Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der Laufflächen von Kolbenringen und nach dem Verfahren hergestellter Kolbenring Die in Kolben für Verbrennungskraftmaschinen und dergleichen angeordneten Kolbenringe haben bekanntlich die Aufgabe, einerseits gegen die heissen Verbrennungsgase hin und anderseits, also in Rich tung der Kurbelwelle, gegen aufsteigendes Öl abzu dichten.
Unter schwierigen bzw. ungünstigen Betriebs umständen laufen Kolbenringe an ihrer Gleitfläche stellenweise trocken, und dies ist insbesondere für die Kolbenringe zu befürchten, die in der Nähe des obern Schaftendes angeordnet sind, also nahe der Flammeneinwirkungszone arbeiten. Um das Anfres sen von Kolbenringen infolge eines stellenweisen Trockenlaufes und die sich daraus ergebenden Be triebsstörungen zu vermeiden, ist schon vorgeschla gen worden, die bezüglich der Riefenbildung und des Anfressens gefährdeten Ringe an ihrer Gleit fläche zu verchromen, zu ferroxieren oder mit Ober flächenschutzschichten zu schützen, die z. B. aus Kunstharz oder Zinn bestehen können.
In Ausgestaltung dieser bekannten Massnahmen ist man auch schon dazu übergegangen, auf der Kolbenring-Lauffläche rillenartige Einschnitte vor zusehen und diese Einschnitte mit Zinn, Ferroxpuiver oder aber auch mit einer Graphitmischung zu füllen.
Da die Kolbenringhöhe sehr gering ist, können die ein Hilfsschmiermittel aufnehmenden rillenartigen Einschnitte auch nur in einer entsprechend geringen Grössenordnung vorgesehen werden. Hieraus ergibt sich, dass die Schmiermittelfüllung im Verhältnis zu ihrer Schmierfähigkeit keineswegs ausreicht, um eine ausbleibende Ölschmierung gefahrabwendend zu er setzen.
Die Entwicklung von Motoren mit hoher Spezi fischer Leistung, insbesondere von Fahrzeug-Diesel- motoren, die mit hohen Mitteldrücken arbeiten, bringt zwangläufig auch eine stärkere Beanspruchung der Kolbenringe mit sich; dies zeigt sich beispielsweise bei Zweitakt-Dieselmotoren oder aber auch bei Viertakt-Dieselmotoren mit Aufladung, bei deren Betrieb man die Erfahrung machen musste, dass die bisher durchgeführten Massnahmen zur Verhinde rung auch stellenweisen Trockenlaufes vielfach nicht ausreichten.
Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe ge macht, eine selbstschmierende Wirkung eines Hilfs mittels auch unter solch schwierigsten Betriebsbe dingungen zu gewährleisten, also auch dann, wenn durch besondere Umstände die Ölbenetzung im wesentlichen oder aber gänzlich entfällt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ver besserung der Gleiteigenschaften der Laufflächen von Kolbenringen, insbesondere für Verbrennungs motoren und ist dadurch gekennzeichnet, dass auf die Lauffläche der Kolbenringe ein aus Molybdän- Disulfid und einem Bindemittel bestehender Belag aufgetragen wird.
Der nach dem erfindungsgemässen Verfahren her gestellte Kolbenring ist dadurch gekennzeichnet, dass seine Lauffläche einen aus Molybdän-Disulfid und einem Bindemittel bestehenden Belag aufweist.
Als Bindemittel kommen dabei anorganische oder organische Mittel in Frage. Das Verfahren wird bei spielsweise wie folgt durchgeführt: In die auf der Zylinderwand gleitenden äussern Oberfläche des Kolbenringes werden durch maschinelle Bearbeitung rillenartige Einschnitte erzeugt.
Hierauf wird ein anorganisches Bindemittel, beispielsweise Wasserglas- Talkum mit Molybdän-Disulfid, pastenförmig ange rührt, wobei der gewichtsmässige Anteil an Binde mittel kleiner ist als derjenige des Molybdän-Disulfids,
beispielsweise etwa 5 %. Die Masse wird hierauf in die rillenartigen Einschnitte der Kolbenringober- fläche eingestrichen, worauf sie antrocknet und ein härtet. Der Kolbenring ist dann einbaufertig.
Das Verfahren wird unter Verwendung eines organischen Bindemittels beispielsweise wie folgt durchgeführt: Eine Kunstharzmasse, z. B. auf Phenol harz-Basis, wird in Spiritus gelöst und in dieser Masse Molybdän-Disulfid suspendiert.
Auch in die sem Fall soll der gewichtsmässige Anteil des Binde mittels kleiner als derjenige des Molybdän-Disulfids sein, beispielsweise etwa 5%. Hierauf wird der mit rillenartigen Einschnitten versehene Kolbenring er wärmt und die Masse durch Einpinseln auf die Kol- benring-Oberfläche aufgetragen. Der Spiritus ver dunstet hierauf und die Belagsmasse verhärtet, worauf der Kolbenring einbaufertig ist.
Es hat sich gezeigt, dass der erhärtete Belag sehr widerstandsfähig ist und die im Motor auftre tenden Temperaturen und mechanischen Beanspru chungen ohne weiteres aushält. Praktische Versuche haben ferner gezeigt, dass es zur Erreichung einer genügenden Haftung der Molybdän-Disulfid-Masse auf der Lauffläche auch genügt, diese durch Ätzen, Bondern oder Phosphatieren porig und damit saug fähig zu machen.
Process for improving the sliding properties of the sliding surfaces of piston rings and piston ring produced by the process The piston rings arranged in pistons for internal combustion engines and the like are known to have the task of sealing against the hot combustion gases on the one hand and against rising oil on the other, i.e. in the direction of the crankshaft .
Under difficult or unfavorable operating circumstances, piston rings run dry in places on their sliding surface, and this is particularly to be feared for the piston rings which are arranged near the upper end of the shaft, i.e. work near the flame exposure zone. In order to avoid the fretting of piston rings as a result of dry running in places and the resulting operational disruptions, it has already been suggested that the rings on their sliding surface that are at risk of scoring and pitting should be chrome-plated, ferroxized or protected with protective layers , the z. B. can be made of synthetic resin or tin.
In an embodiment of these known measures, one has already gone over to looking at groove-like incisions on the piston ring running surface and filling these incisions with tin, ferroxpuiver or with a graphite mixture.
Since the piston ring height is very small, the groove-like incisions that receive an auxiliary lubricant can also only be provided in a correspondingly small order of magnitude. As a result, the lubricant filling in relation to its lubricity is by no means sufficient to prevent a lack of oil lubrication from occurring.
The development of engines with a high specific power, in particular vehicle diesel engines that work with high mean pressures, inevitably entails greater stress on the piston rings; This can be seen, for example, in two-stroke diesel engines or also in four-stroke diesel engines with supercharging, the operation of which one had to make the experience that the measures taken to prevent dry running in places were often insufficient.
The invention has now set itself the task of ensuring a self-lubricating effect of an auxiliary means even under such difficult Betriebsbe conditions, even if the oil wetting is essentially or entirely omitted due to special circumstances.
The invention relates to a method for improving the sliding properties of the sliding surfaces of piston rings, in particular for internal combustion engines, and is characterized in that a coating consisting of molybdenum disulfide and a binding agent is applied to the sliding surface of the piston rings.
The piston ring produced by the method according to the invention is characterized in that its running surface has a coating consisting of molybdenum disulfide and a binding agent.
Inorganic or organic agents can be used as binders. The method is carried out, for example, as follows: In the outer surface of the piston ring sliding on the cylinder wall, groove-like incisions are made by machining.
An inorganic binding agent, for example water glass talc with molybdenum disulphide, is then mixed in paste form, the percentage by weight of binding agent being smaller than that of the molybdenum disulphide,
for example about 5%. The compound is then brushed into the groove-like incisions in the piston ring surface, whereupon it dries and hardens. The piston ring is then ready for installation.
The method is carried out using an organic binder, for example as follows: A synthetic resin composition, e.g. B. on phenolic resin-based, is dissolved in alcohol and suspended in this mass molybdenum disulfide.
In this case too, the proportion by weight of the binding agent should be smaller than that of the molybdenum disulfide, for example about 5%. The piston ring, which is provided with groove-like incisions, is then heated and the compound is applied to the surface of the piston ring by brushing. The alcohol then evaporates and the coating material hardens, whereupon the piston ring is ready for installation.
It has been shown that the hardened coating is very resistant and can easily withstand the temperatures and mechanical stresses occurring in the engine. Practical tests have also shown that, in order to achieve sufficient adhesion of the molybdenum disulfide mass to the running surface, it is also sufficient to make it porous and thus absorbent by etching, bonding or phosphating.