DD142225A1 - Verfahren zum beschichten der oberflaechen von ventilen fuer brennkraftmaschinen - Google Patents
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von Ventilober·» flächen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten der Oberflächen von Ventilen für Brennkraft« maschinen mittels eines in flüssiger Porm auf die Oberfläche aufbringbarenj heißkorrosionsbeständigen Panzerungsmaterialse
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Aus der DE-PS 944 642 ist bereits ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem das Ventil mit den zu überziehenden Oöer« flächenbereichen in eine Schmelze aus heißkorrosionsbestän·"* digem Material getaucht wird·
Abgesehen von der Tatsache s daß bei diesem Verfahren nach dem Eintauchen in die Schmelze eine lange Zeit erfordernde Wärmediffusionsbehandlung nötig ist,, um eine ausreichende Haftung des Überzugsmaterials zu gewährleisten, lassen sich mit diesem Verfahren lediglich gegen Heißkorrosion schützende Überzüge gleichmäßiger Dicke schaffen*
324 -2·* Berlin,d.2.1»6.1979
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Hochbeanspruchte Ventile erfordern jedoch in bestimmten Bereichen s wie z«B* dem Vent ils it ab ere ich*, noch eine Beschich« tung mit Panzerungsmaterial in einer wesentlich, größeren Schichtdicke, dehe. mit einer Dicke von 2 bis 3 ram, wohingegen für die übrigens gegen Eeißkorrosion zu schützenden Oberflächenbereiche eine Schichtdicke im vu-Bereich ausreicht
Zur Aufbringung dieser Panaerungsschich'ten ist es üblich§ daa Panzerungsmaterial j das auch noch bei Temperaturen über 773 K (500 0C) eine große Härte und Verschleißfestigkeit aufweist, nach dem Plasmarc·^ oder Argonarc-Verfahren -aufzu« bringen» .
Dabei ergeben sich jedoch, insbesondere bei Ventilen mit nehmender Größe f Schwierigkeiten, da die hohen Temperaturen, bei denen das Panzerungsmaterial in flüssiger Phase auf den kälteren Grundwerkstoff aufgebracht wird, zu hohen Eigen·» spannungen in der Panzerung führen© Diese Eigenspannungen, die durch Spannungsarmglühen nicht beseitigt werden können (wegen der sehr hoch liegenden Warmstreckgrenzen von Grund-* und Panzerungsmaterial), erzeugen bei Überlagerung ferti«· gunge«·* oder betriebsbedingter Zusatsspannungen Risse in der Panzerung* Außerdem sind bei den bisherigen halbautomat!« sehen. Panzerungsverfahren Fehlstellen in der Schweiß zone nicht auszuschließen,, 00 daß trotz eingehender zerstörungsfreier Qualitätskontrollen einzelne Ventile mit äußerlich nicht sichtbaren Fehlstellen zum Einsät2 kommen, die im Motorbe« trieb zu Ausbrüchen in- der Panzerung mit beträchtlichen Folgeschäden am Motor führen könnenö .
i2flJ^4-'3 - Berlinid.21.6.1979
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Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten der Oberflächen von Ventilen für Brennkraftmaschinen so auszubilden, das hochqualitative Beschichtungen mit hoher Arbeitsproduktivität und einfachen Mitteln ermöglicht,
Darlegung des Wesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein auch für automatischen Betrieb geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten der Oberflächen von Ventilen für Brennkraftmaschinen mittels eines in flüssiger Form auf die Oberfläche aufbringbaren, heißkorrosionsbeständigen Panzerungsmaterials zu schaffen, bei dem das Ventil in einem Arbeitsgang mit Panzerungsmaterial unterschiedlicher Stärke beaufschlagt werden kann und Eigenspannungen und Fehlstellen mit Sicherheit ausgeschlossen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß verfahrensseitig dadurch gelöst, daß das Ventil in seinem Sitzbereich mit einer umlaufenden Rille versehen wird, an seinen zu beschichtenden Oberflächenbereichen von einem aus einem Topfteil und einem Deckelteil bestehenden Schmelztiegel umschlossen wird, deren Innenkonturen der Außenform des beschichteten Ventils entsprechen, zwischen Deckelteil und Ventil zumindest unter Auffüllung des durch die Rille gebildeten Hohlraumes granulatförmiges Panzerungsmaterial eingebracht wird, das Deckelteil im Topfteil in axialer Richtung frei beweglich angeordnet ist und sämtliche Bestandteile in Vakuum auf eine Temperatur gebracht werden, bei der sich das granulatförniige PanKerungsmaterial verflüssigt und unter der Gewichtskraft des aufschwimmenden Deckelteils in den zwischen Deckelteil und Topfteil und den zwischen Deckelteil und Ventil gebildeten Kingspalten aufsteigt« .
11324 -4·« ΒθΓΐ±η,<ϊ.21·β*1979
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Man erzielt mit dieser Maßnahme. unter völligem Ausschluß von zu Eigenspannungen führenden Differenztemperaturen und Fehlstellen infolge von Bearbeitungsmängeln oder Gaseinschlüssen eine Beschichtung des Ventils mit zur Panzerung und gegen Heißkorrosion geeigneten S.chiehtdicken·
Vorzugsweise wird als granulatförmiges Panzerungsmaterial eine Legierung·verwendet, deren Bestandteile in folgendein prozentualen Bereich liegen? Kohlenstoff 0,75, Silizium 4?25» Chrom 13 ~ 20, nickel 70, Eisen 4»75t Bor 3 (handelsübliche Bezeichnung "Colmonoy 6")e Diese Legierung gewährleistet zum einen im Yentilsitzbereich auch bei hohen Batriebstempe«* raturen eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit und zum anderen in den übrigen Oberflächenbereichen eine gute Beständigkeit gegen Hoi-ßkorrosion«
Vorrichtungsseitig ist vorgesehen, daß das unbeschichtete, an seinem-Sitzbereich eine umlaufende Rille aufweisende Ventil,, in den Schmelztiegel einsetzbar ist, der aus einem •Topfteil und einem Deckelteil besteht9 der im Topfteil mit einer konischen Außenfläche an einer konischen Innenfläche im Topfteil unter Bildung eines konischen Ringspalts einsetzbar ist und Topfteil und Dackelteil mit ihren Innenkon« türen einen Raum umschließen, der der Außenform des fertig beschichteten- Ventils entsprichts wobei das Deckelteil eine vom Ventilschaft durchsetzte zentrale Öffnung aufweist©
Dabei ist es zweckmäßig, daß auf dem Deckelteil ein. Gewicht anordbar ist©
Berlin,d.21.6.1979 WP P01L/211 324 55 034 25
Die Erfindung soll nachstehend an e inem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen?
Pigeli einen Halbschnitt durch die Vorrichtung vor der Erhitzung und
Pig* 2ϊ einen Halbschnitt durch die Vorrichtung nach ' Erhitzung auf Schmelztemperatur*
In Figo 1 ist ein aus einein Topfteil 3 und einem Deckelteil 4 bestehender Schmelztiegel 5 dargestellt, in dem aufrechtste-* hend ein Ventil 1 angeordnet ist«. Das Ventil· 1 durchsetzt mit seinem Schaftteil eine zentrale Öffnung im Deckelteil 4 und hat in seinem Sitzbereich eine umlaufende Rille 2 ausgebildet© Das Deckelteil 4 hat eine konische Außenfläche 9» mit der es an einer konisch nach außen sich erweiternden Innenfläche 10 des Topfteils 3 unter Bildung eines Riiigspaltes 8 zur Auflage kommt«, Deckelteil 4 und Topfteil 3 umschließen einen ßaums dessen Innenkonturen der Außenform des fertig beschichteten Ventils 1 entsprechen. Am Deckelteil 4 ist ein Gewicht (nicht dargestellt) angeordnete
Zur Aufbringung des Panzerungsmaterials 6 und zur Beschieb». · tung der weiteren Oberflächenbereiche wird in die Rille 2 granulatförmiges Panzerungsmaterial' 6 auf ITickelbasis (vorzugsweise eine legierung mit dem EandeIsnamen "Colmonoy 6") gefüllt, auf das das mit dem Gewicht beschwerte Deckelteil 4 zu liegen kommt©
- 6 « Berlin,d.21·6.1979 ?/P F01L/211 324 55 034 25
Hach-Erzeugung eines Vakuums (10*" bis 10r\ Torr) werden sämtliche Teile auf eine Temperatur (1313 K) gebracht f. bei der sich das granulatförmige Panzerungsmaterial 6 (Colmonoy 6). verflüssigt imd das Deckelteil 4 unter der Gewichtskraft . nach unten sinkt,.wobei"das verflüssigte Panzerungsmaterial 6 .in die.-Ringspalte. 7 und 8 aufsteigt "(Pig· 2). Unter dem Druck der sich in diesen Ringspalten 7 und 8 einstellenden Schmelzflüssigkeitssäule und infolge von Kapillarwirkung füllen sich sämtliche zwischen Ventil 1 "und Schmelztiegel 5 gebildeten Hohlräume, auch der waschen Sellerboden und Schmelztiegel'5 befindliche Spalte Die Dicke des Spaltes ergibt sich durch Rauhtiegen der bearbeiteten Ventiloberfläche, die im yU-Bereich liegt und zur Beschichtung gegen Heißkor» rosion -ausreichte Zur Erzielung einer größeren Schichtdicke können-jedoch auch Maßnahmen· vorgesehen, werden, durch die die Ventiloberfläche au den Innenflächen der Schmelztiegelteile in einem definierten Abstand gehalten werden, wie zeB? HaI-" terungseinrichtungen für Ventil 1 und Deckelteil 4 oder Anordnung von Abstandshaltemitteln zwischen der Ventilober*-. fläche und den Innenwänden des Schmelztiegels 5* .
Im Ventilsitzbereich hingegen wird der von der Rille 2 gebildete Hohlraum ausgefüllt und ergibt die für die Panzerung des Sitsbereiches erforderliche'Schichtdicke, die mehrere Millimeter betragen kann»
Das Grundmaterial.des Ventils 1 (beispielsweise χ 45 Cr Si 9) und das. Panzerungsmaterial 6" verbinden sich wälirend einer Haltezeit von 15 bis 30 Minuten bei gleicher-Temperatur in einer duktilen Diffusionszone»
11324 -7~ Berlln,.d-,2i.-6.1979
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Nach dem Abkühlen ist der gesamte Bereich des Ventiltellers, der im Motorbetrieb einer Heißkorrosion ausgesetzt ist? mit einer Schutzschicht aus korrosionsbeständigem Panzerungsinaterial 6 überzogen und der Ventilsitz ohne verbleibende Eigenspannungen gepanzerte
tDas Panzerungs- und Beschichtungsverfahren .kann in einem be« heizbaren Vkuumofen durchgeführt werden, der in einem zeitlich gesteiiorten Zyklus vollautomatisch betrieben werden kann*
Claims (1)
- «J 2 4 -.8 - Berlin,da21β6«1979, WP F01L/211 324 B5 034 25Erf^dungsaiisgruch . ' .© Verfahren zum Beschichten der Oberflächen yon Ventilen für Brennkraftmaschinen mittels eines in flüssiger Form auf die Oberfläche aufbringbaren„ heißkorrosionsbeständi« gen Pansernngsriiaterialss gekennzeichnet dadurehj daß das Ventil (1) in seinem Sitzbereich mit einer umlaufenden Rille (2) versehen wird«, an seinen zu beschichtenden Ober« fiächenbereichen von einem aus einem Topfteil (3) und einem Deckelteil (4) bestehenden Schmelztiegel (5) umschlossen wirdj deren Innenkonturen der Außenform des beschichteten Ventils (1) entsprechen? zwischen DsckelteiX (4) und Ventil (1) zumindest unter Auffüllung des durch die Rille (2) gebildeten Hohlraumes granulatförmiges PaA-zerungsmaterial (6) eingebracht wird, das Deckelteil (4) im Topfteil (3) in axialer Richtung frei beweglich angeordnet wird und sämtliche Bestandteile in Vakuum a\if eine Temperatur gebracht werdens bei der sich das granulatförmige Panzerungsmaterial (6) verflüssigt und unter 'der Gewiehtskraft des aufschwimmenden Deckelteils (4) in den zwischen Deckelteil (4) und. Kopfteil (3) und den z?d.schen Deckelteil (4) und Ventil (1) gebildeten Ringspalten(7, 8) aufsteigt« -2e Verfahren nach Punkt 1 s gekennzeichnet dadurch^ daß als granu3.atfönniges Panzerungeriaterial (6) eine Legierung ΐίύΛ der prosentualen ZusaMiteziDet^ung Kohlenstoff 0^75$ Silizium 4S25* Ciirorü 13- 20s Hickel 70§ Eisen 4?75S Bor verwendet wird© :£4 « 9 - Berlin, d. 2.1« 6.Ί 979WP POIL/211 324 $5 034 253e Vorrichtimg zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das unbeschichtete, an seinem Sitzbereich eine umlaufende Rille (2) aufweisende Ventil (1), in den Schmelztiegel (5) einsetzbar ist, der aus einem Topfteil (3) und einem Deckelteil (4) besteht9 der im Topfteil (3) mit einer konischen Außenfläche (9) an einer konischen Innenfläche (10) im Topfteil (3) unter Bildung eines konischen Ringspaltes (8) einsetzbar ist und Topfteil (3) und Deckelteil (4) mit ihren Innenkonturen· einen Raum umschließen, der der Außenform des fertig beschichteten Ventils (1) entspricht.« v/ob ei das Deckelteil (4) eine.vom Ventilschaft durchsetste zentrale Öffnmag aufweist© ··Vorrichtung nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß auf dem Deckelteil (4) ein Gewicht anordbar ist«cite Zeichnung .
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