DD208830A5

DD208830A5 - Verfahren zur stickstoff-aufkohlung von metallringen

Info

Publication number: DD208830A5
Application number: DD82246084A
Authority: DD
Inventors: Norman Tommis
Original assignee: Ae Plc
Priority date: 1981-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1984-04-11
Also published as: CS244917B2; US4531985A; AU554451B2; ES8605047A1; BR8207278A; TR22003A; DE3245689C3; YU277882A; GB2112025A; DE3245689C2; GB2112025B; AR229485A1; KR890001030B1; DE3245689A1; IT1155387B; IN157758B; JPS58189369A; CA1207642A; IT8224766A1; AU9153682A

Abstract

Metallring von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt, der mit seiner Radial-Aussenflaeche und seinen Seitflaechen in einem aus mehreren Ringen gebildeten Stapeel mit aneinander anliegenden Seitenflaechen in einer Kammer behandelt wird. Die Kammer ist evakuiert und mit einer Gasmischung von einem Kohlenstoffgas und einem Stickstoffgas bei einer Temperatur zwischen 450 Grad C und 650 Grad C gefuellt. Das Verhaeltnis(in Volumen-%) der Gase verhaelt sich zwischen 25:75 und 75:25. Die Stickstoff-Kohlenstoff-Gasmischung wirktsowohl auf die Radial-Aussenflaechen der gestapelten Ringe wie auch auf die Seitenflaechen der Ringe ein. Wenn die Ringe maschinell fertigbearbeitet sind, bevor sie gasbehandelt werdwn, sind diese gebrauchsfaehig sobald sie aus der Kammer entkommen werden. die Stickstoff-Aufkohlungs-Behandlung vermindert den Verschleiss der behandelten Oberflaechen. Die Ringe sind als Kolbenringe und als Dichtungsringe benutzbar.

Description

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Verfahren zur Stickstoff-Aufkohlung von Metallringen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nitro-Aufkohlung von Metallringen von im allgemeinen rechteckigem Querschnitt, die zum Gebrauch als Kolbenringe oder Dichtungsringe bestimmt sind, bei dem ein Stapel von sich gegenseitig berührenden Ringen gebildet und der Stapel von Ringen der Nitro-Aufkohlung unterzogen wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Kolbenringe und Dichtungsringe werden aus Stahl oder Gußeisen hergestellt und weisen im allgemeinen einen rechteckigen Querschnitt auf. Der Ring ist eingesetzt in eine Ringnut, über welche er mit seiner Radial-AußenfIache übersteht und Kontakt mit einer Gegen-Wirkungsfläche hat, beispielsweise einem Gußeisen-Zylinder. Zwei sich radial erstreckende Oberflächen (im folgenden "Seiten" genannt) wirken mit den Wandungen der Ringnut während der Gleitbewegung zusammen. Daher sind sowohl die Radial-AußenfIachen als auch die Seiten dem Verschleiß ausgesetzt.

Es sind verschiedene Techniken zur Herabsetzung dieses Verschleißes bekannt, um die Lebensdauer der Ringe zu verlängern, und man hat besondere Aufmerksamkeit der Aufgabe gewidmet, den Verschleiß der Radial-Außenflachen und der damit zusammenwirkenden Zylinderflächen zu verringern. Die Anforderungen an die Maschinen-Lebensdauer erfordern in aller Regel nicht nur die Verringerung des Verschleißes der Radial-Außenf lachen, sondern auch die Verringerung des Verschleißes

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der Seiten und der mit diesen zusammenwirkenden Nutenwandungen.

Ein bekanntes Verfahren zur Verringerung des Verschleißes der Radial-Außenflachen besteht im Eintauchen der Ringe in eine Natrium- und Kaliumsalze enthaltende Stickstoff-Kohlenstoff -SaIzbadlösung von einer Temperatur um 400 ⁰C. Bei einem derartigen Stickstoff-Äufkohlungsverfahren werden bei Eingen aus Stahl und allen Gußeisensorten, z. B. Graugußsorten mit karbidischen, martensitischen, bainitischen und kuge !graphit ischen (sphärolithisches Gußeisen) Bestandteilen, Stickstoff und Kohlenstoff gleichzeitig innerhalb der Oberflächen verteilt und bilden eine gehärtete Oberflächenschicht.

Die GB-PS 1 576 143 offenbart ein Verfahren zur Salzbad-Stickstoff-Aufkohlung der Oberflächen von Kolbenringen oder Dichtungsringen aus Sintermetall. Die Ringe werden dabei in einem Stapel (oder Bündel) in der Weise in das Salzbad eingesetzt, daß die Seiten der Hinge unter dem Druck einer Gewichtsbelastung untereinander in Kontakt stehen. Dies ist notwendig, weil sich die Ringe verwerfen und ihre Ebenheit verlieren, wenn die Ringe voneinander getrennt behandelt werden, was im Ergebnis zeitaufwendig und kostspielig ist. Das bekannte Salzbadverfahren ist zeitraubend und unsauber.

Ein alternatives Verfahren besteht in einer Ohrom-Auflage, bei dem die Ringe wiederum in einem geschlossenen Stapel mit ihren Seitenflächen in Kontakt stehen und die Radial-Außenflächen mittels bekannter Verfahrensweisen mit Chrom plattiert werden. Um zu vermeiden, daß beim Ohrom-Auflageverfah-

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ren die Hinge durch Brückenbildung verbunden werden, müssen die Kanten zwischen den Seiten- und den Radial-Außenflächen mit einer Fase versehen werden. Dies ist in Fig. 1 gezeigt, die ein Mikro-Foto eines Querschnitt-Teils eines Kolbenrings des Eckbereichs zwischen der ßadial-Außenfläche und der Ringseitenfläche des Ringes darstellt.

Bei dem bekannten Verfahren werden nur die Radial-Außenflächen mit einer Chromschicht versehen, .wie aus u'ig. 1 ersichtlich ist. Um die Seiten mit Chrom zu plattieren, bedarf es eines nachgeschalteten Verfahrens, was relativ kostspielig ist. Die abgefasten Kanten der Ringe verstärken das Durchsickern von öl entlang den Radial-Außenflachen und erhöhen ' den Ölverbrauch, was die Verringerung der Dichtungswirkung zwischen Ring und Zylinder und ein stärkeres Durchblasen zur Folge hat. Deshalb sind derartige Kanten-Abfasungen nicht wünschenswert. Außerdem erweichen derartige Chrom-Auflagen zunehmend bei Temperaturen über 250 ⁰C bis 300 ⁰C, was nachteilig ist. Schließlich erfordert die Chrom-Auflage noch die Durchführung einer Fertigbearbeitung, zumindest einen Läpp-Vorgang, was zusätzlich die Kosten erhöht·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Stickstoff-Aufkohlung von Metallringen von rechteckigem Querschnitt, die zum Gebrauch als Kolbenringe oder Dichtungsringe bestimmt sind.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächenbehandlung der Metallringe in Form einer Gasbehandlung durchzuführen.

Erfindungsgemäß wird ein Stapel von sich gegenseitig berührenden Ringen gebildet und der Stapel von Ringen in eine Kammer eingesetzt, aus welcher die Luft evakuiert und die mit einer gasförmigen Mischung eines kohlenstoffhaltigen Gases und eines stickstoffhaltigen Gases im Verhältnis von 25 : 75 bis 75 : 25 (Volumen-%) gefüllt ist, und in der bei einer Temperatur zwischen 450 ⁰C und 650 ⁰C die Stickstoff-Aufkohlung der Radial-Außenflächen und der Seiten der Ringe erfolgt.

Es wurde gefunden, daß die Stickstoff-Aufkohlung in Form der Gasbehandlung nicht nur auf die Radial-Außenflächen der Ringe einwirkt, sondern auch auf sich im Stapel berührende Seitenflächen der Ringe. Damit ergibt sich eine auf diese drei Oberflächen wirkende Härtebehandlung, durch welche deren Verschleißfestigkeit erheblich erhöht wird.

Das stickstoffhaltige Gas ist erfindungsgemäß Ammoniakgas und das kohlenstoffhaltige Gas ein exothermes Kohlenwasserstoff-

Vorzugsweise beträgt das Verhältnis der Gasmischung 50 : 50 (Volumen-%) oder 60 : 40 (Volumen-%).

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Die Hinge werden vor dem Stapeln maschinell fertig bearbeitet, so daß sie nach der Stickstoff-Aufkohlung gebrauchsfertig sind. Bevorzugt werden die Ringe mit geöffneten Lücken gestapelt.

Die Zeitdauer der Stickstoffaufkohlung ist erfindungsgemäß so bemessen, daß die Gesarattiefe der Stickstoff-Aufkohlung der Oberflächen der Ringe zwischen 0,015 und 0,3 mm beträgt.

Ein weiterer wichtiger Gegenstand der Erfindung ist ein Kolbenring für einen Motor oder Kompressor oder ein Dichtungsring für einen Schockabsorber, der nach dem erfindungsgemäßen Stickstoff-Aufkohlungsverfahren hergestellt ist.

Ferner besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung bei einem Metallri'ng von rechteckigem Querschnitt, der zum Gebrauch als Kolbenring oder als Dichtungsring bestimmt ist, noch darin, daß der Ring an seiner Radial-Außenflache und an den Seiten durch Stickstoff-Aufkohlung gehärtet und vor dem Härten maschinell gebrauchsfertig bearbeitet ist.

Im folgenden sind Verfahrensbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben und anhand der Pig. 2 näher erläutert, die ein Mikro-Foto eines Querschnitt-Teils eines Kolbenringes des Eckbereichs zwischen der Radial-AußenfIache des Ringes und der Seitenflächen des Ringes darstellt.

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Ein Kolbenring ist vorbereitet und maschinell fertigbearbeitet v/on rechteckigem Querschnitt und er weist eine Lücke auf, so daß der Ring zuei freie Enden besitzt. Wenn der Kolbenring in Funktion ist, steht die Radial-Außenflache in Gleitkontakt mit der Zylinderujandung der Maschine und die beiden Seitenflächen befinden sich in Kontakt mit den Wandungen der Ringnut des Kolbens, in die der Ring eingesetzt ist» Der Kolbenring kann auch als "Schienen"- oder Profil-Ring zur Verwendung als Ölabstreifring oder auch als Kopfring (z.B. als Abschlußring des Aufsatzes bei einem zusammengesetzten Kolben), insbesondere als oberer Kompressionsring ausgebildet sein.

Der Ring kann auch aus einem geeigneten Eisenwerkstoff bestehen, der sich befriedigend durch Stickstoff-Aufkohlung behandeln läßt und seine Härte beibehält, und der außerdem seine Feder- und Widerstandskraft behält, wenn 'er in die Maschine eingesetzt und in Betrieb ist. Zwei derartige geeignete Werkstoffe sind hochkarbidhaltiges Gußeisen und Stahl. Zum Beispiel enthält ein geeigneter Stahl 0,47 % Kohlenstoff, 0,25 % Silizium, 0,75 % Mangan, 0,55 % Nickel, 1,0 % Chrom, 1,0 % Molybdän, 0,1 % Vanadium, Rest Eisen (alles in Gewichts%), der durch Härten und Anlassen eine Härte uon 450-500 HV erhält.

Eine Anzahl uon maschinell fertigbearbeiteten Ringen wird mittels einer Einspannvorrichtung zu einem Stapel (unter Druck) so zusammengefaßt, daß die Seiten der Ringe untereinander in Kontakt und die Lücken geöffnet sind. Dadurch ist sichergestellt, daß die Ringe wahrend der nachfolgenden Operationen eben und unv/erzerrt aneinander anliegen.

Darauf wird der Stapel uon Ringen in eine Kammer eingesetzt» aus der die Luft ev/akuiert wird. Darauf wird Stickstoffgas, insbesondere Ammoniakgas, und ein Kohlenstoffgas,

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insbesondere ein exothermisches Kohlenwasserstoffgas» bei einer Temperatur zwischen 450° C und 650 C in die Kammer geleitet. Das Uolumenverhältnis der beiden Gase, Stickstoffgas und Kohlenstoffgas kann sich zwischen 25:75 bis 75:25 bewegen; Versuche mit Ammoniakgas und exothermischem Kohlenwasserstoff gas haben gezeigt, daß ein Volumenverhältnis von 50:50 oder 60:40 zu den besten Resultaten führt.

Das Behandlungsgas bestreicht die Radial-Außenflachen der gestapelten Ringe und dringt zwischen die einzelnen Ringe ein, so daß es auch die Seiten der Ringe erreicht. Der Kohlenstoff und der Stickstoff diffundieren von den Oberflächen in das Ringmaterial und bewirken eine "f "-Schicht zwischen zwei und zehn Mikrometer Dicke, in welcher sich die Gas-Infusion ausbreitet. Für ein bestimmtes Material hängt die Gesamttiefe des Eindringens won der Zeitdauer ab, während welcher die Gase einwirken, und diese kann entsprechend bemessen werden; zum Beispiel ergibt sich für eine reine J Schichtdicke won 5 Mikrometer eine totale Eindringtiefe von 0,1 mm bis 0,3 mm. Dadurch ist eine Oberflächenhärte uon 700 bis 800 HU erzielbar, welche zur Härte des Grundmaterials hin progressiv abnimmt. Diese Härte bleibt dauernd erhalten, wenn die ausgesetzt werden.

erhalten, wenn die Ringe darauf Temperaturen bis 600 C

Nach der Behandlung wird der Stapel aus der Kammer genommen und die Ringe werden voneinander getrennt. Dies ist ohne Schwierigkeiten möglich, und die Ringe sind danach ohne jede weitere Behandlung bereit zum Einbau. Die Kolbenringe werden ebenso hergestellt wie die Kompressionsringe oder die Ölabstreifringe. Die Behandlungsweise ist schnell und sauber und sie besteht in einer einmaligen Behandlung pro Ring, der zugleich an drei Oberflächen gehärtet wird.

Ein Teil-Querschnitt eines fertigen Ringes ist aus Fig.2

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ersichtlich. Es ist zu erkennen, daß die stickstoff-aufgekohlte Oberfläche sich über die Radial-Außenflache 10 und die Seitenfläche 11 erstreckt. Ferner ist erkennbar, daß die Kante zwischen diesen beiden Flächen einen scharfen rechten Winkel bildet.

Ausführungsbeispiel

Im folgenden sind zwei Verfahrensbeispiele zur weiteren Erläuterung beschrieben:

Beispiel 1

Ein Kolbenring aus einem hochkarbidhaltigen Stahl wurde mittels des beschriebenen Verfahrens bei einer Temperatur von 550 ⁰C stickstoff-aufgekohlt. Bei einem Versuch wurde der Kolbenring der Stickstoff-Aufkohlung nach der Erfindung während eines Zeitraumes ausgesetzt, so daß eine totale Eindringtiefe von 0,10 mm und ein Verbund mit der reinen Härte-Oberflächenschicht " J " von 0,005 mm erreicht wurde. Die Oberflächenschicht hatte eine Härte von 700 bis 800 HVM.

Eine typische Härte-Eindringtiefen-Kurve für einen derartigen Kolbenring zeigt folgenden Verlauf: ,

,(HVM)

0,05 0,10 0,15 0,20 Eindringtiefe (mm)

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In einem V/ersuch wurden Kolbenringe, die nach der Erfindung behandelt ujurden, als obere Kompressionsringe in eine Zwei-Liter-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Nach Ausbau zeigten die Ringe keine Abnutzung und hatten ein zufriedenstellendes Aussehen. Im Gegensatz hierzu waren die chrombeschichteten Kolbenringe, die uiie oben beschrieben und in Fig. 1 dargestellt behandelt waren, abgenutzt und unbrauchbar. Deshalb war man schon früher dazu übergegangen, flammgehärtete molybdän-aufgespritzte Ringe zu verwenden, die kostspielig und schwierig herzustellen sind.

Die erfindungsgemäß stickstoff-aufgekohlten Kolbenringe, wie oben im Beispiel 1 beschrieben, wurden mit den chrombeschichteten Kolbenringen dadurch verglichen, daß die stickstoff-aufgekohlten Ringe in die oberen Kolbenringnuten in den Zylindern 1 und 3 eines 4-Zylinder Benzin-Motors eingesetzt wurden, während die/ chrombeschichteten Ringe in die oberen Kolbenringnuten der Zylinder 2 und 4 eingesetzt waren.

Nach 50.000 engl. Meilen Fahrweg waren folgende Ergebnisse festzustellen:

ZyI. Ober- Ringseite Nutseite Radial- Max. No. flächen- Verschleiß Verschleiß Außenseite Bohrung

behänd- Verschleiß Uerschleiß

^lun5 (maxiQ-⁴) (max10~⁴) (max10"^A)

1	N.C.	0,25	0,104	1,65	,63
2	Chrom	0,61	0,12	1,9	,51
3	N.C.	0,18	0,11	2.03	,51
4	Chrom	0,76	0,12	1,9	,63

N.C. = stickstoff-aufgekohlter Ring an den Radial-Außen-

flächen und Seitenflächen, wie oben beschrieben. Chrom = chrombeschichteter Ring an den Radial-Außenflachen, nicht jedoch an den Seitenflächen.

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Der Kolbenring nach dem Beispiel 1 behält den Elastizitätsmodul und die Härte des Grundmaterials unbeeinflußt von der Oberflächenbehandlung bei. Der Ermüdungswiderstand wird um ungefähr 10 % verbessert. Obwohl der erfindungsgemäß entsprechend Beispiel 1 behandelte Kolbenring etwas spröder ist als ein unbehandelter Ring, behält er selbst bei starker Verdrehung oder Spreizung die erforderliche Mindest-Zug- und Biegefestigkeit be.i» wie dies bei einem unbehandelten Ring der Fall ist,

Beispiel 2

Ein Kolbenring aus Stahl mit folgender Zusammensetzung (Gewichts^) wurde zur Behandlung vorbereitet:

Kohlenstoff 0,74 %

Silizium 0,25 %

Mangan 0,75 %

Nickel 0,55 %

Chrom 1,0%

Molybdän 1,0 %

Vanadium 0,1 % Rest Eisen

Der Kolbenring wurde gehärtet und angelassen zu einem Härtegrad von 450 bis 500 HU und dann stickstoff-aufgekohlt wie beschrieben. Bei dem Beispiel war der Kolbenring den 5tickstoff-Kohlenstoff-Gasen eine solche Zeitdauer ausgesetzt, daß eine totale Eindringtiefe uon 0,015 bis 0,020 mm und ein Verbund mit der reinen Härte-Oberflächenschicht ¹¹ f " uon 0,005 bis 0,008 erreicht wurde. Die Oberflächenschicht hatte eine Härte uon 800 HVM.

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Eine typische Härte-Eindringtiefen-Kurv/e für einen derartigen Kolbenring zeigt folgenden Verlauf:

l^vii k r onärts

0.05 · 0.10 0.15 0.20 eindringtiefe (mm)

0.2S

Die nach der Erfindung behandelten Kolbenringe wurden als obere Kompressionsringe in eine Zujei-Liter-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingebaut. Nach Ausbau zeigten die Ringe keine Abnutzung und hatten ein zufriedenstellendes Aussehen. Im Gegensatz hierzu waren die chrombeschichteten Kolbenringe, die wie oben beschrieben und in Fig. 1 dargestellt behandelt waren, abgenutzt und unbrauchbar. Deshalb war man schon früher dazu übergegangen, flammgehärtete molybdän-aufgespritzte Ringe zu.verwenden, die kostspielig und schwierig herzustellen sind.

Die erfindungsgemäß stickstoff-aufgekohlten Kolbenringe, wie im Beispiel 2 beschrieben, wurden mit: den chrombeschichteten Kolbenringen dadurch verglichen, daß die stickstoff-aufgekohlten Ringe in die oberen Kolbenringnuten in den Zylindern 1 und 3 eines 4-Zylinder Benzin-Motors eingesetzt wurden, während die chrombeschichteten Ringe in die oberen Kolbenringnuten der Zylinder 2 und 4 eingesetzt waren.

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(Mach 180 Stunden (entsprechend etwa 15.000 engl .Meilen unter Hochgeschiuindigkeits-Testbedingungen) waren die fol genden Ergebnisse festzustellen:

ZyI.Ober- Ringseite Nutseite Radial- Max.

No. flächen- Verschleiß Verschleiß Außenseite Bohrung

behänd- Uerschleiß Verschleiß

^lung (maxi CT*) (_max 10'⁴) (max 10"^A) (max 10"^A)

1	N.C.	0,013	0,10	0,025	0,08
2	Chrom	0,051	0,10	0,051	G,15
3	N.C.	0,025	0,08	0,025	0,13
4	Chrom	0,08	0,08	0,038	0.18

N.C. = stickstoff-aufgekohlter Ring an den Radial-Außenflächen und Seitenflächen, uie oben beschrieben.

Chrom = chrombeschichteter Ring an den Radial-Außenflachen, jedoch nicht an den Seitenflächen.

Der Kolbenring nach dem Beispiel 2 behält seine Federung und lüandanpressung bei den Betriebstemperaturen im oberen Ringnutbereich. Der Verlust an Federung und Wandanpressung im Spalt nach Einschließen in eine Buchse mit einem dem Ringdurchmesser entsprechenden Bohrungsdurchmesser und einer Erwärmung auf 350 C für die Dauer won 6 Stunden und Abkühlung in der Buchse betrug 5,5 %. Der Vergleich mit Martensit enthaltenden sphärolithischen Grauguß-Ringen (nicht stickstof f -auf gekohlt ) zeigt einen Verlust von 7 bis 10 %, und sogar 15 % oder mehr bei Ringen aus einem mittel-phosphorhaltigen Grauguß (nicht stickstoff-aufgekohlt).

Wie sich aus den vorstehend beschriebenen Versuchsbeispielen 1 und 2 ergibt, war der Verschleiß der Radial-Außenflachen der stickstoff-aufgekohlten Ringe in etwa vergleichbar mit dem der chrombeschichteten Ringe, während

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der Verschleiß der Seitenflächen erheblich geringer war als bei den chrornbeschichteten Ringen. Es ist daher zu beachten, daß diese erhöhte Verschleißfestigkeit in einem einzigen Behandlungsschritt erreicht werden kann. Diese Verminderung des Verschleißes verbessert die Dichtwirkung der Ringe und verlängert deren Lebensdauer, weil die Verbesserung der Zugfestigkeit einhergeht mit der Verringerung des seitlichen Verschleißes und damit auch der Bruchneigung, wie ferner auch die Neigung zum Durchblasen vermindert wird.

Die Radial-Außenflachen der stickstoff-aufgekohlten Ringe weisen einen höheren Verschleißwiderstand gegenüber den vergleichbaren Flächen von chrombeschichteten Ringen auf« Dies ist auf eine höhere Warmfestigkeit der stickstoffaufgekohlten Oberflächen bei Temperaturen zwischen 250 C und 300 C und ferner darauf zurückzuführen, daß das Schmieröl die glatten Chromflächen weniger gut benetzt als die stickstoff-aufgekohlten Oberflächen, welche eine durch die Graphitplättchen bedingte Porosität aufweisen, die als Schmierölspeicher wirken.

Es soll ferner hervorgehoben werden, daß das oben beschriebene und aus Fig. 2 ersichtliche Stickstoff-Aufkohlungsverfahren zum Härten der Ring-Oberflächen bei allen Formen von Kolbenringen angewendet werden kann» ob es sich um Ölabstreifringe, Zwischen-Kompressionsringe, jede Form von Dichtungsringen oder Dichtungsringen für Schock-Absorber handelt.

Wenn das erfindungsgemäße Verfahren der Stickstoff-Aufkohlung auf Kolbenringe aus Stahl angewendet wird, so kann die Breite der Ringe auf etwa einen Millimeter - oder weniger - verringert werden, weil der verminderte Ver-

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schleiß der Seitenflächen auch die Bruchneigung erheblich reduziert. Bei Ringen vom Schienen-Typ bewirkt die Stickstoff-Aufkohlung nach der Erfindung wegen der höheren Verschleißfestigkeit der Seitenflächen auch eine Verringerung des Verschleißes zwischen Ring und Expander bei Ölabstreifring-Kombinationen, und sie ergibt ferner eine Verminderung der Kantenkräfte innerhalb des Schienenprofils gegenüber dem Expander.

Claims

1. Verfahren zur Stickstoff-Aufkohlung von Metallringen von rechteckigem Querschnitt, die zum Gebrauch als Kolbenringe oder Dichtungsringe bestimmt sind, bei dem ein Stapel von Ringen der Nitro-Aufkohlung unterzogen wird, gekennzeichnet dadurch, daß der Stapel von Ringen in eine Kammer eingesetzt wird, aus welcher die Luft evakuiert und die dann mit einer gasförmigen Mischung eines kohlenstoffhaltigen Gases und eines stickstoffhaltigen Gases im Verhältnis von 25 : 75 bis 75 ; 25 (Volumen-%) gefüllt wird, wobei mit einer Temperatur zwischen 450 ⁰G und 650 die Stickstoff-Aufkohlung der radialen Außenflächen und .der Seiten der Ringe durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das stickstoffhaltige Gas ein Ammoniakgas und das kohlenstoffhaltige Gas ein exothermes Kohlenwasserstoffgas ist,

3. Verfahren nach Punkt 1 oder Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis der Gasmischung 50 : 50 (VoIumen-%) oder 60 : 40 (Volumen-%) beträgt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Ringe vor dem Stapeln maschinell fertigbearbeitet werden, so daß sie nach der Stickstoff-Aufkohlung gebrauchsfertig sind.

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5. Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 4 in Anwendung auf Ringe mit einer Lücke, die als Kolbenringe

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ausgebildet sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Ringe mit geöffneten Lücken gestapelt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Punkte 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Zeitdauer der Stickstoff-Aufkohlung so bemessen ist, daß die Gesamt-Tiefe der Stickstoff-Aufkohlung der Oberflächen der Ringe zwischen 0,015 und 0,3 mm beträgt.

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Verfahren zur Stiokstoff-Aufkohlung von Metallringen

Erfindungsanspruch

7. Kolbenring für einen Motor oder Kompressor oder Dichtungsring für einen Schock—Absorber, gekennzeichnet dadurch, daß sie hergestellt, werden nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Punkt 1 bis 6.

8. Ring nach Punkt 7 von rechteckigem Querschnitt, gekennzeichnet dadurch, daß der Ring eine Radial-Außenflache hat und an den Seiten durch Stickstoff-Aufkohlung gehärtet und vor dem Härten maschinell gebrauchsfertxg bearbeitet ist.

9. Ring nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Tiefe der Stickstoff-Aufkohlung zwischen 0,015 und 0,3 mm liegt,

10. Ring nach den Punkten 8 oder 9, gekennzeichnet dadurch, daß der Ring aus Gußeisen oder Stahl besteht.

Hierzu ι Saite Zetchnungtn