DE814683C

DE814683C - Kolbenringe aus Sintermaterial

Info

Publication number: DE814683C
Application number: DEP7483D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Kraemer
Original assignee: NOLEIKO NORDDEUTSCHE LEICHTMET
Current assignee: NOLEIKO NORDDEUTSCHE LEICHTMET
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1951-09-24

Description

Kolbenringe aus Sintermaterial Die Kolbenringe für Kolben der Brennkraftmaschinen werden im allgemeinen aus Grauguß angefertigt. Es sind auch schon Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Kolbenringen benutzt worden. Ferner wurde bereits dazu übergegangen, die Kolbenringe aus gesintertem pulverförmigen Leichtmetall herzustellen, das Zusätze an Schwermetallen hoher Schmelztemperatur enthält. Um dem KolbenringeineholieGleitfä higkeitundausreichende Elastizität zu verleihen, wurde z. B. von einem "1luniinitimpulver ausgegangen, dem Magnesium, 13er@ llium Lithitini, Silicium, Kupfer, Nickel, Chrom, Kobalt, Titan, Mangan, Wolfram und andere Schwermetalle in Pulverform und feiner Korngröße beigemischt waren. Das Gemisch wurde alsdann unter hohem Preßdruck bei entsprechend hoher Formtemperatur zur Sinterung gebracht.
Durch die Anwendung der Sinterverfahren werden die Schwierigkeiten umgangen, die sich beim Schmelz- und Gießverfahren der Anfertigung von Kolbenringen entgegenstellen.
Die Erfindung bezieht sich auf derartige aus Sintermetall oder allgemein aus Sinterpulver gewonnene Kolbenringe für Kolben von Brennkraftmaschinen und besteht darin, sowohl die Verteilung als auch die Anordnung bzw. die Zusammensetzung der metallischen Sintermassen so zu wählen, daß an den mechanisch am höchsten beanspruchten Stellen selbst bei hohen Temperaturen die beste Federung und ausreichende Festigkeit sowie die erforderlichen Gleiteigenschaften und ein anerkannt guter Verschleißwiderstand gewährleistet sind. Erreicht ist dies dadurch, daß ein mit Chrom, Nickel, Molybdän, Zinn, Silber, Zink, Bronze oder auch Graphit in Pulverform gemischtes Metallpulver, vorzugsweise Eisenpulver, an bestimmten Stellen des Ringes gehäuft oder geschichtet am Umfang oder im Innern angeordnet wird. Um beispielsweise die erforderliche Federung zu erzielen und die notwendige Festigkeit zu gewährleisten, werden aus den vorerwähnten Metallpulvern entsprechend ausgewählte Metalle an der der Ringstoßstelle diametral gegenüberliegenden Stelle und seitlich davon so angeordnet, daß die Menge der dem Grundwerkstoff zugesetzten Metallpulver in Richtung zur Stoßstelle hin allmählich abnimmt.
Um insbesondere die Gleiteigenschaften und den Verschleißwiderstand wesentlich zu verbessern, werden Graphit, Zinn, Silber, Messing, Bronze, Kupfer, Blei o. dgl. an sich bekannte Metalle in Pulverform dem Grundmetall beigemischt. Vorteilhaft wird hierbei von einer Dosierung der zugesetzten Pulvermengen Gebrauch gemacht, die sich nach der Größe der Beanspruchungen und dem Umfang, in dem die vorerwähnten Eigenschaften vorhanden sein müssen, richtet.
Mitunter erweist es sich als notwendig, Ringe herzustellen, die in ihrer Zusammensetzung aus Metallpulverschichten bestehen, so daß z. B. die Flanken und der äußere Umfang des Ringes bestimmte Zusätze enthalten, die eine ausreichende Gewähr für gute Gleiteigenschaften geben, während der mittlere Querschnitt bzw. die innenliegenden Teile des Ringes aus einer Metallpulvermischung bestehen, die bei hoher Temperatur eine gute Elastizität verbürgt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die jeweilige Schichtstärke nach der Größe der Beanspruchung abgestuft ist. So wird der dem Ringstoß gegenüberliegende Materialanteil, der für die Elastizität maßgeblich ist, dichter geschichtet sein als in der Nähe des Ringstoßes. Es können aber auch an dieser Stelle Metallmischungen vorgesehen werden und dabei verschieden starke Schichten mit verschieden großen spez. Mengen an Zusatzmetallen in Pulverform in der Schicht vorhanden sein. Die Schichtung erfolgt entweder parallel zur ideellen Achse des Ringes, die durch den -Mittelpunkt desselben gelegt erscheint, oder auch quer dazu, und zwar derart, daß auch hier die Flanken oben und unten eine gute Laufschicht und in der Mitte eine Seele erhalten, die dem Ring die erforderlichen Gleiteigenschaften auf der Zylinderwand verleiht.
Entsprechend der Verteilung und Anordnung der zusätzlichen Pulver sind auch die Herstellungsverfahren verschieden.
Eine Möglichkeit, derartige aus Sinterwerkstoff bestehende Ringe herzustellen, besteht darin, zunächst einen geschlossenen Ring aus dem Pulvergemisch vorzupressen, bei dem die verschiedenen Metallpulver schichtweise direkt in die zylindrische Form eingebracht und unter Druck gesintert werden. Die Metallpulvergemische können jedoch auch auf einer Fläche in der jeweils erforderlichen Dichte ausgestreut, dann mit einem Bindemittel in an sich bekannter Weise gemischt und alsdann von der Masse Scheiben, Streifen oder Ringe abgetrennt werden, die der ringförmigen Preßform angepaßt sind.
Die Abbildungen stellen Ausführungsbeispiele dar.
Ein Kolbenring a nach Abb. i besteht aus einem Metallpulvergemisch,das einem Sintervorgangunterworfen wird und so zusammengesetzt ist, daß die Menge der Zusätze an Nickel, Chrom, Vanadium und anderen derartigen Metallen in Pulverform an dem der Stoßstelle der Ringenden gegenüberliegenden Ringteil c am dichtesten ist, während sie allmählich nach der Stoßstelle hin abnimmt.
Die Abb. 2 zeigt einen Ring a, an dessen Rand Metallpulverteilchen b eingelagert sind, die zur Verbesserung der Laufeigenschaften des Kolbens dienen.
Die Abb. 3 ist eine Vereinigung der Anordnung der Zusatzmetallpulverteilchen b und c entsprechend der Verteilung nach Abb. i und 2. Eine Ringausführung, wie sie die Abb. 4 erkennen läßt, stellt eine schichtweise Anordnung der Metallpulverteilchen dar, wobei die einzelnen verschiedenen Schichten sich sowohl hinsichtlich der Dichte der Zusatzteilchen als auch bezüglich deren Menge und ver-. schiedenen Art derselben auszeichnen. Die Schichten sind mit d und e bezeichnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolbenringe aus Sintermaterial, gekennzeichnet durch eine Verteilung bzw. Zusammensetzung von vorzugsweise metallischen Sinterstoffen derart, daß die Verteilung der Pulver an Zusatzstoffen an den mechanisch und thermisch am höchsten beanspruchten Stellen am größten ist und dort gehäuft oder geschichtet vorgesehen sein kann.
2. Kolbenringe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an den hochbeanspruchten Stellen des Ringes Metallpulver aus Chrom, Nickel, Vanadin o. dgl. pulverisierten Stoffen dem Eisenpulver zugesetzt sind.
3. Kolbenringe nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am äußeren Umfang des Ringes aus vorzugsweise Eisenpulver, Zinn, Silber, Zink, Bronze, Kupfer, Messing oder auch Graphit dem Grundmetall beigemischt sind.
4. Kolbenringe nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pulveranhäufung an der dem Ringstoß diametral gegenüberliegenden Stelle des Ringes vorgesehen ist und von da aus nach dem Ringstoß zu in ihrer Dichte abnimmt.
5. Kolbenringe nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine schichtenweise Verteilung verschiedenartig zusammengesetzter Pulver zur Herstellung des Ringes in der zur Ringachse senkrecht verlaufenden Ebene vorgesehen ist.
6. Verfahren zur Herstellung des Ringes ' nach den Ansprüchen r bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß schichtweise in eine Ringform eingepreßte Pulvermassen, vorzugsweise Metallpulver, unter Anwendung von Druck und I erhöhter Temperatur gesintert werden. Verfahren zur Herstellung von Kolben ringen nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedenartig zusammengesetzte Metallpulver auf einer Fläche schichtweise ausgestreut werden, alsdann von der Masse Scheiben, Streifen oder Ringe abgetrennt und schließlich in eine Preßform eingebracht werden.