verwendet
wird, ist ein Legierungswerkzeugstahl-Pulver (JIS SKD11).
-
In
Tabelle 1 machen die jeweiligen Gewichtsprozentsätze für das Legierungsstahlpulver
für die
Matrix, für
das Festschmierstoffpulver, für
das Hartlegierungspartikel-Pulver und das Kohlenstoffpulver insgesamt
100 Prozent aus. In Fällen,
in denen das Legierungsstahlpulver für die Matrix, das Festschmierstoffpulver,
das Hartlegierungspartikel-Pulver
und das Kohlenstoffpulver insgesamt weniger als 100 Prozent ausmachen,
ist der Rest ein niedrig legiertes Stahlpulver, das aus den folgenden
Elementen besteht:
| Nickel: | 4
Gewichtsprozent |
| Molybdän: | 1,5
Gewichtsprozent |
| Kupfer: | 2
Gewichtsprozent |
| Kohlenstoff: | 0,02
Gewichtsprozent |
Eisen und unvermeidliche Verunreinigungen: Rest.
-
Der
Gewichtsprozentsatz für
den Infiltrationsanteil der Kupferlegierung ist eine Zahl, bei der
die Anteile des Sinterlegierungsskeletts und der Kupferlegierungsinfiltration
in Gewichtsprozent insgesamt 100 Prozent ausmachen.
-
Die
Abnutzungstests werden als nächstes
beschrieben.
-
Die
Abnutzung an den Außenflächen des
Sinterlegierungsrings (Ventilsitzes) und des zugeordneten Materials
(Ventils) wurde unter den folgenden Bedingungen mit der in 1 dargestellten
Ventilsitz-Rbnutzungstestmaschine beurteilt, und es wurde der Abnutzungsbetrag
anhand der sich ergebenden Formen gemessen.
-
Testbedingungen
-
- Ventilmaterial: wärmebeständiger Stahl
(Tufftriding auf Stahl, JIS SUH11)
- Ventilsitztemperatur: 300°C
- Nockenwellen-Drehgeschwindigkeit: 2500 U/min
- Testzeit: 5 Stunden
-
Die
Ventilsitz-Abnutzungstestmaschine ist, wie in 1 dargestellt
konfiguriert. Die Außenfläche eines Ventils 4 stellt
durch eine Feder 5 Kontakt mit einem Ventilsitz 3 her,
der in einen Sitzhalter 2 am oberen Rand eines Rahmen körpers 1 eingepasst
ist. Das Ventil 4 wird durch eine Stange 8 über eine
Nockenwelle 7, die durch einen Elektromotor 6 gedreht
wird, nach oben gedrückt.
Das Ventil 4 stellt dann durch die Rückstellwirkung der Feder 5 Kontakt
mit dem Ventilsitz 3 her. Das Ventil 4 wird durch
einen Gasbrenner 9 erwärmt
und die Temperatur des Ventilsitzes 3 durch ein Thermoelement 10 gemessen,
und die Temperatur wird überwacht. Während des
Erwärmens
des Ventils 4 wird der Gasbrenner für eine vollständige Verbrennung
eingestellt, so dass an der Oberfläche kein Oxidfilm auftritt.
Wirkliche Motorteile wurden als das Ventil 4, die Feder 5,
die Nockenwelle 7, die Stange 8 usw. verwendet.
-
Als
nächstes
wird der Radialdruckfestigkeitstest beschrieben.
-
Die
Radialdruckfestigkeit des Ventilsitzes wurde durch ein auf JIS Z
2507 beruhendes Verfahren beurteilt und nach der folgenden Formel
bestimmt. Radialdruckfestigkeit = 2F*(D1 + D2)/L*(D1 – D2)2
-
Hierbei
ist F die maximale Belastung bei der Zerstörung (N), D1 der Außendurchmesser
(mm), D2 der Innendurchmesser (mm) und L die Ringlänge (mm).
Die Probengröße wurde
auf einen Außendurchmesser von
35 mm, einen Innendurchmesser von 25 mm und eine Ringlänge von
10 mm gelegt.
-
Testergebnisse
sind in Tabelle 2 dargestellt.
-
-
Die
Probe Nr. 13 hat eine Matrixzusammensetzung des Sinterlegierungsskeletts,
wobei ein niedrig legiertes Stahlpulver zu dem Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl-Pulver
hinzugefügt
ist. Diese Probe hat eine niedrige Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 14 hat weniger enstatische Partikel als der spezifizierte
Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine niedrige
Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 15 hat mehr enstatische Partikel als der spezifizierte
Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine niedrige
Festigkeit des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 16 hat weniger Hartlegierungspartikel (A) als der spezifizierte
Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine niedrige
Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 17 hat mehr Hartlegierungspartikel (A) als der spezifizierte
Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine hohe Ventilabnutzung
und eine schlechte Verdichtbarkeit.
-
Die
Probe Nr. 18 hat weniger Hartlegierungspartikel (B) als der spezifizierte
Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine niedrige
Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 19 hat mehr Hartlegierungspartikel (B) als der spezifizierte
Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine hohe Ventilabnutzung,
eine geringe Festigkeit und eine schlechte Verdichtbarkeit.
-
Die
Probe Nr. 20 hat weniger Kohlenstoff als der spezifizierte Bereich
der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine geringe Festigkeit
des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 21 hat mehr Kohlenstoff als der spezifizierte Bereich
der vorliegenden Erfindung. Diese Probe hat eine niedrige Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes.
-
Die
Probe Nr. 22 hat einen kleineren Kupferlegierungs-Infiltrationsanteil
als der spezifizierte Bereich der vorliegenden Erfindung. Diese
Probe hat eine niedrige Abnutzungsbeständigkeit des Ventilsitzes und
auch eine geringe Festigkeit.
-
Die
Probe Nr. 23 hat einen höheren
Kupferlegierungs-Infiltrationsanteil
als der spezifizierte Bereich der vorliegenden Erfindung. Die Kupferlegierung
fließt
bei dieser Probe über,
so dass die Herstellbarkeit schlecht ist.
-
Die
Probe Nr. 24 hat einen Hochgeschwindigkeitsstahl (JIS SKH51, C:
0,8 Gewichtsprozent) als das Legierungsstahlpulver für die Matrix.
Diese Probe hat während
des Formpressens eine schlechte Verdichtbarkeit und auch eine geringe
Festigkeit.
-
Die
Proben Nr. 25 und Nr. 26 enthalten in dem Legierungsstahlpulver
für die
Matrix 10 Gewichtsprozent Legierungswerkzeugstahl (JIS SKD11). Die
Probe Nr. 25 enthält
keinen Festschmierstoff. Die Probe Nr. 26 weist CaF2 als
Fest schmierstoff auf. Beide Proben Nr. 25 und Nr. 26 haben, verglichen
mit den Ausführungsformen,
eine niedrige Abnutzungsbeständigkeit
des Ventilsitzes.
-
Der
Ventilsitz gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einem ersten Teil des gesinterten Doppelschichtverbundstoff-Ventilsitzes verwendet
werden, der in der japanischen Patentveröffentlichung 56-44123 offenbart
ist. Der Ventilsitz von 56-44123 besteht aus einem ersten Teil,
der in Kontakt mit einem Ventil steht, und einem zweiten Teil. Beide
Teile haben unterschiedliche Zusammensetzungen.
-
Wenngleich
die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen
beschrieben worden ist, wird verständlich sein, dass die vorliegende
Erfindung nicht auf die voranstehend erwähnten bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt
ist, sondern dass verschiedene Modifikationen erhalten werden können, ohne
von ihrem Schutzumfang abzuweichen.
