DE705886C

DE705886C - Kolbenring aus einer Leichtmetall-Legierung

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Publication number: DE705886C
Application number: DEE48338D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1936-05-13
Filing date: 1936-05-13
Publication date: 1941-05-13

Description

Kolbenring aus einer Leichtmetall-Legierung Kolbenringe für Kolben von Brennkraftmaschinen werden im allgemeinen aus Grauguß hergestellt. Diese Ringe haben, insbesondere wenn sie bei Leichtmetallkolben zur Anwendung kommen, den Nachteil, daß sie infolge ihres hohen spezifischen Gewichts die Kolbennuten leicht ausschlagen. Man hat daher auch schon vorgeschlagen, die Kolbenringe ebenfalls im Gießverfahren aus Leichtmetall anzufertigen und dabei dem Aluminium zur Erzielung gewisser Eigenschaften noch andere Metalle zuzusetzen. Dieses Verfahren kommt aber nur in Betracht, solange -es sich um die üblichen Legierungen von Leichtmetall handelt, die beispielsweise neben Aluminium nur Metalloide und verhältnismäßig leicht schmelzbare Metalle enthalten. Hohen Anforderungen genügen jedoch aus solchen Werkstoffen bestehende Kolbenringe wenig, woraus sich auch erklärt, daß sie im praktischen Betrieb nicht anzufinden sind. Ein Kolbenring, insbesondere für Leichtmetallkolben, muß nämlich nicht nur spezifisch leicht sein, sondern er rnuß darüber hinaus eine ausreichende Festigkeit, Warmhärte und Elastizität sowie gute Gleiteigenschaften haben.
Die Erfindung zeigt seinen Weg für die Herstellung eines Kolbenringes, insbesondere für Leichtmetallkolben, der die vorerwähnten Eigenschaften in ausreichendem Maße aufweist. Sie beruht zunächst auf der Erkenntnis, daß gegenüber den üblichen Leichtmetall-Legierungen wesentlich günstigere Eigenschaften herausgeholt werden können, wenn man dem Leichtmetall gewisse Mengen von Schwermetall hoher Schmelztemperatur, wie beispielsweise Chrom, Kobalt, Molybdän u. dgl., zusetzt. Nun ist es aber außerordentlich schwierig, Schwermetalle mit verhältnismäßig hohem Schmelzpunkt mit Aluminium, dessen Schmelzpunkt bei etwa 70o° liegt, in Legierung zu bringen. Der Weg führt über sogenannte Vorlegierungen, deren Schmelzpunkte bereits näher an die des Aluminiums herangebracht sind. Gewisse Schwermetalle, welche die Eigenschaften einer Leichtmetallegierung nach der gewünschten Richtung hin wesentlich beeinflussen, wie die vorstehend schon erwähnten Metalle Chrom; Kobalt, Molybdän und andere, können nur auf kostspielige, zeitraubende Weise mit Aluminium in Legierung gebracht werden. Auch ist es nicht möglich, Legierungen bestimmter Zusammensetzung, wie sie der Verwendungszweck ierheischt, während des Gußverfahrens in homogener Form zu erhalten, da einerseits die Löslichkeit und die eutektischen Grenzen die Zusammens,etzmöglichkeiten der Legierung beengen, andererseits selbst innerhalb dieser Grenzen Entmischungen auftreten, die teils auf das verschiedene spezifische Gewicht der Metalle, teils darauf zurückzuführen sind, daß die Gießtemperatur mit Rücksicht auf die Formen nicht überall hinreichend und gleichmäßig hoch gehalten werden kann. Auch tritt leicht ein Herauskristallisieren ungleicher, insbesondere großer Kristalle auf.
Die Erfindung besteht nun darin, daß der Kolbenring aus gesintertem, pulverförmigem..; Leichtmetall hergestellt wird, welches Zu-' sätze von Schwermetallen hoher Schmelztem-. peratur enthält. lm einzelnen erfolgt die Herstellung in der Weise, daß Leichtmetalle in Pulverform, beispielsweise Aluminiumpulver, mit anderen Metallen, z. B. Magnesium, Beryllium, Lithium, Silicium, Kupfer, Nickel, Chrom, Kobalt, Titan, Mangan, Wolfram und sonstigen geeigneten Schwermetallen, die ebenfalls in Pulverform mit feinster Korngröße zugesetzt werden, aufs innigste gemischt und unter hohem Preßdruck bei entsprechend hoher Formtemperatur zur Sinterung gebracht werden.
Das Sinterung sv erfahren befreit von den dem Schmelz- und Gußverfahren eigenen Schwierigkeiten. Es ermöglicht, die eutektischen Grenzen sowie die der Löslichkeit beliebig zu überschreiten. Entmischungen können nicht mehr eintreten, da die Metalle bereits in Pulverform die für die Legierungsbildung erforderliche Korngröße und Mischung erhalten haben und im Sinterungsprozeß sich in gewünschter Weise aneinanderlagern. Das Auftreten von ungleich verteilten, die Korngröße überschreitenden Kristallisationsprodukten wird mit Sicherheit vermieden.
Der im Sinterungsverfahrenerzeugte Leichtmetallkolbenring zeigt ferner ein gleichmäßiges gitterartiges Gefüge, welches infolge des Fehlens großer Kristalle leicht zu bearbeiten ist sowie gute Gleit- und Verschleißeigenschaften aufweist.
Die durch das Sinterungsverfahren dem Hersteller gegebene Freihit in bezug auf die Art und die Menge der einzelnen Metallbestandteile gestattet, eine Werkstoffzusammensetzung vorzunehmen, welche den praktischen Anforderungen an einen Leichtmetallkolbenring in bezug auf Warmhärte, Gleit-und Verschleißfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Dauerelastizität weitestgehend entspricht.
Nun ist es zwar an sich schon bekannt ge-;sen, v- Kolbenringe aus Leichtmetall im Sin Oungsverfahren herzustellen. Hierbei hat ltüäh jedoch dem gepulverten Leichtmetall keine Schwermetalle beigemengt, sondern es ist Wert darauf gelegt worden, daß das Leichtmetallpulver Graphitzusätze erzielt, um einen selbstschmierenden Körper zu erhalten. Auch war es schon bekannt, einen Kolben aus gesintertem, pulverförmigem Leichtmetall herzustellen, wobei das Leichtmetall Zusätze von gewissen Schwermetallen enthalten sollte. Ein Kolben hat jedoch völlig andere Aufgaben zu erfüllen als ein Kolbenring. Beide Gegenstände haben daher auch grundsätzlich andere Eigenschaften aufzuweisen, so daß für die Herstellung von Kolben gegebene Hinweise keine Lehre für die Herstellung von Kolbenringen darstellen können.
Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, den Kolbenring nach Beendigung der Sinterung an seiner Oberfläche in an sich bekannter Weise elektrisch zu oxydieren. Hierdurch wird die Oberflächenhärte noch erheblich gesteigert und damit die Verschleißfestigkeit und Gleiteigenschaft noch verbessert.

Claims

hATL:NTAIVSPRÜC111:: 1. Kolbenring aus einer Leichtmetalllegierung, insbesondere für Leichtmetallkolben von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring aus gesintertem, pulverförmigem Leichtmetall hergestellt ist, welches Zusätze von Schwermetallen hoher Schmelztemperatur enthält. z. Kolbenring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring nach Beendigung der Sinterung an seiner Oberfläche in an sich bekannter Weise elektrisch oxydiert wird.