DE2425358A1 - Verfahren zum verstaerken von kolben - Google Patents
Verfahren zum verstaerken von kolbenInfo
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Description
Dr. Hugo Wilcken .
DiDl.-»ng. Thomas Wilcton 24" Mai 'y/4
Dipl.-Qhem. Dr. Wolfgang läufer
24 l.0b.ck, Breite Strafe 88-β4 2425358
Anmelder: Wellworthy Limited, Lymington, Hampshire, Großbritannien
Verfahren zum Verstärken von Kolben
Die vorliegende Erfindung betrifft Kolben und insbesondere ein Erfahren zum Verstärken eines oder mehrerer Bereiche änes
Kolbens aus einer·Leichtmetallegierung, z.B. aus einer
Aluminiumlegierung, mit einem verschleißfesten Material.
Es ist bisher vorgeschlagen worden, Bereiche eines Kolbens aus einer Aluminiumlegierung, wie z.B. dem Kolbenschaft, die
Ringnuten oder die Stege zwischen den Ringnuten, durch Aufspritzen
eines verschleißfesten Metalls, wie z.B. nichtrostender Stahl, zu verstärken, und zwar gewöhnlich mit Hilfe einer Metallisierungspistole, die mit einem sauerstoffverwendenden Verbrennungsgas
betrieben wird, um eine zufriedenstellende Auflage zu erhalten,
besteht die bisherige Praxis darin, daß zunächst die Oberfläche auf eine angehobene Temperatur oberhalb 150° C vorgeheizt wird
und daß dann zunächst ein Überzug aus einem Bindematerial aufgespritzt wird, um eine gute Adhäsion für eine nachfolgend aufgespritzte
Auflage aus verschleißfestem Material vorzusehen. ' S ist auch vorgeschlagen worden, einen Überzug aus z.B. nichtrostendem
Stahl auf eine Aluminiumlegierung aufzubringen, indem
das Material direkt auf eine Oberfläche, die wenigtens auf
- ι
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15O0C vorgeheizt ist, mit einer Metallisierungspistole aufzuspritzen,
die mit einem Überschuß an Sauerstoff betrieben wird, oder daß nichtrostender Stahl in flussigerrorm direkt
auf die Oberfläche, die wenigstens auf 315° C vorgeheizt ist, aufgebracht
wird und' daß sich dann alleine auf , die hohe Vorheizung
der vorgeheizten Zone verlassen wird, um eine zufriedenstellende Bindung der Materialien miteinander zu sichern.
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung einer Auflage aus einem Verstärkungsmaterial auf einem
Kolben aus einer Leichtmetallegierung, ζ.β. einer Aluminiumlegierung,
vor, das sich dadurch kennzeichnet, daß ein oder mehrere Kolbenbereiche mittels einer Lichtbogenspritzpistole
mit einem metallischen Material bespritzt bzw. bedampft werden, wobei mit der Pistole Überhitztpartikel mit einer
für die Schaffung einer effektiven metallurgischen Zusammenwirkung
mit der Kolbenlegierung ausreichenden Värmekapazität erzeugt werden, so daß das metallische Material an den
oder die Kolbenbereiche gebunden ist.
Es wurde festgestellt, daß eine gute Bindung an den Kolben mit dem Verfahren nach der Erfindung erzielt werden kann,
ohne daß die Notwendigkeit besteht, den Kolben anfänglich wesentlich vorzuheizen.
AO 9 8 50/0 9.3.4-
Das Verstäriaingsmaterial kann in einem einstufigen Arbeitsgang
aufgespritzt werden, und zwar ohne einen separaten BLndeüberzug, in welchem Fall die Spritzparameter der Lichtbogenspritzpistole
während des SpritzVorganges geändert werden können, so daß das anfänglich gespritzte Material unter Bedingungen
niedergeschlagen wird, die zu einer guten Adhäsion mit der Kolbenlegierung führen, und daß die nachfolgende ...Menge des
Niederschlagmaterials unter Bedingungen gespritzt wird, die eine gute Kohäsion innerhalb der Partikel, eine gute Maschinenbearbeitbarkeit
und eine gute Verschleißfestigkeit vorsehen.
Alternativ kann der ^ritzvorgang auch in zwei Stufen ausgeführt
werden, in welchem Fall das anfänglich niedergeschlagene Material mittels einer Lichtbogenspritzpistole aufgebracht wird, die unter
Bedingungen betrieben wird, die zu einem Bindeüberzug führen, der eine gute Adhäsion mit dem Kolben eingeht, und daß der
nachfolgende Niederschlag durch irgendeinen Spritzvorgang aufgebracht wird, der. in der Lage ist, einen Überzug·mit
einer angemessenen Kohäsion und Eigenschaften guter Verschleißfestigkeit vorzusehen.
Vorzugsweise schließt die Lichtbogenspritzpistole zwei· sich
verbrauchende Drähte aus zu verspritzendem metallischem Material ein, die an eine elektrische Energiequelle angeschlossen und
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derart angeordnet sind, daß zwischen den Drähten ein Lichtbogen geschlagen wird, und das" durch den Lichtbogen erschmolzene Metall
wird durch einen Gasstoß, z.B. komprimierter Luft, aus einer Öise zerstäubt, die hinter dem Lichtbogen angeordnet ist, und die
zerstäubten Metallpartikel werden auf die Oberfläche des oder der zu überziehenden Kolbenbereiche gerichtet.
Die anfängliche bzw. erste Überzugsschicht auf dem Kolben wird mit einer relativ hohen Spannung und/oder relativ niedrigem
Luftdruck aufgespritzt, um eine hohe Bindefestigkeit oder Binde- -kraft'
an der Kolbenoberfläche vorzusehen, während die folgende Schicht oder Schichten mittels eines Lichtbogens mit einer
relativ niedrigen Spannung und/oder einem höheren Luftdruck aufgespritzt werden können. Alternativ können die nachfolgenden
Schichten oder die nachfolgende Schicht durch unterschiedliche Spritzvorgänge aufgebracht werden, wie z.B. nach dem Plasmabogenverfahren
oder nach einem Metallisierungsverfahren, bei dem ein sauerstoffverbrauchendes Verbrennungsgas verwendet wird,
und diese Schicht oder Schichten können aus einem unterschiedlichen Material gegenüber der zuerst aufgespritzten Schicht bestehen.
Wenn es gewünscht wird, kann der Kolben vor dem Aufspritzen des Überzuges vorgewärmt werden, typischerweise auf 75 bis 125° C.
Dies kann vorteilhaft sein, um die Entfernung von Oberflächenverunreinigungen, wie ζ.B». Feuchtigkeit , zu sichern, und hierdurch
können Spannungen in dem nachfolgenden bzw. letzten überzug
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reduziert werden. Es ist jedoch ein Merkmal dieser Erfindung,
daß die wesentliche Vorheizung des Kolbens, um eine zufriedenstellende
Bindung des Bindeüberzuge-s oder der verschleißfesten Auflage zu sichern, nicht erforderlich ist. ^-
Nachdem der Spritzvorgang bzw .<-jasAuf sprit ζ verfahren vervollständigt
bzw. beendet ist, wird das überschüssige Material durch Schleifen oder andere Maschinenbearbeitung entfernt und, wenn das Aufspritzen
im Bereich einer Ringnut vorgenommen wurde, wird die Ringnut in das Material der Auflage oder durch dieses hindurch eingearbeitet.
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In einer bevorzugten Ausfuhrungsform des Verfahrens nach der
Erfindung besteht eine Elektrode der Lichtbogenspritzpistole, vorzugsweise die Anode, aus einer Nichteisenlegierung, die
eine hohe Bindekraft mit der Aluminiumlegierung des Kolbens zeigt, wenn sie mit einer relativ hohen Spannung
und/oder relativ niedrigem Luftdruck aufgespritzt wird. Diese Legierung weist vorzugsweise eine Kupferbasis auf,
wie z.B. Phosphor- oder Aluminiumbronze, Kupferchrom oder Kupfernickel oder eine Legierung auf Niekelbasis, wie z.B.
Nickelkupfer, welche unter der Handelsbezeichnung "Monel"
bekannt ist. Die andere Elektrode kann ebenfalls aus einer Nichteisenlegierung bestehen, sie besteht jedoch vorzugsweise
aus Stahl, der niedrig legiert oder ein nichtrostender Stahl sein kann. Wenn verschiedenartige Materialien benutzt werden, besteht
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die.resultierende Auflage aus einem physikalischen (emisch
aiii zv/ei Materialkomponenten, die eine Legierung bilden,
welche mit Pseudolegierung bezeichnet wird und unter diesem Namen bekannt ist. Solche Zusammensetzungen zeigen -~ate
Eigenschaften hinsichtlich der Maschinenbearbeitbarkeit und
können eine bessere Verstärkung einer Kolbenringnut abgeben
als ein Material aus einer Komponente-allein. Z.B. kann die Verschleißfestigkeit von Stahl mit den guten Trag- bzw.
Laufeigenschaften von Bronze kombiniert werden. Jedoch können sowohl die Anode als auch die Kathode alternativ aus einem
nichtrostenden Stahl oder einem niedrig-legierten Stahl bestehen.
Bei der Ausführung des Verfahrens zum Verstärken eines oder mehrerer
Kolbenbereiche, bei dem ein mittels eines Energiebogens aufgespritzter
Bindeüberzug zunächst aufgespritzt und eine verschleißfeste Verstärkung nachfolgend aufgespritzt wird, kann der
Bindeüberzug aus einer Nichteisen-, Eisen- oder Pseudolegierung bestehen; es wird jedoch im allgemeinen vorgezogen, daß wenigstens
eine der Elektroden der Lichtbogenspritzpistole , vorzugsweise die Anode, aus einer Legierung auf Kupferbasis oder Nickelbasis
besteht, wie z.B. die vorstehend genannten.
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Im einzelnen ist ein Kolben aus einer Aluminiumlegierung,
der mit einer oder mehreren verstärkten Ringnuten versehen werden soll, in denv. Bereich seines ümfangs mit Vertiefungen
versehen, wo die Nut oder die Nuten ausgebildet werden sollen, und dieser Bereich wird entfettet und mechanisch aufgerauht,
z.B. mittels des Kornblasverfahrens. Wo es angemessen ist, wird der Kolben in dem zu verstärkenden BBreich vorgewärmt, gewöhnlich
auf eine Temperatur von wenigstens 75° C, um Oberflächenverunreinigungen zu entfernen und/oder um Restspannungen in dem
überzug zu reduzieren.Die auszuspritzende Auflage wird dann aufgebracht mit einer oder.mehreren Spritzpistolen, während
der Kolben um seine Achse gedreht wird.
In dem einstufigen Verfahren wird die zuerst niedergeschlagene Auflage mit einem Lichtbogen aufgespritzt bei einer relativ
hohen Bogenspannung und/oder einem relativ niedrigen Luftdruck, und die nachfolgenden Schichten werden mit einer relativ
niedrigen Spannung und/oder einem relativ hohem Luftdruck aufgespritzt.
Der Spritzvorgang kann entweder mit einer einzigen Lichtbogenspritzpistole oder mit einer Mehrzahl von Lichtbogenspritzpistolen,
die zusammen arbeiten, ausgeführt werden, oder alternativ kann der Vorgang mit einer Reihe einzelner .
Pistolen oder Gruppen von Pistolen, die in einer Aufeinanderfolge arbeiten, ausgeführt werden.
In dem zweistufigen Verfahren wird die Bindeschicht bzw. Bxndeauflage
mit einer einzigen Lichtbogenspritzpistole oder einer
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Mehrzahl von Lichtbogenspritzpistolen aufgebracht, die zusammen oder in einer Aufeinanderfolge arbeiten. Jede
solcher Pistolen wird unter fedingungen betrieben, die eine hohe Bindefestigkeit bzw. Bindekraft begünstigen, und zwar iin
besonderen mit einer relativ hohen Bogenspannung und/oder einem relativ niedrigen Luftdruck, wobei ein Überzug bzw. eine Auflage
von 0,002 bis 0,008 Zoll (0,05 bis 0,20 mm) in der Dicke typischerweise aufgebracht wird. Es wird dann eine.harte Verschleißverstärkung
aus einer geeigneten Eisen- oder Nichteisenlegierun oder aus einer Pseudolegierung mittels einer Lichtbogenspritzpistole,
einer Plasmabogenpistole oder einer Metallisierungspistole unter Verwendung eines sauerstoffverbiaichenden Verbrennungsgases
oder einer Mehrzahl derartiger Pistolen aufgebracht, die zusammen oder in Aufeinanderfolge arbeiten.
Nach beendetem Aufspritzprozeß wird dann das überschüssige Material durch Schleifen oder durch einen anderen Maschinenarbeitsgang
entfernt und die Ringnut in die Auflage oder durch diese
hindurch maschinell eingearbeitet. Andere Bereiche des Kolbenumfangs
können in dergleichen Weise verstärkt werden.
Wenn nur eine einzige Pistole oder eine Reihe von einzelnen Pistolen für das Spritzverfahren angewendet wird,
ist es vorteilhaft, daß die Pistole oszilliert wird,derart, daß sie zum Kolben während des Spritzvorganges in einem sich
fortlaufend ändernden Winkel geneigt ist, um eine gute Adhäsion über den gesamten zu spritzenden Bereich und um eine hohe Dichte
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der niedergeschlagenen Verstärkung zu sichern. Alternativ kann der Kolben auch selbst oszilliert werden. Wenn zwei oder
mehrere Spritzpistolen verwendet werden, können sie gleichfalls vorteilhaft in bezug auf den zu spritzenden Bereich
bei verschiedenden Winkeln geneigt werden . Ob eine einzelne "oder eine Vielzahl von Pistolen verwendet wird, der Kolben wird
in beiden Fällen fortlaufend um seine Achse gedreht und kann auch entlang seiner Achse hin- und herbewegt werden, und zwar
fortlaufend oder intermittierend.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der anliegenden Zeichnung näher beschrieben, in der verschiedene Ausführungsformen von Verstärkungen dargestellt sind. Es zeigen:
Figur 1 ein Diagramm, das die Srt und iSise der
Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung darstellt,
Fig.2a
bis 2d verschiedene Geometrien von verstärkten Kolbenringnuten, die nach dem erfxndungsgemäßen
Verfahren hergestellt werden können.
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Gemäß Figur 1 ist ein aufgespritzter Überzug 1 aus verschleißfester
Metall in einem stufenförmigen Rezeß 2 in der Wand eines Kolbens aus
einer Aluminiumlegierung niedergeschlagen- Das Überzugsmaterial ist von zwei Lichtbogenspritzpistolen, die allgemein
mit 4 und 5 bezeichnet sind/ aufgespritzt, wobei zwischen einem
Kathodendraht 6 und einem Anodendraht 7 ein Lichtbogen geschlagen ist und wobei die Drähte an eine nicht dargestellte Gleichstroinspar
nungsquelle angeschlossen sind. Das geschmolzene Metall, das aus den Elektroden durch den Lichtbogen dazwischen erzeugt wird,
wird in überhitzte Partikel von hoher Wärmekapazität fein zerteilt und auf den zu überziehenden Bereich des Kolbens mit Hilfe
von Druckluft gerichtet, die durch die Düse 8 geleitet wird, welche hinter dem jeweiligen Lichtbogen angeordnet ist.Die Bogenspannungen
und der Luftdruck können während des Spritζvorganges
geändert werden, wie es vorstehend beschrieben ist, um die Partikelgröße und deren Geschwindigkeit zu steuern-Der Kolben
wird um seine Achse gedreht und die Spritzpistolen sind während eines SpritzVorganges geneigt und/oder werden oszilliert,
wie es ebenfalls vorstehend beschrieben ist. Nach dem Aufspritzen der Aiflage aus verschleißfestem Metall wird die
Ringnut in oder durch die Auflage hindurch eingearbeitet.
3-gur 2a zeigt einen Schnitt durch eine Kolbenringnut 9, die
durch eine aufgespritzte Auflage 1 aus hartmetallischem Material in dem Rezeß 2 verstärkt ist. Figur 2b zeigt eine alternative
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Form für den Rezeß 2, in dem das Hartmaterial niedergeschlagen ist.
Figur 2c zeigt eine Ausfuhrungsform, in der der-fözeß 2 von einer
ausreichenden Tiefe ist, so daß die nachfolgend maschinell eingearbeitete
Nut 9 sich nicht durch die Auflage 1 hindurcherstreckt. Figur 2d zeigt eine Form, bei der der die Auflage 1 enthaltende
Rezeß 2 sich über einen Bereich erstreckt, der ausreicht, um zwei benachbarte Ringnuten 9 und 10 zu verstärken.
Nachstehend sind einige spezielle Beispiele zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung aufgeführt.
Ein Kolben aus einer Aluminiumlegierung wurde im Bereich der obireren Ringnut mit einer Verstärkung aus einer Aluminiumbronze
und nichtrostendem Stahl versehen, wie es nachfolgend erläutert ist,
In einem zweckmäßigen Stadium der Herstellung wurde eine Nut in den Kolbenumfang eingearbeitet, um die aufzuspritzende
Auflage aufzunehmen. Der Kolben wurde entfettet, mittels Aluminiumgrieß gestrahlt und angewärmt, um die Entfernung von Oberflächenverunreinigungen
(oberhalb 90° C) in dem Bereich der Nut zu sichern. Eine Auflage aus einer»Pseudolegierung wurde dann
aufgebracht, wobei eine Lichtbogenpistole verwendet wurde, die mit Aluminiumbronze als Anodendraht und rostfreiem Stahl
als Kathodendraht betrieben wurde. Dabei wurde ein Luftdruck von 40 p.s.i. (180 kii/m ) und eine ßjgenspannung. von 42-Volt
- 12 -
A09Ö50/093A
angewendet/ um die zuerst niederzuschlagenden Schichten aufzubringen,
und es wurde dann ein Luftdruck von 65 p.s.i. (450 kW/m ) und eine R>genspannung von 30 Volt angewendet, um die nachfolgenden
Schichten aufzubringen. Der Überschuß an aufgespritztem Material wurde durch Maschinenbearbeitung entfernt und der Kolben wurde
in der üblichen Weise fertigbearbeitet, wobei die oberste Ringnut durch die aufgespritzte Verstärkung hindurch eingearbeitet wurde,
wie es in Figur 2a gezeigt
Ein Kolben wurde allgmein wie in Beispiel 1 hergestellt, außer ,
daß nichtrostender Stahldraht sowohl für die Anode als auch für die Kathode benutzt wurde.
Ein Kolben wurde allgemein wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß
der Kolben zuerst auf ungefähr 125° C erwärmt wurde, um die Entfernung von Oberflächenverunreinigungen zu sichern und
um Spannungen in dem fertigen Überzug zu reduzieren, und die Bogenspannung wurde bei 27 Volt während des gesamten Aufspritzvorganges
gehalten. Der Luftdruck wurde gesteuert bzw. gehalten
2
bei 45 p.s.i. (310 kN/m- ), um die zuerst aufgesprizte Schicht (oder Schichten) aufzubringen, und wurde dann auf 70 p.s.i.
bei 45 p.s.i. (310 kN/m- ), um die zuerst aufgesprizte Schicht (oder Schichten) aufzubringen, und wurde dann auf 70 p.s.i.
(480 kN/m ) erhöht, um ß.ie nachfolgenden Schichten aufzubringen.
- 41- 409850/0934
Es wurde ein Kolben hergestellt, bei dem/obere und zweite
Ringnut mit Phosphorbronze/nichtrostendem Sbahl verstärkt wurde, wie allgemein in Beispiel 1, jedoch wurde der ^ritzvorgang
wie nachstehend erläutert, ausgeführt. Der Kolben wurde genutet, wie allgemein in Figur 2d zu sehen ist, um die aufzuspritzende
Auflage aufzunehmen, grießgestrahlt und erwärmt auf ungefähr 125°C. Ein Bindeüberzug aus Aluminiumbronze von ungefähr 0,003 Zoll
(0,08 mm) Dicke wurde dann aufgebracht, wobei eine Lichtbogen-
ι·
pistole benutzt wurde, die mit einer Bogenspannung von 28 Volt und einem Luftdruck von 45 p.s.i. (310 kN/m ) betrieben wurde.
Es wurde dann eine verschleißfeste Auflage mit einer Lichtbogenpistole
aufgebaut, die mit einer Bogenspannung von 27 bis 28 Volt und mit einem Luftdruck von 70 p.s.i. (480 kN/m ) betrieben
wurde, wobei eine Elektrode aus Phosphorbronze und die andere aus nichtrostendemStahl bestand.
Es wurde ein Kolben hergestellt, bei dem.die obere Ringnut
mit nichtrostendem Stahl verstärkt wurde, wie es allgemein in
.Beispiel 4 angegeben ist, wobei jedoch zuerst ein-Bindeüberzug
aus "Monel" unter Anwendung eines Lichtbogens aufgespritzt wurde,
anstatt daß Aluminiumbronze verwendet wurde, und aus nichtrostendem
Stahl, der unter Verwendung einer mit Sauerstoff/Acetylen arbeitenden
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409850/0934
Metallisierungspistole aufgebracht wurde, die unter Standardbedingungen
betrieben wurde.
Mehrere glatte Kolbenkörper aus einer Aluminiumlegierung
wurden unter Verwendung eines Lichtbogens mit verschiedenen Materialien gespritzt/ um einen Vergleich der Bindefestigkeit
der überzüge mit der Bindefestigkeit eines Überzuges zu ermöglichen,
der auf einem wesentlich vorgeheizten Kolben unter Verwendung einer mit Sauerstoff/Verbrennungsgas arbeitenden
Metallisierungspistole aufgebracht wurde, wobei ein separater Bindeüberzug benutzt wurde. In jedem Fall wurde der überzug
auf die glatte Umfangsflache des Kolbens aufgebracht, wobei
die Auflage nachfolgend maschinell bearbeitet wurde,, um vorstehende
Teile bzw. Stege in einer Form zu hinterlassen, die für Scherfestigkeitstests geeignet ist, die im Bereich der Grenzfläche
vorget-mmen wurden.
Die Kolbenkörper wurden grießgestrahlt, auf 75° C erwärmt und gesprj
unter Verwendung eines Lichtbogens bei einer Bogonspannung von 27 bit
Volt während des gesamten Vorganges.Ein Luftdruck von 45 p.s.i. (310 kN/m^) wurde benutzt, um die ersten niederzuschlagenden
2 Schichten aufzubringen, und ein Luftdruck von 7o p.s-i. (480 kN/ΰΐ >
wurde benutzt, um die nachfolgenden Schichten aufzubringen.
Unter Verwendung von Aluminiumbronze sowohl für die Kathode als auch für Anode wurde eine BLndescherferstigkeit von 48,0 MN/iu-
- 15 -
409850/0934 .
erhalten. Unter Verwendung von Bronze für die Anode und Stahl
für die Kathode wurde ein Wert von 40,5 MN/m erhalten für ein Gemisch aus einer Aluminiumbronze und nichtrostendem Stahl, und es wur
ein Wert von 44,0 MN/m2 für ein Gemisch aus Phosphorbronze und niedrigkohlenstofflegiertem Stahl erhalten. Ein weiterer Kolben
wurde nach dem Grießstrahlen und der Erwärmung auf 75° C in zwei
Stufen bogengespritzt, wie vorstehend erläutert . Ein Bindeüberzug
aus Aluminiumbronze von ungefähr 0,005 Zoll (0,13 mm) DLcke wurde
zuerst aufgebracht unter Anwendung einer Bsgenspannung von 28 Volt
und einem Luftdruck von 4*5 p.s.i. (310 kN/m2) , und es wurde dann
ein überzug aus nichtrostendem Stahl aufgebaut, der mit einer Bogenspannung von 28 Volt 'und einem Luftdruck von 70 p.s.i.
2
(480 kN/m ) aufgebracht wurde
(480 kN/m ) aufgebracht wurde
von 51,1 MN/m2) festgestellt.
2
(480 kN/m ) aufgebracht wurde. Es wurde eine Bindescherfestigkeit
(480 kN/m ) aufgebracht wurde. Es wurde eine Bindescherfestigkeit
Für Vergleichszwecke wurden weitere Körper grießgestrahlt, vorgeheizt
auf 180 bis 200° C und in zwei Stufen gespritzt, wobei eine
Sauerstoff/Acetylen verbrauchende Standardmetallisierungspistole benutzt wurde. Ein Bindeüberzug von ungefähr 0,005 Zoll (0,13 mm)
Dicke aus einer eigenen Nickel-Aluminium^ieammensetzung * (bekannt
unter der Bezeichnung Metco 405) wurde zunächst aufgebracht, und der Überzug wurde dann mit nichtrostendem£tahl weiteraufgebaut.
Es wurde eine Hauptbindescherfestigkeit von 40,3 MN/m2 festgestellt.
- 16 -
409850/0934
In den Beispielen 1 bis 6 bestanden die mittels der Lichtbogenpistole
zu verspritzenden Drähte aus den folgenden nominellen Zusammensetzungen:
Aluminiumbronze: 9 % Aluminium , 1 % äsen. Rest Kupfer
Phosphorbronze: 7 % Zinn, 0,1 % Phosphor, Rest Kupfer Monel: 67 % Nickel, 3O % Kupfer
nichtrostender Stahl: 18 % Chrom, 8,5 % Mangan, 5 % Nickel,
maximal 0,15 % Kohlenstoff
niedrigkohlenstofflegierter Stahl: 0,8 % Mangan, 0,1 %
Kohlenstoff
Die in den Beispielen 1 bis 6 verwendeten Lichtbogenpistolen waren
entweder Lichtbogenpistolen vom Metco-Typ RG oder Metallisationspistolen vom Typ Arcspray 2OO oder 400.
Obwohl die vorgenannten Äusführungsbeispiele speziell auf die
Verstärkung von Kolbenringnuten gerichtet sind, ist es klar, daß das verfahren nach der Erfindung auch zur Verstärkung anderer
Bereiche eines Kolbens, z.B. des Kolbenschaftes, der Kolbenkrone oder
vorstehender Stege (Teile zwischen zwei Nuten), angewendet werden kann.
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Claims (17)
- PatentanwälteDr. Hugo Wilcken , ^ föDipl.-1ng. Thomas Wilcken Z ** *"Dipl.-Chem. Dr. Wolfgang Läufer24 Lübeck, Breite Straß· 52-54 ' 7'Anmelder:wellworthy Limited, Lymington, Hampshire, ' 2420obo GroßbritannienAnsprüchenj Verfahren zur Herstellung einer Auflage aus einem Verstärkungsmaterial auf einem Kolben aus einer Leichtmetallegierung, z.B. einer Aluminiumlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Kolbenbereiche mittels einer Lichtbogenspritzpistole mit einem metallischem Material bespritzt bzw, bedampft werden, wobei mit der Pistole überhitzte Partikel mit einer für die Schaffung einer effektiven metallurgischen Zusammenwirkung bzw. BLndewirkung mit der Kolbenlegierung ausreichenden Wärmekapazität erzeugt werden, so daß das metallische Material an den oder die. Kolbenbereiche gebunden ist- ■
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material aus dem Verstärkungsmaterial besteht und daß die Spritzparameter der Lichtbogenspritzpistole während des SpritzVorganges geändert werden, so daß das zuerst gespritzte Material unter födingungen niedergeschlagen wird, die eine gute " Adhäsion mit der Kolbenlegierung vorsehen, und daß die nachfolgende Menge der Auflage unter Bedingungen gespritzt wird, die eine gute Kohäsion zwischen den Partikeln, eine gute Maschinenbearbeitbarkeit und eine gute Verschleißfestigkeit vorsehen.4 0-9 850/0934
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durch den Lichtbogen erschmolzene Metall durch einen Gasstrom abgeführt wird und daß das zuerst aufgespritzte Materxal mit einem relativ niedrigen Gasdruck aufgespritzt wird und daß aas nachfolgend aufgespritzte Material mit einem höheren Gasdruck aufgespritzt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die BDgenspannung für das zuerst aufgespritzte Material relativ hoch ist und daß die Sogenspannung für das nachfolgend aufgespritzte Material eine geringere Spannung ist.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Material einen Bindeüberzug bildet und daß die Auflage aus Verstärkungsmaterial nachfolgend durch einen weiteren Spriüz- vorgang aufgebracht wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage aus verstärkendem Material ebenfalls mittels eines Lichtbogenspritzvorganges aufgebracht wird.
- 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Äisprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in dem oder den Bereiche?./ die mit einer Auflage versehen werden sollen, entfettet und maschinell aufgerauht werden.409850/0934
- 8·. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet/ daß der Kolben vor dem Lichtbogenspritzvorgang erwärmt wird, um Oberflächenverunreinigungen zu entfernen und/oder um Restspannungen in dem Überzug zu vermindern.
- 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kolben und der oder den Lichtbogenspritzpistolen während des Aafspritzvorganges eine relative Bewegung erzeugt wird.
- 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben während des Spritzvorganges um seine Achse gedreht wird.
- 11. Verfahren anch den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jedeSpritzpistole hin- und herbewegt wird, derart, daß sie relativ zum Kolben während des gesamten Spritzvorganges unter einem sich fortlaufend ändernden Hinke1 geneigt wird bzw. werden. _ ^-"
- 12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkende Aiflage im Bereich einer oder mehrerer Ringnuten des Kolbens aufgebracht wird.409850/0934
- 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben im Bereich der oder jeder zu verstärkenden Ringnut mit einem lezeß versehen wird, daß das Verstärkungsrr.a'cerial in dem oder jedem Rezeß niedergeschlagen wird und daß anschließend eine Ringnut in die oder durch die niedergeschlagene Auflage hindurch eingearbeitet wird.
- 14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis '3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode der Lichtbogenspriuzpistole aus einer Nichteisenmetallegierung zusammengesetzt ist, z.3. aus Aluminiumbronze oder'Phosphorbronze, einer Kupfernickeilegierung oder nichtrostendem Stahl.
- 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Elektrode der Lichtbogenspritzpistole aus einer Nichteisenmetallegierung, z.B. Aluminiumbronze, einer Kupfernickellegierung oder aus nichtrostendem Stahl zusammengesetzt ist, oder aus einem niedrigkohlenstofflegiertem Stahl besteht.
- '.S.Verfahren nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode als die Anode und die andere Elektrode als die Kathode der Lichtbogenspritzpistole geschaltet ist.
- 17. Kolben aus einer Aluminiumlegierung mit einer Aif lage aus eine:.: Verstärkungsmateriai, dadurch gekennzeichnet, da" er nach dem Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehendenAnsprüche hergestellt ist.409850/0934
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