DE973065C

DE973065C - Pulvermischung fuer Dichtungsringe und Herstellung der Ringe

Info

Publication number: DE973065C
Application number: DEG1602A
Authority: DE
Inventors: Alois Dr Gabriel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-04-09
Filing date: 1950-04-09
Publication date: 1959-11-26

Description

Pulvermischung für Dichtungsringe und Herstellung der Ringe Die Erfindung bezieht sich auf den Werkstoff für einen durch Sintern herzustellenden Dichtungsring, insbesondere einen geschlitzten, selbstfedernden Dichtungsring, z. B. Kolbenring. Sie betrifft weiterhin ein Herstellungsverfahren für diese Ringe.
Zur Abdichtung von Kolben aller Art in Verbrennungskraftmaschinen, Pumpen od. dgl. verwendete Dichtungsringe werden in der Regel durch Vergießen von Gußeisen in Einzel- oder Büchsenguß, auch Schleuderguß, hergestellt. Man verwendet für solche Kolbenringe auch Sinterkörper auf pulvermetallurgischer Eisenbasis, wobei der Mischung ein oder mehrere Schwermetalle, vorzugsweise Blei, zugesetzt wurden. Die Herstellung ging meist so vor sich, daß eine Nach- und Wärmebehandlung vorgenommen wurde. Auch versuchte man, die Sinterkörper durch Kaltpressen oder durch eine mehrfache Sinterung zu vergüten. Eine bemerkenswerte Steigerung der Festigkeit konnte hierbei nicht erzielt werden. Beispielsweise wurden Sinterrohlinge durch Schmieden, Pressen oder Walzen bei Drücken von 3 t/cm2, vorzugsweise 5-6 t/cm2, und einer Temperatur von 8oo bis rooo° C nachbehandelt. Auch ließen die für solche Ringe erforderlichen guten Laufeigenschaften zu wünschen übrig.
Durch den verwendeten Bleizusatz zwischen 2,7 und 5 °% neigen solche Ringe zum Schmieren und Fressen, was wesentliche Nachteile durch Zerstörung der Maschinenteile und Ausfall der Maschine zur Folge hat. Es konnte auch keine ausreichende Notlaufeigenschaft bei kurzzeitigem Trockenlauf erzielt werden.
Es wurde nun gefunden, daß sich diese Mängel beheben lassen, wenn das Sintergut für die Ringe als Beimischung zum Eisen neben gegebenenfalls anderen Schwermetallen noch etwa i bis 2 0/, Kupfer, maximal etwa o,i 0% Blei und mindestens i,i 0/, Kohlenstoff (Graphit) in der Pulvermischung aufweist. Hierbei soll die Mischung möglichst frei von Mangan und Schwefel sein. Vorzügliche Ergebnisse werden erreicht, wenn die Pulvermischung etwa i bis 2 0% Kupfer, etwa 1,2 0/, Kohlenstoff und etwa o,oi bis 0,05 % Blei enthält. Zur Erhöhung der Wärmefestigkeit kann Molybdän beigemischt werden, vorzugsweise etwa o,2 bis 0,5 0/,. Ferner kann man zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit noch Phosphor zugeben. Diese Beimischung soll 0,4 bis i,o0/, betragen. Die Zusätze können auch als Legierungsbestandteile, z. B. als Ferrophosphor, zugegeben werden.
Der Kohlenstoffgehalt ist so gewählt, daß der fertige Rohling mit seinem analysierten C-Wert bei etwa o,9 0/, und mehr liegt und durch geeignete Warmbehandlung ein möglichst perlitisches Gefüge mit möglichst geringen freien Ferritanteilen aufweist. Es hat sich gezeigt, daß die gemäß der Erfindung gemachten Zusätze die günstigsten Auswirkungen auf die Lauf- und Gleiteigenschaften des Dichtungsringes und auch auf die Verschleißfestigkeit ausüben Durch die geringen Beimischungen an Blei verlieren die Dichtungsringe die schädlichen Einflüsse, wie Schmieren und Fressen bei der gleitenden Reibung.
Der abgegrenzte Bleigehalt wirkt sich auf der anderen Seite dahin aus, daß die Biege- und Zerreißfestigkeit etwa 50 0/, höher liegt als die des gleichen, gleichbehandelten Werkstoffes ohne Bleizusatz. Der bestimmte Kupfergehalt dient zur Bildung einer günstigen Lauffläche. Die Kohlenstoffbeimischung in der Höhe von etwa 1,20/, ergibt eine Tangentialspannung der zugeschnittenen Ringe, die die Herstellung von Unrundringen ohne thermische Nachbehandlung ermöglicht.
Die Dichtungsringe gemäß der Erfindung werden vorteilhaft in der Weise hergestellt, daß man das Pulvergut nach genügend guter Mischung zunächst preßt, wobei ein Höchstmaß an Verdichtung anzustreben ist (mindestens etwa 1o t/cm2). Hierauf erfolgt der Sintervorgang bei Temperaturen von mindestens etwa iioo° C, vorzugsweise bei etwa 115o° C, und etwa 2o :Minuten Dauer. Der gesinterte Ring wird danach kalt verdichtet mit einem Druck, der ebenfalls mindestens io t/cml erreichen soll. Der so erzielte Rohling kann durch entsprechende und bekannte Wärmebehandlungen zu einem Werkstoff veredelt werden, der den gewünschten technologischen Eigenschaften für Dichtungsringe nicht nur entspricht, sondern überlegen ist und vor allem gute Laufeigenschaften aufweist.

Claims

PA.TENT'ANSPRÜCHE: i. Die Verwendung einer Pulvermischung, bestehend aus Eisen mit mindestens i,i 0/, Kohlenstoff, i,o bis-2,o"[, Kupfer und bis o,i % Blei, als Sintergut für durch Brikettieren, Sintern und Verdichten herzustellende Dichtungsringe, insbesondere solche zum Abdichten von Kolben, wobei der fertige Rohling einen analysierten Wert von etwa o,90/, C aufweist.
2. Die Verwendung einer Pulvermischung, bestehend aus Eisen mit etwa i,20/, Kohlenstoff, i,o bis 2,o % Kupfer und o,oi bis o,o5 0/, Blei, für den Zweck nach Anspruch i.
3. Die Verwendung einer im Anspruch 2 genannten Pulvermischung, die den Kohlenstoff in Form von Graphit enthält, für den Zweck nach Anspruch i.
4. Die Verwendung einer in einem der Ansprüche i bis 3 genannten Pulvermischung, die jedoch noch Molybdän, vorzugsweise o,2 bis o,5 0/, Molybdän, enthält, für den Zweck nach Anspruch i.
5. Die Verwendung einer in einem der Ansprüche i bis 4 genannten Pulvermischung, die jedoch noch 0,4 bis 10/, Phosphor enthält, für den Zweck nach Anspruch i.
6. Verfahren zur Herstellung von Dichtungsringen aus der in einem der Ansprüche i bis 5 genannten Pulvermischung, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgut mit einem Höchstmaß an Verdichtung mindestens bis io t/cm2 brikettiert wird, worauf eine Sinterung bei Temperaturen von mindestens etwa iioo° C, vorzugsweise etwa 115o° C, erfolgt und die so gewonnenen Ringe unter starker Pressung kalt verdichtet werden, vornehmlich mit einem Druck von mehr als io t/cm2.
7. Verfahren zur Herstellung von unrunden Dichtungsringen aus der in einem der Ansprüche i bis 5 genannten Pulvermischung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischgut mit etwa 1,2 0/, Kohlenstoff verwendet und in dem Ring nach Brikettieren, Sintern und Kaltverdichten lediglich ein Ringstück ausgeschnitten wird, wobei eine thermische Nachbehandlung entfällt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 705 886, 747 930; britische Patentschrift Nr. 538 227; Kieffer-Hotop, Pulvermetallurgie und Sinterwerkstoffe, 1943, S. 45, 121, 122, 193, 205; Sintereisen und Sinterstahl, 1948, S. 222 bis 224, 381, 382, 398 bis 405, 516, 528 bis 532, 537 Piwowarsky, Hochwertiges Gußeisen, 1942, S. 945 bis 947, 955; Metallwirtschaft, November 1940, Heft 44, S. 979; Spezial Report Nr. 38 des Iron and Steel Institute, 1947