DE10330785A1 - Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe sowie Verfahren zur Herstellung solcher Ventilsitzringe - Google Patents
Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe sowie Verfahren zur Herstellung solcher Ventilsitzringe Download PDFInfo
- Publication number
- DE10330785A1 DE10330785A1 DE2003130785 DE10330785A DE10330785A1 DE 10330785 A1 DE10330785 A1 DE 10330785A1 DE 2003130785 DE2003130785 DE 2003130785 DE 10330785 A DE10330785 A DE 10330785A DE 10330785 A1 DE10330785 A1 DE 10330785A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- valve seat
- seat ring
- powder
- cobalt
- particle size
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/52—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
- B22F5/02—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of piston rings
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
- C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft Ventilsitzringe, hergestellt auf pulvermetallurgischem Weg, mit DOLLAR A 0,8 bis 1,2 Gew.-% C DOLLAR A 16 bis 26 Gew.-% Co DOLLAR A 1,5 bis 2,5 Gew.-% Mo DOLLAR A 2,0 bis 3,0 Gew.-% Cr DOLLAR A 1,0 bis 2,0 Gew.-% Ni DOLLAR A 0,3 bis 0,7 Gew.-% Mn DOLLAR A 0,3 bis 0,7 Gew.-% S DOLLAR A Rest Fe DOLLAR A sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Ringe.
Description
- Die Erfindung betrifft auf pulvermetallurgischem Weg hergestellte Ventilsitzringe sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Ringe.
- Es ist bekannt, Ventilsitzringe pulvermetallurgisch herzustellen. Pulvermetallurgische Herstellungsverfahren ermöglichen es, hochpräzise Teile herzustellen, die nur weniger Nachbearbeitungsschritte bedürfen. Gleichzeitig können auf pulvermetallurgischem Weg auch sonst nur schwer einmischbare Bestandteile, beispielsweise Schmier- und Gleitmittel, auf einfache Weise zulegiert werden
- An herkömmliche Ventilsitzringe werden hohe Anforderungen an die Warm- und Verschleißfestigkeit gestellt. Hierfür haben sich Legierungen mit einem relativ hohen Kobalt- und Molybdängehalt als besonders tauglich erwiesen. Solche Ventilsitzringe sind beispielsweise in
DE 34 13 593 C1 beschrieben. - Beim Einsatz in Motoren, die mit herkömmlichen Kraftstoffen betrieben werden, haben sich derartige Ventilsitzringe außerordentlich bewährt. Unter den Einsatzbedingungen schützen die vom Motor abgegebenen Verbrennungsgase die Auslaßventile hinreichend vor Oxidation und oxidationsbedingten Verschleißerscheinungen.
- Bei Einsatz moderner Kraftstoffe, insbesondere auch von Naturgas, Wasserstoff und Flüssiggas, reicht allerdings der immanente Oxidationsschutz nicht mehr aus. Es hat sich gezeigt, daß die Ventilsitzringe von Ein- und Auslaßventilen oberflächlich oxidieren, was zu einem erheblichen Verschleiß führt. Mit herkömmlichen Ventilsitzringen ausgestattete Motoren unterliegen bei Gasbetrieb einem überdurchschnittlichen hohen Verschleiß, dem derzeit dadurch begegnet wird, daß in regelmäßigen Intervallen die Ventilsitzringe ausgetauscht werden.
- Das Problem des bei gasförmigen Kraftstoffen auftretenden Verschleißes konnte mit herkömmlichen Legierungen für Ventilsitzringe, wie etwa der oben angegebenen Zusammensetzung, bisher nicht gelöst werden. Da aber die Nachfrage an mit diesen modernen Kraftstoffen betriebenen Motoren, auch aus Umweltgründen, stark ansteigt, besteht ein Bedarf an beständigen Ventilsitzringen für Ein- und Auslaßventile.
- Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung von Ventilsitzringen, die bei Motorbetrieb mit alternativen Kraftstoffen, insbesondere Methan, Flüssiggas und Wasserstoff, hinreichend beständig sind, daß es nicht mehr zu den bekannten Verschleißerscheinungen kommt. Die Ventilsitzringe sollen eine hinreichend hohe Standfestigkeit aufweisen, die der von Ventilsitzringen in mit herkömmlichen Kraftstoffen betriebenen Motoren nahe kommt.
-
- Die erfindungsgemäßen Legierungen zeichnen sich durch einen stark erhöhten Kobaltgehalt aus, der im Bereich von 16 bis 26 Gew.-% liegt. Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe der herkömmlichen Art mit einem dergestalt erhöhten Kobaltgehalt zeigen das gewünschte verbesserte Oxidationsverhalten bei Motorbetrieb mit den genannten Kraftstoffen und eine entsprechend erhöhte Standzeit.
- Bevorzugt liegt der Kobaltgehalt bei den erfindungsgemäß hergestellten Ventilsitzringen im Bereich von 18 bis 25 Gew.-% Co, besonders bevorzugt im Bereich von 18,5 bis 24 Gew.-% Co.
- Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Ventilsitzringe können übliche Metallpulver mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 0,5 bis 40 μm eingesetzt werden. Es hat sich allerdings als Vorteilhaft erwiesen, wenn das Kobaltpulver eine mittlere Teilchengröße von ≤ 10 μm hat und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 5 μm.
- Bei anderen Metallen als Kobalt liegt die mittlere Teilchengröße zumeist im Bereich von 10 bis 40 μm.
- Die einzelnen Bestandteile können als Elementpulver zugegeben werden. Zumeist wird jedoch der Kohlenstoff gebunden an andere Metalle zugesetzt, beispielsweise mit dem Eisen. Der Schwefelanteil kann insbesondere auch als Mangansulfid oder Molybdänsulfid zugesetzt werden.
- Vorteilhaft ist die Zumischung des Chroms in Form von Ferrochrompulver.
- Mit dem Zusatz des Kobaltpulvers in besonders feiner Form ergibt sich eine sehr gute Verteilung innerhalb der Mischung.
- Die erfindungsgemäßen Ventilsitzringe werden auf übliche Art und Weise hergestellt. Dazu wird das Pulvergemisch, dem gegebenenfalls in geringen Mengen ein unter hohen Temperaturen ausgasendes Wachs oder dergleichen zur Formstabilisierung der Rohpreßlinge zugemischt wird, mit einer Preßkraft von mehr als 40 MPa zu Ventilsitzringen gepreßt, welche anschließend bei einer Temperatur von mehr als 1000 °C, in der Regel zwischen 1050 und 1200 °C in einer neutralen oder reduzierenden Atmosphäre gesintert werden. Die Sinterstücke werden gegebenenfalls einer Nachverdichtung mit einer Preßkraft von mehr als 120 MPa unterworfen und gegebenenfalls weiter vergütet. Bei der Nachverdichtung handelt es sich um eine übliche Heiß- oder Kaltverdichtung. Eine Nachvergütung kann in der Weise vorgenommen werden, daß die Ventilsitzringe nach der Verdichtung 15 min lang auf eine Temperatur oberhalb des AC3-Punktes erwärmt, dann abgekühlt und bei einer Temperatur von etwa 600 °C 30 min lang angelassen werden.
- Bei den zum Einsatz kommenden Metallpulvern handelt es sich um solche, wie sie üblicherweise pulvermetallurgisch verwandt werden. Besonders bevorzugt sind Pulver mit spratziger Form, die zu einer inniger Verzahnung der Partikel führen und damit zu einem bessern Zusammenhalt der Preßlinge. Wird ein Kobaltpulver mit geringer Teilchengröße im Bereich von etwa 0,5 bis 5 μm zugesetzt, führt dies zu einer Anreicherung der Kobaltphasen in den zwischen den gröberen Teilchen liegenden Zwischenräumen, einer sehr guten Verteilung auf der Oberfläche der gröberen Teilchen und beim Sintervorgang zu einem recht gleichmäßigen Eindringen und einer guten Verteilung des Kobalts in den einzelnen Körnern.
- Die Erfindung wird durch das nachfolgende Beispiel näher erläutert:
- Beispiel:
- Ein Rohling mit 0,85 Gew.-% C, 18,5 Gew.-% Co, 1,65 Gew.-% Mo, 2,9 Gew.-% Cr, 1,9 Gew.-% Ni, 0,35 Gew.-% Mn, 0,35 Gew.-% S, Rest Fe und unvermeidliche Spuren wurde unter Verwendung eines Wachses – 0,5 Gew.%, bezogen auf die Legierungsbestandteile – auf übliche Weise hergestellt. Die eingesetzten Pulver hatten eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 10 bis 40 μm, das Kobaltpulver eine mittlere Teilchengröße von < 5 μm. Das Mangan wurde als Mangansulfid zugegeben, das Chrom als Ferrochrom. Der Rohling wurde zweimal mit mehr als 60 MPa verpreßt und anschließend bei einer Temperatur von mehr als 1050 °C unter reduzierenden Bedingungen gesintert.
- Nach üblicher Vergütung ergab sich ein Ventilsitzring mit hoher Stand- und Temperaturfestigkeit.
Claims (11)
- Ventilsitzring nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eingesetzte Pulver eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 0,5 bis 40 μm hat.
- Ventilsitzring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Chrom als Ferrochrompulver vorliegt.
- Ventilsitzring nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kobaltpulver eine mittlere Teilchengröße von ≤ 10 μm hat.
- Ventilsitzring nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kobaltpulver eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 0,5 bis 5 μm hat.
- Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen auf pulvermetallurgischem Wege, bei dem ein Pulvergemisch aus und gegebenenfalls erforderlichen herstellungsbedingten Zusätzen zu Ventilsitzringen gepreßt, die Ringe anschließend in neutraler oder reduzierender Atmosphäre gesintert und gegebenenfalls nachverdichtet und/oder vergütet werden.
- Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe mit einer Preßkraft von ≥ 40 MPa verdichtet werden.
- Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe bei einer Temperatur von mehr als 1000 °C gesintert werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Metallpulver einer mittleren Teilchengröße von 0,5 bis 40 μm eingesetzt werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kobaltpulver einer mittleren Teilchengröße von ≤ 10 μm eingesetzt wird.
- Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kobaltpulver einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 0,5 bis 5 μm eingesetzt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003130785 DE10330785A1 (de) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe sowie Verfahren zur Herstellung solcher Ventilsitzringe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2003130785 DE10330785A1 (de) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe sowie Verfahren zur Herstellung solcher Ventilsitzringe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10330785A1 true DE10330785A1 (de) | 2005-02-10 |
Family
ID=34041681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2003130785 Ceased DE10330785A1 (de) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe sowie Verfahren zur Herstellung solcher Ventilsitzringe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10330785A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104165073A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-26 | 河北华北柴油机有限责任公司 | 一种防止气门座圈脱落的气缸盖 |
CN104550921A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种铁基粉末冶金阀门材料及其制备方法 |
-
2003
- 2003-07-07 DE DE2003130785 patent/DE10330785A1/de not_active Ceased
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104165073A (zh) * | 2014-07-21 | 2014-11-26 | 河北华北柴油机有限责任公司 | 一种防止气门座圈脱落的气缸盖 |
CN104165073B (zh) * | 2014-07-21 | 2016-06-08 | 河北华北柴油机有限责任公司 | 一种防止气门座圈脱落的气缸盖 |
CN104550921A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-04-29 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种铁基粉末冶金阀门材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19621091B4 (de) | Verwendung von Hochtemperaturlegierungen auf Eisenbasis für Teile von Verbrennungsmotoren | |
DE60306300T2 (de) | Hartstoffpartikel, verschleissbeständige Eisenbasissinterlegierung, Verfahren ihrer Herstellung und Ventilsitz | |
DE102011089788A1 (de) | Motorventilsitz und Verfahren für dessen Herstellung | |
DE69114243T2 (de) | Sintereisenlegierung. | |
DE69010125T2 (de) | Gesinterte Materialien. | |
DE102017010809A1 (de) | Aus eisenbasierter gesinterter legierung gefertigter ventilsitzeinsatz mit hervorragender verschleissfestigkeit für verbrennungsmotoren, und anordnung aus ventilsitzeinsatz und ventil | |
DE3853000T2 (de) | Zusammengesetztes legierungsstahlpulver und gesinterter legierungsstahl. | |
DE102013004817A1 (de) | Sinterlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE3744550C2 (de) | ||
DE10236015B4 (de) | Gesinterte Legierung für einen Ventilsitz mit hervorragender Verschleißbeständigkeit und ein Verfahren zur Herstellung hierfür | |
DE112013003539T5 (de) | Hartpartikel zum Einbau in Sinterlegierung und verschleißbeständige Sinterlegierung auf Eisenbasis und Herstellungsverfahren dafür | |
DE3224420A1 (de) | Verfahren zur herstellung eines gleitelements | |
JP4201830B2 (ja) | クロム、モリブデンおよびマンガンを含む鉄基粉末、および、焼結体の製造方法 | |
EP3530400A1 (de) | Verfahren zum herstellen eines bauteils, insbesondere fahrzeugbauteils, und entsprechend hergestelltes bauteil | |
DE3730082A1 (de) | Verfahren zur herstellung eisenhaltiger sinterlegierungen mit erhoehter abriebfestigkeit | |
DE10336407B4 (de) | Pulvermetallurgisch hergestellte Lagerteile für Turbolader sowie Verfahren zur Herstellung solcher Lagerteile | |
DE19708197B4 (de) | Gesintertes Gleitelement und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE3619664A1 (de) | Verschleissfeste, gesinterte legierung | |
DE10330785A1 (de) | Pulvermetallurgisch hergestellte Ventilsitzringe sowie Verfahren zur Herstellung solcher Ventilsitzringe | |
DE2114160B2 (de) | Verfahren zur herstellung von ventilsitzringenx auf pulver metallurgischem wege | |
WO2006034727A1 (de) | Pulvermetallurgisch hergestellte ventilsitzringe sowie verfahren zur herstellung solcher ventilsitzringe | |
DE3785746T2 (de) | Abriebfeste, gesinterte legierung und deren herstellung. | |
DE2150154C3 (de) | Bei hoher Temperatur verschleissfeste Sinterlegierung auf Kupferbasis | |
DE3736350A1 (de) | Sinterlegierung auf fe-basis mit darin dispergierten carbiden | |
EP0719349A1 (de) | Verfahren zur erzeugung einer pulvermischung und deren verwendung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |