NL9202300A - Werkwijze voor het voeren van zuigerringen door spuiten onder warmte. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het voeren van zuigerringen door spuiten onder warmte.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het voeren van zuigerringen door spuiten onder warmte, waarbij gébruik wordt gemaakt van verschillende materialen. Deze werkwijze geeft een verlaging van de kosten voor het aanbrengen van de voering en houdt de gemiddelde eigenschappen van de voering constant.

Een békende werkwijze voor het voeren van zuigerringen door spuiten onder warmte maakt gébruik van draden van 99,9% zuiver molybdeen, welke door respectieve aoetyleen-zuurstofVlamrnsn worden gesmolten. Bij deze werkwijze worden druppels gesmolten molybdeen gespoten tegen de buitenste contactvlakken van de zuigerringen, welke vlakken een temperatuur hebben, die betrekkelijk laag is in vergelijking tot die van de druppels nadat deze de buitenste contactvlakken hébben bereikt. Als transportmiddel wordt daarbij perslucht gébruikt. De binding tussen de druppels en het buitenste contactvlak van een zuigerring wordt langs mechanische weg bewerkstelligd en wel bij het stollen van de druppels op het geribde buitenste contactvlak als gevolg van de hoge spanningsconcentratie tijdens het stollen.

Af gezien van de hoge kosten van deze werkwijze, waarbij alleen molybdeen wordt gébruikt, blijkt de uiteindelijke voeringlaag betrekkelijk zwak te zijn als gevolg van de omstandigheid, dat de verbinding tussen opeenvolgende voeringlagen plaatsvindt in oxyde-rijke overgangsgebieden. Hierdoor treden gemakkelijk scheuren in de voering cp en breken daarvan gemakkelijk spanen af, wanneer de zuigerring aan mechanische spanningen wordt onderworpen. De samenhang van de voering bij molybdeen wordt aangetast door de hoge bedrij fstemperaturen van de zich dicht bij de verbrandingskamer bevindende zuigerring en wel in hoofdzaak door het aanzienlijke verschil in warmte-uitzettingscoëffi-ciënt tussen molybdeen en het basismetaal in de ij zerlegering, welk verschil verantwoordelijk is voor de reeds genoemde scheurvorming onder belasting.

Voorts is deze met draden werkende werkwijze minder goed bruikbaar bij een combinatie van verschillende materialen.

Bij een andere békende werkwijze wordt materiaal in poedervorm verspoten. Deze werkwijze maakt een combinatie van materialen mogelijk, doch is zeer kostbaar, en wel in hoofdzaak in geval van het spuiten door middel van een plasmaboog.

De uitvinding beoogt daarom een goedkope werkwijze voor het aanbrengen van een voering op zuigerringen door spuiten onder warmte te verschaffen, waarbij een voering wordt verkregen, die bestand is tegen scheurvorming en afbreken van stukjes, wanneer deze aan hoge mechanische spanningen wordt onderworpen.

Een ander oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het aanbrengen van een voering op zuigerringen door spuiten onder warmte, welke een grotere flexibiliteit verschaft bij het werken met een combinatie van verschillende materialen en daardoor de mogelijkheid biedt tot het verwezenlijken van verschillende eigenschappen.

De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het aanbrengen van een voering op een zuigerring door verspuiten onder warmte, waarbij eerst een reeks zuigerveren onderling vast op een steunorgaan wordt cpgespannen, zodanig dat de buitenste contactvlakken ervan tezamen een cilindrisch oppervlak begrenzen, en waarbij vervolgens tenminste één molybdeendraad en tenminste één draad van een zachter metallurgisch bindmateriaal door een acetyleen-zuurstofvlam worden gesmolten tot een massa druppels, die ongeveer 30-60% molybdeen bevat en voor de rest uit bindmateriaal bestaat, welke druppelmassa progressief en continu door middel van een gasstrocm onder druk over het gehele cilindrische oppervlak van het steunorgaan wordt gespoten, een en ander zodanig dat het cilindrische oppervlak integraal met de druppelmassa wordt gevoerd in tenminste één laag, terwijl het cilindrische oppervlak tijdens het spuiten wordt onderworpen aan een draaibeweging rond zijn geometrische as, tegelijk met een translatie-beweging rond deze geometrische as, waarbij schroeflijnvormige, het gehele cilindrische oppervlak bestrijkende spuitbanen worden beschreven.

De uitvinding wordt hieronder aan de hand van de tekening nader toegelicht.

Fig. 1 is een langsdoorsnede door een gedeelte van een in een cilinder werkzame, van zuigerringen voorziene zuiger, waarbij de druk van de aanwezige gassen met een pijl zijn aangegeven; en toont voorts een doorsnede op grotere schaal door een detail betreffende een der zuigerringen, waarvan met name de voering op het buitenste contactoppervlak is te zien; fig. 2 toont cp schematische wijze het volgens de uitvinding bespuiten van de zuigerringen onder toepassing van voedingsdraden en fig. 3 toont een doorsnede op grotere schaal door een gedeelte van een zuigerring, waarvan het buitenste contactoppervlak van een voering is voorzien.

In fig. 1 is met 1 een drietal zuigerringen aangegeven, die gemonteerd zijn op een heen en weer gaande zuiger P en die tijdens het verbrandingsproces dicht aanliggen tegen de binnenwand van een cilinder C. Elke zuigerring 1 heeft een buitenste contactvlak la, dat voorzien is van een niet aarihechtende anti-slijtvoering, die de zuigerringen 1 beschermen, wanneer deze tijdens de verbrandingsfase aan een hoge druk en temperatuur worden onderworpen.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt het buitenste contactvlak la van elke zuigerring 1 eerst door middel van een machinale bewerking, voorzien van een ringvormige groef in het midden van het buitenamtréksvlak van de zuigerring, welke groef in een later stadium met het voeringmateriaal wordt gevuld totdat de diameter van het buitenste contactvlak la van de zuigerring 1 weer is hersteld.

Volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de voeringlaag aan de buitenzijde van het buitenste contactvlak la aangebracht en wordt dus de diameter ter plaatse van deze voering vergroot, en wel totdat een voeringlaag is verkregen met een zodanige ring-breedte, dat na het uitvoeren van een eindbewerking een voeringdikte van 2-7% van de basisbreedte van de zuigerring is verkregen.

Op een steunorgaan 2 (zie fig. 2) zijn - in de lengterichting daarvan naast elkaar - een aantal zuigerringen 1 met behulp van vast-houdorganen zoals bouten en moeren opgespannen. De zuigerringen zijn daarbij zo opgespannen, dat zij geen onderlinge verplaatsingen kunnen uitvoeren, terwijl zij gezamenlijk een cilinderoppervlak vormen, dat een draaibeweging rond een door het midden van het stel ringen gaande, met de geometrische as van het steunorgaan 2 samenvallende as uitvoert alsook een translatiebeweging in de richting van die geometrische as.

Op een zékere afstand van het steunorgaan 2 bevinden zich twee gas-uitstroommordstukken 3, die tegelijkertijd via hun respectieve inlaatcpeningen a, b met zuurstof en acetyleen worden gevoed ter vorming van een vlam die de bij het onderhavige spuitproces gébruikte chemische elementen kan doen smelten. De gas-uitstrocmmondstufcken 3 zijn elk voorzien van een gasregeling door variatie van de percentages zuurstof en acetyleen in de vlam. Naast de gassen, die aan de mondstukken 3 worden toegevoerd ter vorming van de hierboven genoemde smeltvlam, ontvangt elk mondstuk 3 via een derde en vierde inlaat c respectievelijk d de te smelten en in de voering van de zuigerringen 1 te gébruiken chemische elementen, alsmede een hoeveelheid perslucht, die de druppels van elk gesmolten chemisch element via een uitlaat "s” van elk mondstuk 3 naar het buitenste cantactvlak van het cilindrische oppervlak van het steunorgaan 2 leidt.

In een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt de voering verkregen door het gelijktijdig onder warmte verspuiten van twee chemische elementen, die verschillend zijn doch dezelfde concentratie hébben en die aan de mondstukken 3 worden toegevoerd, en daardoor heen worden geleid in de vorm van van rollen 4 kanende draden.

In de beschreven voorkeursuitvoering bestaat een der in de voering gébruikte elementen uit 99,9% zuiver molybdeen, dat verantwoordelijk is voor de anti-slijt- en anti-hechteigenschappen van de voering. Het andere element wordt gevormd door roestvrij staal. Dit element, dat een kleinere hardheid heeft in vergelijking tot molybdeen, is verantwoordelijk voor de metallurgische hechting van molybdeen aan het buitenste contactvlak la van de zuigerringen 1 en voor de cohesie tussen de verscheidene opeenvolgende voeringlagen. Voor elke gébruikte voedingsdraad heeft de acetyleen-zuurstofvlam een specifieke instelling, welke wordt verkregen door een adequate verhouding tussen de hoeveelheden zuurstof en acetyleen, welke wordt bepaald door het smeltpunt van elk element in de samenstelling van de voedingsdraden.

Roestvrij staal, dat een lager smeltpunt heeft, leidt tot een betere metallurgische hechting, waardoor de weerstand tegen scheuren in de voering onder mechanische belasting wordt verhoogd, alsook de verbinding met het basismetaal van de zuigerring 1 wordt verbeterd en de cohesie tussen de verspoten deeltjes wordt vergroot. De hechting van de voering aan het basismetaal is in hoofdzaak metallurgisch van aard. Bij deze hechting zal het in druppelvorm op het buitenste contactvlak van de zuigerringen gespoten molybdeen bij contact met dit oppervlak gaan stollen en vindt aldus een verankering plaats met het van tevoren bewerkstelligde geribde oppervlak van het basismetaal.

Volgens de onderhavige uitvirding wordt de voering verkregen onder toepassing van een legering van molybdeen en roestvrij staal, waarbij een verbeterde hechting van het molybdeen aan het buitenste contactvlak la van de zuigerringen wordt verkregen en daarmede de weerstand tegen scheuren en breuk onder de hoge tenperaturen, waaraan de zuigerringen 1 in de dichte nabijheid van de verbrandingskamer worden blootgesteld, wordt gegarandeerd.

Het spuiten vindt zonder onderbreking plaats in een vooraf bepaald aantal bewegingscycli van het steunorgaan 2, totdat het buitenste contactvlak la van elke zuigerring 1 qp het steunorgaan 2 een homogene en continue voering van molybdeery'roestvrij staal van de hiervoor beschreven ringbreedte heeft verkregen.

Overeenkomstig de onderhavige oplossing wordt de voering verkregen door het tegelijkertijd verspuiten van molybdeen en roestvrij-staal, qp plaatsen die in de lengterichting over de gehele lengte van het steunorgaan 2 uiteenliggen zodanig, dat over het cilinderoppervlak van het steunorgaan 2 als gevolg van de draaibewegingen en translatie-bewegingen van het steunorgaan 2 ten opzichte van de uitstrocaranand-stukken 3 schroeflij nvormige banen door het verspuiten van de gesmolten druppels worden beschreven.

Roestvrij staal garandeert niet alleen de hechting van molybdeen aan het basismetaal van het buitenste contactvlak la van elke zuigerring 1, doch bevordert ook de onderlinge hechting van de molybdeen-druppels.

Elke draadrol 4 heeft zijn eigen voedingssnelheid bij het betreffende uitstroommondstuk 3, welke snelheid wordt bepaald overeenkomstig de concentratie, die voor elk in de voering gébruikt element vereist is.

De rotatiesnelheid van het steunorgaan 2 wordt voorts proportioneel gehouden ten opzichte van de voedingssnelheid van de de gas-uitstrocmmondstukken 3 voedende draadrollen 4, welke bepaald wordt naar het aantal lagen en de ringdikte van elke langs metallurgische weg op het buitenste contactvlak la van élke zuigerring 1 hechtende voeringlaag. De draaisnelheid van het steunorgaan 2 ten opzichte van de draaisnelheid van elke draadrol 4 kan bijvoorbeeld nul zijn.

Na beëindigen van het spuiten van de molybdeen/roestvrij -staallegering op het cilindrische oppervlak wordt elke zuigerring 1 aan zijn buitenste contactvlak la machinaal bewerkt cm het loopvlak ervan de gewenste afwerking te geven.

Claims (4)

1. Werkwijze voor het aaiibrengen van een voering op een zuigerring door verspuiten onder warmte, waarbij eerst een reeks zuigerveren onderling vast op een steunorgaan wordt opgespannen, zodanig dat de buitenste contactvlakken ervan tezamen een cilindrisch oppervlak begrenzen, met het kenmerk, dat tenminste één molybdeendraad en tenminste één draad van een zachter metallurgisch bindmateriaal door een acetyleen-zuurstofvlam worden gesmolten tot een massa druppels, die ongeveer 30-60% molybdeen bevat en voor de rest uit bindmateriaal bestaat, welke druppel massa progressief en continu door middel van een gasstroam onder druk over het gehele cilindrische oppervlak van het steunorgaan wordt gespoten, een en ander zodanig dat het cilindrische oppervlak integraal met de druppelmassa wordt gevoerd in tenminste één laag, terwijl het cilindrische oppervlak tijdens het spuiten wordt onderworpen aan een draaibeweging rond zijn geometrische as, tegelijk met een translatiebeweging rond deze geometrische as, waarbij schroeflijnvormige, het gehele cilindrische oppervlak bestrijkende spuitbanen worden beschreven.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het metallurgische bindmateriaal roestvrij staal is.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de massa druppels uit gelijke hoeveelheden molybdeen en roestvrij staal bestaat.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de voering van het buitenste contactvlak van de zuigerringen een einddikte heeft, die 2-7% van de ringbreedte bedraagt.