DE755034C - Kolbenring - Google Patents
KolbenringInfo
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- DE755034C DE755034C DEG98156D DEG0098156D DE755034C DE 755034 C DE755034 C DE 755034C DE G98156 D DEG98156 D DE G98156D DE G0098156 D DEG0098156 D DE G0098156D DE 755034 C DE755034 C DE 755034C
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- piston ring
- rings
- die
- martensitic
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- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
- Kolbenring Die Erfindung betrifft gegossene Kolbenringe, die an den Stellen der größten thermischen Belastung, z. B. als oberste Ringe oder auch als Schutzringe in Dieselmotoren eingebaut werden. Bei hochbelastbaren Kolbenringen wurde bisher ein mehr oder weniger perlitisch-ferritisches, rein perlitisches oder sorbitisches Grundgefüge erstrebt. Diese Gefügearten sind anerkannterweise verschleißfest, und zwar steigend in der angegebenen Reihenfolge. Die Anforderungen, die an die Kolbenringe in den mit immer größerer Verdichtung arbeitenden neuzeitlichen Brenn kraftmaschinen sowohl hinsichtlich der thermischen Belastbarkeit als auch hinsichtlich der Verschleißfestigkeit gestellt werden, wachsen dagegen immer mehr, so daß man mit den genannten Gefügen fast an der obersten Grenze der Belastbarkeit angelangt ist.
- Es ist bereits bekannt, Kolbenringe mit martensitischem Gefüge herzustellen. Der Martensit wurde hierbei dadurch erzeugt, daß man den Grauguß so weit legierte, daß die Umwandlung von Austenit in Martensit nicht bei 700°, sondern schon bei tieferen Temperaturen vor sich geht, so daß eine darauf folgende milde Abkühlung in Öl od. dgl. genügt, um die Umwandlungstemperatur vollends auf zoo bis 25o° herabzudrücken. Das auf diese Weise erzeugte martensitische Gefüge besitzt tatsächlich eine höhere Verschleißfestigkeit als die oben genannten, bisher erstrebten Gefügearten. Als nachteilig erwies sich aber, daß der durch Vergüten erzeugte Martensit bei thermischer Belastung wenig beständig ist. Er hat immer die Neigung, schon bei den in Verbrennungskraftmaschinen heute üblichen Temperaturen in ein Anlaßgefüge überzugehen, was mit einer Minderung seiner Verschleißfestigkeit gleichbedeutend ist. Im Gegensatz zu dem durch Legieren und Abschrecken erzeugten Vergütungsinartensit ist ein ebenfalls an sich bekanntes und bei Zylinderbüchsen von Verbrennungskraftmaschinen, Motorradzylindern, Ventilführungen, größeren Führungsrädern, Preßgesenken,Kolben, Zylindern und Laufrädern von Pumpen, Ventilen, Führungsplatten usw. verwendetes gußmartensitisches oder naturmartensitisches Gefüge hitzebeständig genug, um den Betriebstemperaturen am Boden thermisch hochbeanspruchter Motoren standzuhalten. Dieses gußmartensitische Gefüge wurde durch Legieren mit Elementen, welche die Umwandlungstemperatur auch bei langsamer Abkühlung erniedrigen, wie Mangan und Nickel, in solcher Menge erzeugt, daß die Umwandlung bereits bei der Erstarrung des Gußstückes in der Form ohne jede besondere Abkühlungsmaßnahmen eintritt. Bei Gußstücken sehr geringen Querschnitts aber, wie sie die an den Stellen größter thermischer Belastung in Dieselmotoren eingebauten Kolbenringe darstellen, lag die Gefahr vor, daß die Ringe wegen des verhältnismäßig hohen Zusatzes an Legierungselementen weiß erstarren und karbidisch werden. Da es besonderer Sorgfalt bei der Leitung des Gusses bedurfte, um diese Gefahr zu vermeiden, und der Zeitaufwand sowie die Ausschußziffern entsprechend groß sein mußten, wurde ein gußmartensitisches Gefüge bei Kolbenringen nicht angewandt.
- Es sind auch bereits Kolbenringe bekanntgeworden, die bei den üblichen Gehalten an Kohlenstoff (2,o bis q.,oo/o) und Silicium (0,5 bis i,5%) mit i,o bis 2,oo/o Mangan, o,5 bis i,5o/o Nickel, 0,3 bis 0,7% Chrom legiert und normal abgekühlt wurden. Dieser bekannte Gehalt an Legierungsbestandteilen reicht jedoch nicht aus, um dem Kolbenring ein martensitisches Gefüge zu geben, da die austenitbildende Kraft des Mangans in dein auf die angegebene Weise zusammengesetzten Gußeisen infolge der .Bindung von Mangan an freiem Kohlenstoff und der daraus folgen=-den Bildung von Karbiden zu einem erheblichen Teil nicht zur Auswirkung kam. Da zur Bildung von Martensit durch Legieren ohne besondere Abkühlungsmaßnahmen mindestens ein Gehalt von 3 bis 4% Nickel erforderlich ist und da nur ein geringer Anteil des Mangans in dem Gußeisen der bekannten Zusammensetzung die austenitbildende Kraft des Nickels ergänzen konnte, hatte das bekannte Gußeisen kein martensitisches Gefüge. Es kommt hinzu, daß dieses Gußeisen eine nicht unbeträchtliche Sprödigkeit aufwies, ivas auf die Bildung von Karbiden durch seinen Gehalt an Chrom zurückzuführen war. Die Karbidbildung und Weißerstarrung gilt überhaupt seit langem im Kolbenringguß als unerwünscht, weil sie die Kolbenringe nicht nur zu spröde, sondern auch praktisch unbearbeitbar macht und weil sie ihre Laufeigenschaften verschlechtert.
- Erfindungsgemäß wird ein Kolbenring der eingangs genannten, thermisch und mechanisch besonders hoch beanspruchten Art vorgeschlagen, der durch geeignete Gattierung bzw. Legierung und dem Gußstückquerschnitt angepaßte Abkühlung mit bereits im Gußzustand erzeugtem martensitischem Gefüge hergestellt ist. Nur für derartige thermisch besonders beanspruchte Kolbenringe, auf die sich allein die Erfindung erstreckt und die beispielsweise als oberste Ringe oder auch als Schutzringe am Kolbenboden von Dieselinotoren eingebaut sind, lohnt sich der Arbeits- und Werkstoffaufwand für die geeignete Gattierung bzw. Legierung, also eine Zusammensetzung des Graugusses, welche die Karbidbildung und die daraus folgenden Nachteile vermeidet, sowie für die notwendige Sorgfalt, um beim Zusetzen der die Umwandlungstemperatur in bekannter Weise senkenden Legierungselemente eine zu schnelle Abkühlung zu verhindern. Derartige schon in der Form martensitische Kolbenringe bieten aber dafür den Vorteil, daß der Martensit beständiger ist und bei den heute in Brennkraftmaschinen üblichen Temperaturen und Laufzeiten nicht zerfällt. Der Gehalt an nicht karbidbildenden Legierungsbestandteilen bestimmt sich in an sich bekannter Weise durch die bei Kolbenringen normalerweise auftretenden Abkühlungsverhältnisse, d. h. durch die Wandstärke oder den Querschnitt des Gußstückes; diese Wandstärke ist so gering, daß auch schon ein verhältnismäßig niedriger Gehalt an austenitbildenden Legierungselementen genügt, um bei Abkühlung in der Form llartensit zu erzeugen. Entgegen der früheren Annahme der Fachwelt, wonach ein durch Legieren erzeugter Martensit nur für Gegenstände größerer Wandstärke zu verwenden war, hat es sich gezeigt, daß der martensitische Kolbenring gemäß der Erfindung bei sehr guten Laufeigenschaften, hoher Verschleißfestigkeit und guter Bearbeitbarkeit, d. h. ohne Karbidbildung, -eine sehr hohe Wärmebeständigkeit aufweist. Es erscheint zweckmäßig, Ringe, die beispielsweise geschlitzt sind und selbstspannend sein sollen, nicht thermisch zu spannen, da bei den relativ hohen Spanntemperaturen von 5oo bis 6oo° die Gefahr besteht, daß das erstrebte martensitische Gefüge zerfällt. Es ist besser, solche Ringe in der bekannten Weise mechanisch, z. B. durch Hämmern, zu spannen oder den Rohling wie üblich oval zu gießen und dann ein entsprechendes Stück herauszuschneiden, so daß er beim Zusammendrücken die Kreisform annimmt.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH: An den Stellen der größten thermischen Belastung, z. B. als oberster Ring oder auch als Schutzring in Dieselmotoren eingebauter gegossener Kolbenring, dadurch gekennzeichnet, daß er durch geeignete Gattierung bzw. Legierung und dem dußstückquerschnitt angepaßte Abkühlung mit bereits im Gußzustand erzeugtem martensitischem Gefüge hergestellt ist. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschriften Nr. 304 126, 65o 603; . französische Patentschrift 11r. 768 673 und Züsatzpatentschrift Nr. 47 659; schweizerische Patentschrift Nr. 159 987; Ragatz, »Die Edelstähle«, 1934, S.324; Werkstoffhandbuch Stahl und Eisen, vom November 1937, Blatt L 11.-2, L I5-2 und 3; Zeitschrift »Die Gießerei«, vom 26. März 1937, S. 149 ff.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG98156D DE755034C (de) | 1938-06-28 | 1938-06-28 | Kolbenring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DEG98156D DE755034C (de) | 1938-06-28 | 1938-06-28 | Kolbenring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE755034C true DE755034C (de) | 1953-01-05 |
Family
ID=7140816
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DEG98156D Expired DE755034C (de) | 1938-06-28 | 1938-06-28 | Kolbenring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE755034C (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3212214A1 (de) * | 1981-04-02 | 1982-10-28 | Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokyo | Kolbenring |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE304126C (de) * | ||||
CH159987A (de) * | 1931-02-13 | 1933-02-15 | Krupp Ag | Chromgusseisen-Legierung. |
FR768673A (fr) * | 1932-10-01 | 1934-08-10 | Schichau F Gmbh | Matière d'usinage résistant à l'usure pour la fabrication de chemises intérieures de cylindres pour divers moteurs |
FR47659E (fr) * | 1936-08-26 | 1937-06-16 | Schichau F Gmbh | Matière d'usinage résistant à l'usure pour la fabrication de chemises intérieures de cylindres pour divers moteurs |
DE650603C (de) * | 1932-10-02 | 1937-09-27 | Schichau G M B H F | Verschleissfestes Gusseisen fuer die Herstellung von Dichtungsorganen fuer Brennkraftmaschinen fuer feste, staubfoermige Brennstoffe |
-
1938
- 1938-06-28 DE DEG98156D patent/DE755034C/de not_active Expired
Patent Citations (5)
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