EP0054625A1 - Laufflächen in Kolbenmaschinen - Google Patents

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EP0054625A1 EP81107414A EP81107414A EP0054625A1 EP 0054625 A1 EP0054625 A1 EP 0054625A1 EP 81107414 A EP81107414 A EP 81107414A EP 81107414 A EP81107414 A EP 81107414A EP 0054625 A1 EP0054625 A1 EP 0054625A1
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    • F04B39/126—Cylinder liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B77/02—Surface coverings of combustion-gas-swept parts
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    • Y10T29/4927—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making
    • Y10T29/49272—Cylinder, cylinder head or engine valve sleeve making with liner, coating, or sleeve

Definitions

  • the invention relates to the running surfaces of piston machines consisting of pistons and cylinders, in particular air compressors, according to the preamble of claim 1.
  • the friction partner piston which is made of mold aluminum, for example, in order to achieve a separation of the base materials. This separation is achieved through the use of iron, chromium, nickel layers or through the use of so-called lubricating varnishes with MOS 2 or graphite components.
  • the invention has for its object to provide a tread of the type mentioned and a method for producing such a tread, which meet the highest demands in terms of wear resistance and heat resistance at high running speeds and high loads.
  • the oxide ceramic material bonded in synthetic resin varnish results in a high wear resistance, whereby the connection of these two materials results in an elasticity which ensures that foreign bodies can be embedded.
  • the coating also provides an ideal base for the wetting lubricants.
  • the size of the wear resistance can be influenced by using different amounts of the solids content.
  • the coating is carried out by application using a pressurized spray device. Since only one of the two friction partners is coated, the piston is ideal because of the lower workload.
  • the flask After the material has been applied, which advantageously takes place to such a thickness that the finished coating has a thickness of 20 to 40 ⁇ m, in particular 30 ⁇ m, the flask is placed in a drying oven at a temperature of over 200 ° C. for about an hour , in particular dried at 220 ° C, a chemical transformation process causing the desired property of the surface. Subsequent processing of the surface is not necessary.

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Abstract

Die Verwendung von Aluminium-Legierungen für Kolben und Zylinder in Kolbenmaschinen, insbesondere in Luftpressern kann aufgrund der Gleichartigkeit der Friktionspartner und der hohen Geschwindigkeiten zu Kolbenfressern führen. Die Verfahren zur Beschichtung der Laufflächen sind kostspielig. Gemäß der Erfindung wird in vereinfachter Weise eine Lauffläche vorzugsweise die des Kolbens mit einem Kunstharzlack, in welchen oxid-keramischer Werkstoff gebunden ist, beschichtet und eingebrannt. Es ergeben sich eine hohe Verschleißfestigkeit, eine Elastizität, welche Fremdkörpern eine Einbettung ermöglicht und ein idealer Haftgrund für Schmiermittel.

Description

  • Die Erfindung betrifft die Laufflächen von aus Kolben und Zylindern bestehenden Kolbenmaschinen, insbesondere Luftpressern, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Bei Kolbenmaschinen haben sich für die Friktionspartner Zylinder und Kolben Aluminium-Legierungen überall dort durchgesetzt, wo Wert auf geringes Gewicht, eine gute Wärmeableitung und eine wirtschaftliche Großfertigung mit Hilfe des Kokillen- und Druckgußverfahrens gelegt wird.
  • Die Verwendung vor nur aus Aluminium-Grundmaterialien bestehenden gleichartigen Friktionspartnern, bei deren Einsatz hohe Belastungen und große Gleitgeschwindigkeiten auftreten, kann zu einem schnellen Materialverschleiß und zu Kolbenfressern führen. Aus diesem Grund empfiehlt sich, daß die in der Regel aus eutektischen oder übereutektischen Aluminium-Legierungen bestehenden Zylinder von den in der Regel aus einer eutektischen Aluminium-Legierung bestehenden, in Kokillen- oder Druckguß hergestellten Kolben durch Beschichtung einer Lauffläche getrennt werden.
  • In der MTZ Motortechnische Zeitschrift Nr. 2/1973 sind in dem Artikel "Unbewehrte Aluminium-Zylinder für Verbrennungsmotoren" derartige Beschichtungsverfahren beschrieben. Ebenso ist ein spezielles Verfahren dieser Art in der MTZ Nr. 2/1974 in dem Artikel "Alusil-Zylinder und Ferrocoat-Kolben für den Porsche-Motor 911" veröffentlicht.
  • Bei Verwendung von übereutektischen Legierungen als Zylindermaterial ist es üblich, den beispielsweise aus Kokillen-Aluminium bestehenden Friktionspartner Kolben zu beschichten, um eine Trennung der Grundmaterialien zu erzielen. Diese Trennung wird durch die Verwendung von Eisen-, Chrom-, Nickelschichten oder durch die Verwendung von sogenannten Gleitlacken mit MOS 2 oder Graphitbestandteilen erreicht.
  • Weiterhin ist bekannt, daß statt des Kolbens der Zylinder in entsprechender Weise beschichtet wird, was jedoch größere Kosten verursacht.
  • Es entspricht weiterhin der derzeitigen Praxis, daß die aus den genannten Legierungen gegossenen Leichtmetallzylinder anschließend chemisch geätzt werden müssen, damit die Siliziumbestandteile zur Bildung eines widerstandsfähigen Traggerüstes freigelegt werden.
  • Alle beschriebenen Beschichtungsverfahren sind verhältnismäßig kostspielig und verfahrenstechnisch zum Teil schwierig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lauffläche der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Lauffläche zu schaffen, welche bei hohen Laufgeschwindigkeiten und hohen Belastungen höchsten Ansprüchen in bezug auf Verschleißfestigkeit und Hitzebeständigkeit genügen.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführte Erfindung gelöst.
  • Der in Kunstharzlack gebundene oxidkeramische Werkstoff bewirkt eine hohe Verschleißfestigkeit, wobei sich durch die Verbindung dieser beiden Materialien eine Elastizität ergibt, welche eine Einbettungsfähigkeit von Fremdkörpern gewährleistet. Weiterhin ergibt die Beschichtung einen idealen Haftgrund für die benetzenden Schmiermittel. Die Verschleißfestigkeit läßt sich in ihrer Größe beeinflussen, indem die Feststoffanteile mengenmäßig unterschiedlich eingesetzt werden können.
  • Die Beschichtung erfolgt durch Auftragen mittels einer unter Druck stehenden Spritzeinrichtung. Da nur einer der beiden Friktionspartner beschichtet wird, bietet sich aufgrund des geringeren Arbeitsaufwandes der Kolben an.
  • Nach dem Auftragen des Materials, was vorteilhaft in einer solchen Stärke erfolgt, daß die fertige Beschichtung eine Dicke von 20 bis 40 µm, insbesondere von 30 µm aufweist, wird der Kolben etwa eine Stunde lang in einem Trockenofen mit einer Temperatur von über 200° C, insbesondere von 220° C getrocknet, wobei ein chemischer Verwandlungsprozeß die gewünschte Eigenschaft der Oberfläche bewirkt. Ein anschließendes Bearbeiten der Oberfläche ist nicht erforderlich.

Claims (6)

1. Lauffläche für eine aus mindestens einem Kolben und mindestens einem Zylinder bestehende Kolbenmaschine, insbesondere für einen Luftpresser, wobei wenigstens die Außenwandung des Kolbens und/oder die Innenwandung des Zylinders aus einer Aluminium-Legierung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche des Kolbens und/oder des Zylinders eine Beschichtung aufweist, die aus einem auf Epoxidharzbasis hergestellten Lack und aus einem darin beigemengten oxidkeramischen Werkstoff besteht.
2. Lauffläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oxidkeramische Werkstoff Aluminiumoxid (AL2 O3) und gesintertes Zirkonoid (Zr03) enthält.
3. Lauffläche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstärke des Beschichtungsmaterials zwischen 20 und 40 pm beträgt.
4. Lauffläche nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialstärke 30 µm beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) das aus Lack und oxidkeramischem Werkstoff bestehende Beschichtungsmaterial wird unter Druck aufgespritzt;
b) das beschichtete teil wird in einem Wärmeofen mit einer Temperatur von über 200° C getrocknet.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung im Wärmeofen etwa eine Stunde beträgt und bei etwa 220° C vorgenommen wird.
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