DE102012208860A1

DE102012208860A1 - Method for producing piston rings

Info

Publication number: DE102012208860A1
Application number: DE102012208860A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dickmann; Gero Sinha; Holger Weiss; Claus Spiegelhauer
Original assignee: PEAK-WERKSTOFF GmbH; Peak Werkstoff GmbH
Current assignee: PEAK-WERKSTOFF GmbH; Peak Werkstoff GmbH
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-11-28
Also published as: WO2013174456A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen, wobei in einem ersten Schritt durch Sprühkompaktieren von Metall ein Rohling hergestellt wird, der anschließend durch thermomechanisches Umformen zu einer Rundstange umgeformt wird, aus der die Kolbenringe hergestellt werden.The invention relates to a method for producing piston rings, wherein in a first step by spray compacting of metal, a blank is produced, which is then converted by thermo-mechanical forming to a round rod, from which the piston rings are produced.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen. Kolbenringe werden als Dicht- und Ölabstreichelemente auf Kolben eines Verbrennungsmotors oder eines Kolbenverdichters eingesetzt. Bekannte Fertigungsverfahren zur Herstellung von Kolbenringen sind das Einzelgießen oder das Abstechen einzelner Ringe von Büchsen. Die Formgebung geschieht in der Regel durch Doppelformdrehen oder durch eine Außen- und Innenbearbeitung des Rohlings. The invention relates to a method for producing piston rings. Piston rings are used as sealing and Ölabstreichelemente on pistons of an internal combustion engine or a reciprocating compressor. Known manufacturing processes for the production of piston rings are the single casting or the tapping off of individual rings of cans. The shaping is usually done by double-forming or by an external and internal machining of the blank.

Die Herstellung von Kolbenringen aus Stahl erfolgt üblicherweise aus einem profilierten Draht. Der Draht wird zunächst auf ein Rohr gewickelt, um die Kolbenringform zu erhalten. Anschließend wird die Stoßöffnung herausgetrennt, und die aufgezogenen Spiralen werden voneinander getrennt, um Ringsegmente zu erhalten. The production of piston rings made of steel is usually made of a profiled wire. The wire is first wound on a tube to obtain the piston ring shape. Subsequently, the butt hole is cut out and the wound spirals are separated to obtain ring segments.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem sich Kolbenringe mit verbesserten Eigenschaften, insbesondere mit verringertem Verschleiß, herstellen lassen. The invention has for its object to provide a method by which piston rings can be produced with improved properties, in particular with reduced wear.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt durch Sprühkompaktieren von Metall ein Rohling hergestellt wird, der anschließend durch thermomechanisches Umformen zu einer Rundstange umgeformt wird, aus der die Kolbenringe hergestellt werden. This object is achieved in that in a first step by spray compacting of metal, a blank is produced, which is then converted by thermo-mechanical forming into a round rod, from which the piston rings are produced.

Das durch Sprühkompaktieren hergestellte Ringmaterial wird zunächst einer thermomechanischen Umformung unterzogen, beispielsweise ein Freiformschmieden zu Brammen. Die Brammen werden anschließend durch Walzen zu Rundstangen umgeformt. The ring material produced by spray compacting is first subjected to thermo-mechanical forming, for example, forging into slabs. The slabs are then formed into round bars by rolling.

Aus den Rundstangen können die Kolbenringe durch zwei verschiedene Verfahren hergestellt werden:

1. Zunächst werden aus den Rundstangen als Vormaterial durch Pilgern oder Strangpressen dünnwandige Rohre hergestellt. Von den dünnwandigen Rohren werden anschließend Ringsegmente abgesägt oder abgestochen und final bearbeitet. Die finale Bearbeitung eines Kolbenrings besteht bekannterweise im Heraustrennen der Stoßöffnung und der notwendigen Formgebung mittels einer entsprechenden Wärmebehandlung. Erforderlichenfalls werden die Ringe außen und/oder innen abgedreht oder geschliffen.
2. Nach einem anderen Herstellungsverfahren wird das Halbzeug Rundstange zunächst zu einem Draht mit dem erforderlichen Durchmesser gezogen. Der Draht wird anschließend auf ein Rohr oder eine Stange gewickelt, um die Kolbenringform zu erhalten. Danach werden die aufgezogenen Spiralen getrennt, so dass Ringsegmente erhalten werden. Falls eine Stoßöffnung in die Ringe eingebracht wird, so erfolgt dies, während der Draht auf dem Rohr oder der Stange aufgewickelt ist.

From the round bars, the piston rings can be made by two different methods:

1. First of all, thin-walled tubes are produced from the round bars as starting material by pilgrims or extruders. From the thin-walled tubes, ring segments are subsequently sawn or tapped and finally machined. The final machining of a piston ring is known to be in the separation of the butt opening and the necessary shaping by means of a corresponding heat treatment. If necessary, the rings are turned or sanded outside and / or inside.
2. According to another manufacturing method, the semi-finished round bar is first pulled to a wire of the required diameter. The wire is then wound on a tube or rod to obtain the piston ring shape. Thereafter, the drawn spirals are separated so that ring segments are obtained. If a butt hole is inserted in the rings, it will do so while the wire is wound on the tube or rod.

Bevorzugt werden die Kolbenringe nach den vorstehend beschriebenen Verfahren aus einer Stahllegierung hergestellt. Die verwendete Stahllegierung, aus der durch Sprühkompaktierung das Vormaterial hergestellt wird, enthält bevorzugt einen Cr-Gehalt von 8 bis 17 Gew.-% und einen C-Gehalt von 0,3 bis 0,8 Gew.-%. Preferably, the piston rings are made of a steel alloy according to the methods described above. The steel alloy used, from which the starting material is produced by spray compacting, preferably contains a Cr content of 8 to 17% by weight and a C content of 0.3 to 0.8% by weight.

Durch das erfindungsgemäße Sprühkompaktieren in der ersten Stufe sind feinere Gefüge und geringere Ausscheidungen ungünstiger Phasen erreichbar. So lassen sich Kolbenringe mit geringerem Verschleiß herstellen, da die Abrasivität für den Reibungspartner verringert wird. The spray compaction according to the invention in the first stage achieves finer microstructures and lower precipitations of unfavorable phases. Thus, piston rings can be produced with less wear, since the abrasiveness for the friction partner is reduced.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kolbenringen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt durch Sprühkompaktieren von Metall ein Rohling hergestellt wird, der anschließend durch thermomechanisches Umformen zu einer Rundstange umgeformt wird, aus der die Kolbenringe hergestellt werden. A method for producing piston rings, characterized in that in a first step by spray compacting of metal, a blank is produced, which is then converted by thermo-mechanical forming to a round rod, from which the piston rings are produced.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Rundstange durch Pilgern oder Strangpressen ein dünnwandiges Rohr hergestellt wird, von dem anschließend Ringsegmente abgesägt oder abgestochen werden. A method according to claim 1, characterized in that from the round rod by pilgrims or extrusion a thin-walled tube is produced, are sawed or tapped from the then ring segments.

Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Absägen oder Abstechen der Ringsegmente eine finale Bearbeitung der Kolbenringe durchgeführt wird. A method according to claim 2, characterized in that after the sawing or parting of the ring segments a final processing of the piston rings is performed.

Verfahren nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Zunächst wird aus der Rundstange ein Draht gezogen, – der Draht wird anschließend auf ein Rohr oder eine Stange gewickelt, um die Kolbenringform zu erhalten, – danach werden die aufgezogenen Spiralen getrennt, um Ringsegmente zu erhalten. Method according to claim 1, characterized by the following method steps: - First, a wire is drawn from the round rod, The wire is then wound on a tube or rod to obtain the piston ring shape, - Then the wound spirals are separated to obtain ring segments.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Vormaterial durch Sprühkompaktieren aus einer Stahllegierung hergestellt wird, die einen Cr-Gehalt von 8 bis 17 Gew.-% und einen C-Gehalt von 0,3 bis 0,8 Gew.-% aufweist. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the starting material is prepared by spray-compacting a steel alloy having a Cr content of 8 to 17 wt .-% and a C content of 0.3 to 0.8 wt .-% having.