DD214657A1

DD214657A1 - Laufflaeche von kolbenringen

Info

Publication number: DD214657A1
Application number: DD24928283A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Pompe; Dieter Reisland; Hansjuergen Mueller-Dittmann; Dieter Pollack; Winfried Morgner
Original assignee: Schwermasch Liebknecht Veb K
Priority date: 1983-03-29
Filing date: 1983-03-29
Publication date: 1984-10-17

Abstract

Die Erfindung betrifft die Laufflaeche von Kolbenringen, insbesondere fuer Brennkraftmaschinen, die mit hoher Aufladung und Schweroel betrieben werden. Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kolbenringes mit hohen Gebrauchseigenschaften, der einfach und wirtschaftlich herstellbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Laufflaeche von Kolbenringen so auszubilden, dass sie bei hoher Haerte, Verschleiss- und Dauerfestigkeit sowie Korrosionsbestaendigkeit gute bis sehr gute Gleiteigenschaften, eine optimale Oelhaftung und ausreichende Einlauf- und Notlaufeigenschaften aufweist und nicht zur Rissbildung neigt. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die Laufflaeche des Kolbenringes eine strukturierte Oberflaechenhaertung in Form der Anordnung von mehreren sich in Achsrichtung des zugehoerigen Kolbens abwechselnden gehaerteten Ringzonen und ungehaerteten Ringzonen aufweist.

Description

¹U *- W «u.

Titel der Erfindung Lauffläche von Kolbenringen

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung betrifft die Lauffläche von Kolbenringen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, die mit hoher Aufladung und Schweröl betrieben werden.

"Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DE-OS 26 18 775 sind Maschinenteile aus Gußeisen mit ledeburitischer Lauffläche bekannt, wobei die Lauffläche mit einem Lichtbogen, Laser-, Plasma- oder Elektronenstrahl aufgeschmolzen und verlangsamt abgekühlt wurde. Die Maschinenteile werden dann nachträglich einer Teinperbehandlung durch mehrstündiges Erhitzen auf über 700° C, beschleunigte Abkühlung auf unterhalb 500° C und anschließendes Anlassen bis 700⁰G unterzogen. In den ledeburitischen Bereichen ist dadurch freier Kohlenstoff als vorwiegend knötchenförmig ausgebildeter Graphit in fein verteilter Form vorhanden. Dieser. achmie-

rend wirkende Graphit dient den Einlauf- und Notlaufeigenschaften der Paarung Zylinderlaufbuchse/Kolbenring, jedoch wird dadurch gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit und die Dauerfestigkeit der Lauffläche des Kolbenringes vermindert. Ein Kolbenring mit einer-derartigen Lauffläche besitzt daher keine ausreichende Verschleißbeständigkeit für Brennkraftmaschinen, die unter hoher Belastung und mit Schwerölen betrieben werden, welche korrodierende Eigenschaften besitzen· Weiterhin ist bei dieser Ausführung von Nachteil, daß das Verfahren zur Herstellung der Lauffläche sehr aufwendig ist·

Die DE-OS 32 12 214 hat· einen Kolbenring zum Gegenstand, dessen Lauffläche durch Wiedererwärmen auf Schmelztemperatur des Kolbenringwerkstoffes mit Hilfe einer Elektronenstrahl- bzw. einer Laserbehandlung mit einer Weißgußeisenschicht versehen wurde· Das Gefüge dieser Schicht enthält keinen kristallisierten Graphit, sondern ist aus einer Mischung aus freiem Zementit und dem Grundmaterial zusammengesetzt. Es entsteht durch rasche Abkühlung von der Schmelztemperatur. Unter der Weißgußeisenschicht bildet sich durch die Wärmebehandlung gleichzeitig eine als thermisch beaufschlagte Schicht bezeichnete Zwischenschicht aus, die zum Abstützen der sehr harten, aber relativ brüchigen -Weißgußeisenschicht dient. Als Grundmaterial des Kolbenringes wird beispielsweise legiertes Kugelgraphit-Gußeisen eingesetzt.

Bei in der Praxis durchgeführten Versuchen hat sich jedoch gezeigt, daß die Weißgußeisenschicht zur Rißbildung neigt. Obwohl es nach der DE-OS 32 12 214 üblich ist, die Weißgußeisenschicht nur in einem Zentralbereich der Lauffläche auszubilden, entstehen in dieser relativ großflächigen harten und brü-

chigen Schicht Risse, wodurch es im weiteren Betrieb zum Auslösen von Peinteilchen und damit zur Punktionsunfähigkeit des Kolbenringes kommen kann. .

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Kolbenringes, der für einen Einsatz in Brennkraftmaschinen mit hoher Aufladung und für Schwerölbetrieb hohe Gebrauchseigenschaften besitzt und welcher einfach und wirtschaftlich herstellbar ist·.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die lauffläche von Kolbenringen so auszubilden, daß sie bei hoher Härte, Verschleiß- und Dauerfestigkeit sowie Korrosionsbeständigkeit gute bis sehr gute Gleiteigenschaften aufweist und nicht zur Rißbildung neigt. Der Kolbenring soll gute Einlauf- und Rotlauf eigenschaft en, insbesondere auch durch eine optimale Ölhaftung der lauffläche, besitzen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Lauffläche des Kolbenringes eine strukturierte Oberflächenhärtung

in Form der Anordnung von mehreren sich-,in Achsrichtung des zugehörigen Kolbens abwechselnden gehärteten Ringzonen und ungehärteten Ringzonen aufweist.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt das Profil

eines Kolbenringes im Schnitt·

Der Kolbenring 1 einer Brennkraftmaschine besitzt eine Lauffläche 2 mit gehärteten Ringzonen 3» ungehärteten Ringzonen 4 und Randzonen 5· Diese derart strukturierte Oberflächenhärtung wird beispielsweise mit Hilfe eines Laserstrahls erreicht· Bei genau abgestimmter relativ kleiner Energieeinbringung erfährt eine örtlich-begrenzte Ringzone eine Wärmebehandlung, so daß an der Oberfläche eine harte .Verschleißschicht und durch Wärmeableitung in den Grundwerkstoff eine Übergangsschicht entsteht, die 'die/Verschleißschicht völlig einbettet· Als Grundwerkstoff wird vorzugsweise eine Eisenkohlenstofflegierung mit hohem Perlitanteil eingesetzt.

Ein Rechteckring Ä 240 χ 6 TGL 9996 wurde folgendermaßen behandelt :

Laserparameter:

21 = 200 W V_x= 2 mm/s

Jj

Leistung

Vorschub

Brennfleckdurchmesser d-='0,4 mm

Beschichtet mit einem aus der Lasertechnik

bekannten Absorptionsbeispiel.

Spuräufbau:

Kantenabstand und Spurabstand : Spurbreite: Sinhärtungstiefe:

Härte:

0,5 mm 1,0 am

> 300 pm 900 - 1100 HV

Diese Parameter können entsprechend den .Abmessungen des zu bearbeitenden Kolbenringes verändert werden. So ist die Spurbreite von 0,3 - 2,0 mm einstellbar und in Verbindung mit dein Spur-

abstand ist der Flächenanteil gehärteter zu nichtgehärteter Zone von 20 - 80 % wählbar.

In analoger Vie is e können auch die Laserparameter z.B. für die Leistung U > 200 T/ und für den Vorschub V^> 2 mm/s so verändert und eingestellt werden, daß dabei der Spuraufbau und die Werkstoffparameter trotzdem erhalten bleiben.

Der Vorteil dieser Laufflächengestaltung besteht in der Kombinationsmöglichkeit von harten und weichen Zonen, wodurch eine optimale Anpassung an die jeweiligen Yerschleißwerte gegeben 13t· Durch den Wechsel von harten und weichen Zonen ist eine gute Ölhaftung und die Einbettungsmöglichkeit feinster Abriebpartikel gewährleistet, so daß neben der hohen Verschleißbeständigkeit gute Einlauf- und Uotlaufeigenschaften vorhanden sind.

Claims

6 - -4

un ι

Erfindungsanspruch

lauffläche von Kolbenringen, insbesondere für Brennkraftmaschinen, die mit hoher Aufladung und Schweröl betrieben werden, wobei der Kolbenring aus einer Eisenkohlenstofflegierung besteht und die Lauffläche mit Ausnahme der Randzonen mit Hilfe eines Laser- oder Elektronenstrahls eine Wärmebehandlung und Gefügeveränderung erfahren hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche (2) des Kolbenringes (1) eine strukturierte Oberflächenhärtung in Form der Anordnung von mehreren sich in Achsrichtung des zugehörigen Kolbens abwechselnden gehärteten Ringzonen (3) und ungehärteten Ringzonen (4) aufweist.

- Hierzu 1 Blatt Zeichnung -