DE2036495A1

DE2036495A1 - Kolbenring und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE2036495A1
Application number: DE19702036495
Authority: DE
Inventors: Kouichi Kamio Iizuka (Japan). P
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1969-08-15
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1971-02-25
Also published as: DE2036495B2; US3762010A; FR2058022A5; GB1263012A; US3661402A

Description

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Lüdenscheid,■den 22. Juli 1970-4 A 70144

Anmelderin: Firma Nippon Piston Ring Kabushiki Kaisha 1-18,2-chome, Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku Tokyo, Japan

Kolbenring und Verfahren zur Herstellung desselben

Die Erfindung betrifft einen Kolbenring aus einem Ringkörper aus Gußeisen oder Stahl, in dessen Lauffläche eine Umfangsnut mit einer Gleitmittelfüllung vorgesehen ist.

Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verringerung der Abnutzung und Riefenbildung an einem Kolbenring in einem Verbrennungsmotor für hohe Dauergeschwindigkeit und hohe Belastbarkeit.

Es ist bereits bekannt, die Gleitfläche eines Kolbenrings mit einer Chrombeschichtung zu versehen. Eine derartige Elektroplattierung mit Chrom führt zu einer schlechten Schmierung im Betrieb, so daß unerwünschte Erscheinungen wie Fressen, Riefenbildung und andere Abnutzungen auftreten können. Zur Behebung dieses Mangels hat man Ringnuten in der Gleitfläche von chromplattierten Kolbenringen angebracht und diese Ringnuten mit Eisenoxid und Kohlenstoffpulver sowie Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Bindemittel gefüllt. Diese Gleitmittelfüllung mit Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Hauptbestandteil des Bindemittels wird bei höherer Temperatur oberhalb 570⁰C gesintert. Dadurch wird die Härte der Hartchromschicht verringert, so daß die günstigen Eigenschaften der Chromschicht nicht zur Auswirkung kommen können. Bspw."hat eine Chromschicht unmittelbar nach der Elektroplattierung eine Viekershärte zwischen 85>O und 1 000 HV. Im Hin- j blick auf die Abnutzung und Ripfenbildung .Im Batrieb sollte die ι

Härte des Kolbenrings mindestens 700 HV betragen«, Jedoch nimmt die Härte durch die, Sinterung der genannten GleitmittelfUllung ab. Wenn die Sinterung bei einer Temperatur von etwa 570⁰C erfolgt, stellt sich eine Härte von 650 HV im günstigsten Fall ein. Damit kann die Chromschicht nicht in dem gewünschten Umfang wirksam werden, was noch im einzelnen erläutert wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Kolbenrings, der auch nach einer Sinterbehandlung für eine Gleitmittelfüllung eine hohe Härte behält.Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lauffläche eine Co-W-Beschichtung aufweist. Die Härte einer elektroplattieren Co-W-Schicht nimmt mit Erhöhung der Sintertemperatur sogar zu, so daß der Kolbenring nach der Erfindung außerordentlich günstige Lauf eigenschaften hat«, Die GIe itmitt elf Ullung stellt eine ausreichende Schmierung im Betrieb sicher«. Die Lauffläche hat dagegen eine sehr hohe Härte, so daß der Kolbenring für hohe Dauerbelastungen in Hochleistungsverbrennungsmotoren j geeignet ist.

In weiterer Ausbildung schlägt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings, wo die Gleitmittelfüllung aus Eisenoxid und Kohlenstoffpulver mit Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Bindemittel wärmegesintert wird, vor, wonach vor Einbringung der Gleitmittelfüllung in die Umfangsnut eine Co-W-Elektrop!attierung der Lauffläche erfolgt und zusammen mit der nachfolgenden Sinterung der Gleitmittelfüllung eine Wärmebehandlung der Co-W-Beschichtung zur Erhöhung der Härte durchgeführt wird.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, welche darstellen?

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Kolbenring nach

der Erfindungj
Fig, 2 SchaubiMer sur Erläuterimg der Härteänderung auf·=

gruüd einer Wärmebehandlung für Verschiedene

Fig.

-3-

Schichten auf der Lauffläche und 3 Schaubilder zur Erläuterung der Abnutzung und Riefenbildung an einem Kolbenring für verschiedene Beschichtungen.

Nach Fig. 1 ist ein Ringkörper 1 aus Gußeisen oder Gußstahl auf der Gleitfläche 2 mit einer Ringnut 3 versehen. Dieselbe ist mit einer Gleitmittelfüllung 4 aus Eisenoxid und/oder Kohlenstoffpulver sowie Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Bindemittel gefüllt. Die Gleitfläche 2 ist mit einer Co-W-Elektroplattierungsschioht 5 versehen.

Fig. 2 gibt die Änderung der Härte der Plattierungsschicht in Abhängigkeit von der Temperatur der Wärmebehandlung an. Auf der Abszisse ist die Temperatur der Wärmebehandlung in ⁰C angegeben, auf der Ordinate die Vickershärte in kg/mm . Die Kurve A gibt die Härte einer Chromschicht an. Man erkennt, daß bei einer Sintertemperatur von 57O⁰C für eine übliche Gleitmittelfüllung die Härte der Chromochicht auf 650 HV herabgesetzt wird. Damit können sich die günstigen Abnutzungseigenschaften einer Chromplattierungsschicht nicht mehr auswirken. Die Kurve B gilt für eine Co-W-Beschichtung'. Man erkennt, daß die Härte fortwährend entsprechend der Erhöhung der Sintertemperatur ansteigt. Der Abriebwiderstand ist bereits für eine vergleichsweise niedrige Sintertemperatur so gut wie bei einer Chrombeschichtung.

Fig. 3 gibt Abnutzungskurven an, und zwar die Kurve A für eine Chrombeschichtung eines Kolbenrings und die Kurve B für eine Co-W-Beschichtung eines Kolbenrings. Danach ist der Abriebwiderstand eines Kolbenrings nach der Erfindung wesentlich besser als bei einem herkömmlichen Kolbenring. Die Sintertemperatur erlaubt eine genaue Einstellung der Härte der Co-W-Beschichtung auf den gewünschten Wert. Die Gleitmittelfüllung stellt jeweils die erforderliche Schmierung sicher, so daß der Kolbenring nach der Erfindung in Verbrennungsmotoren

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mit hoher Drehzahl und hoher Leistung eingesetzt werden kann.

Die Co-W-Elektroplattierungslösung enthält als Hauptbestandteile wasserlösliches Natriumwolframat. und Kobaltsulfat sowie außerdem einen wasserlöslichen Elektrolyten aus einem weinsauren Salz. Die Elektroplattierung erfolgt bei einer Badtemperatur zwischen 50 und 80⁰C, einem pH-Wert zwischen 7,0 und 8,0 und einer Stromdichte zwischen 1 und 10 A/dm .

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Claims

Paten tan »s ρ r. üche

1.JKolbenring aus einem Ringkörper aus Gußeisen oder Stahl, in dessen Lauffläche eine Umfangsnut mit einer Gleitmittelfüllung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (5) eine Co-W-Beschichtung aufweist.

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2. Verfahren zur Herstellung eines Kolbenrings nach Anspruch 1, wo die Gleitmittelfüllung aus Eisenoxid und Kohlenstoffpulver mit Wasserglas oder einem wärmehärtbaren Kunststoff als Binde- · mittel wärmegesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor Einbringung der Gleitmittelfüllung in die Umfangsnut eine Co-W-Elektroplattierung der Lauffläche erfolgt und daß zusammen mit der nachfolgenden Sinterung der Gleitmittelfüllung eine Wärmebehandlung der Co-W-Beschichtung zur Erhöhung der Härte durchgeführt wird.

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