DE2520698C3

DE2520698C3 - Verfahren zum Herstellen eines ölabstreifringes

Info

Publication number: DE2520698C3
Application number: DE752520698A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8070 Ingolstadt Heck
Original assignee: Audi NSU Auto Union AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1975-05-09
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1979-03-08
Also published as: JPS5936144B2; DE2520698B2; US4106977A; JPS51140056A; DE2520698A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von ölabstreifringen mit einer Kratzkante, die von einer dünnen, aus einem verschleißfesten Material bestehenden Schicht gebildet wird. Derartige ölabstreifringe werden bei Kolben von Hubkolben- und Rotationskolben-Brennkraftmaschinen verwendet, um das Übertreten von öl in die Brennräume bzw. Arbeitskammern zu verhindern.

Für Hubkolben bestimmte ölabstreifringe wirken mit ihrer äußeren Umfangsfläche mit der Zylinderlaufbahn zusammen. Um ein Aufschwimmen des Abstreifringes *>o auf dem sich auf der Zylinderlaufbahn bildenden Ölfilm zu vermeiden und die Abstreifwirkung zu verbessern, wird die äußere Umfangsfläche nicht zylindrisch, sondern kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei das Ende des Kegelstumpfes mit dem größeren Durchmesser die Kratzkante bildet.

ölabstreifringe für Rotationskolben wirken dagegen entlang einer Stirnfläche mit der benachbarten Gehäuseseitenwand zusammen, wobei diese Stirnfläche radial nach außen zu abgeschrägt ist, um am inneren Umfang dieser Stirnfläche eine scharfe Abstreifkante zu bilden und ein Aufschwimmen des Abstreifringes auf dem Ölfilm auf der Gehäuseseitenwand zu verhindern.

In beiden Fällen ist es erforderlich, daß die Kratzkante über eine möglichst lange Betriebsdauer scharf bleibt, da bei einer Abrundung durch Abnutzung der Kratzkante die Abstreifwirkung erheblich verringert wird. Es ist daher bekannt (US-PS 24 88 697), die Abstreifkante von einer dünnen Schicht aus einem verschleißfesten Material, beispielsweise Chrom, zu bilden, die bei ölabstreifringen für Hubkolben auf die untere Seitenfläche und bei Abstreifungen für Rotationskolben auf die innere Umfangsfläche des Abstreifringes aufgebracht wird. Diese bekannten Ölabstreifringe arbeiten zwar im Betrieb zufriedenstellend, werfen jedoch erhebliche Feriigungsprobleme auf. Die ölabstreifringe müssen nämlich nach Aufbringung der verschleißfesten Schient zur Bildung der fertigen Kratzkante geschliffen werden, wobei es auf Grund der Sprödigkeit der verschleißfesten Schicht sehr leicht zu Ausbrüchen kommt, die die Kontinuität der Kratzkante unterbrechen. Eine relativ hohe Ausschußquote ist die Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Ölabstreifringen der vorstehend genannten Art zu schaffen, bei dem ein Ausbrechen der Kratzkante während der Herstellung mit Sicherheit vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die verschleißfeste Schicht zwischen zwei weicheren Schichten eingebettet und nach dem Fertigschleifen der die spätere Kratzkante enthaltenden Fläche die Kratzkante durch Zurückätzen der beiden weicheren Schichten freigelegt wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß die verschleißfeste Schicht während der mechanischen Fertigbearbeitung durch Schleifen beidseitig durch die weicheren Schichten abgestützt wird, so daß ein Ausbrechen der Kante der verschleißfesten Schicht vermieden wird. Der erfindungsgemäße Vorschlag gestattet es, verschleißfeste Schichten in Dicken von Beispielsweise 0,05 bis 0,3 mm zu verwenden. Diese Schichten haben also bereits die Dimension einer Kratzkante, die sich somit auch bei einem Verschleiß nicht vergrößern kann. Durch das nachfolgende Wegätzen der weicheren Nachbarschichten, das durch einen chemischen Ätzvorgang, beispielsweise mit Hilfe von Natronlauge oder Phosphorsäure, oder durch elektrochemische Verfahren erfolgt, wird dann die Kante der verschleißfesten Schicht freigelegt.

Der erfindungsgemäße Vorschlag ermöglicht es überhaupt erst, verschleißfeste Hartstoffe, wie Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Chromkarbid, Chromoxid usw. in der vorher erwähnten Schichtdicke von 0,05 bis 0,3 mm einzusetzen.

Die Schichten werden vorzugsweise in bekannter Art durch Plasmaspritzen aufgetragen, da sich hierdurch eins besonders gute Haftung erreichen läßt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Beschichtungsverfahren, insbesondere galvanische Verfahren, möglich.

Die weicheren Schichten, zwischen denen die verschleißfeste Schicht eingebettet ist, bestehen vorzugsweise aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Es können jedoch auch andere Werkstoffe, beispielsweise Kupfer, verwendet werden.

Des weiteren kann der Grundkörper selbst eine der

weicheren Schichten bilden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Teilansicht eines ölabstreifringes für einen Rotationskolben im Längsschnitt, nach dem Aufbringen der drei Schichten auf di.-t innere Umfangsfläche eines ringförmigen Grundkörpers,

F i g. 2 eine Teilansicht des in F i g. 1 dargestellten ölabstreifringes im Längsschnitt nach dem ktgelstumpfförmigen Abschleifen einer Stirnfläche zwecks Bildung dei· späteren Kratzkante,

F i g. 3 eine Teilansicht des fertigen ölabstreifringes im Längsschnitt nach dem Zurückätzen der der verschleißfesten Schicht benachbarten weicheren Schichten, teilweise geschnitten, und

F i g. 4 eine Teilansicht eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, fertigen Ölabstreifringes für einen Hubkolben, ebenfalls im Längsschnitt

Der in F i g. 1 dargestellte ölabstreifring besteht aus einem ringförmigen Grundkörper 1, vorzugsweise aus Gußeisen, auf dessen innerer Umfangsfläche 2 eine weiche Schicht 3, eine harte, verschieißfeste Schicht 4 und wiederum eine weiche Schicht 5, vorzugsweise durch Plasmaspritzen, aufgetragen werden. Die weichen Schichten 3 und 5 bestehen beispielsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die harte, verschleißfeste Schicht 4 besteht vorzugsweise aus einem Hartstoff, wie Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Chromkarbid oder Chromoxid, Maßgebend für die Bildung einer harten Kratzkante ist die Dicke der verschleißfesten Schicht 4, die vorzugsweise in der Größenordnung von 0,05 bis 03 mm liegt.

Nach dem Aufbringe» der Schächten 3, 4 und 5 wird die Seitenfläche 6 des beschichteten Grundkörpers 1 gemäß Fig.2 kegelstumpfförmig abgeschliffen. Dieser Schleifvorgang stellt bereits die Fertigbearbeitung der späteren Kratzkante 7 dar, die von der Stirnfläche der verschleißfesten Schicht 4 gebildet wird. Dadurch, daß die verschleißfeste Schicht 4 beidseitig durch die weicheren Schichten 3 und 5 abgestützt ist, tritt bei der

"₅ mechanischen Bearbeitung der Seitenfläche 6 kein Ausbröckeln der Stirnfläche der verschleißfesten Schicht 4 ein, selbst wenn diese Schicht 4 außerordentlich dünn ist
Nach der vorstehend erwähnten mechanischen

Kj Bearbeitung der Seitenfläche b werden die weichen Schichten 3 und 5 im Bereich der Seitenfläche 6 zu beiden Seiten der verschleißfesten Schicht 4 weggeätzt, so daß nunmehr die verschleißfeste Schicht 4 beiderseits der die Kratzkante 7 bildenden Stirnfläche freiliegt, wie

aus Fig.3 ersichtlich ist, die den ölabstreifring im fertigen Zustand darstellt Das Ätzen kann mit Hilfe eines chemischen Verfahrens, beispielsweise unter Verwendung von Natronlauge oder Phosphorsäure, oder eines bekannten elektrochemischen Verfahrens erfolgen.

F i g. 4 zeigt einen fertigen, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten ölabstreifring für Hubkolben, wobei sinngemäß die gleichen Verfahrensschritte, wie vorstehend im Zusammenhang mit F i g. 1

2', bis 3 beschrieben, durchgeführt wurden. Entsprechend der unterschiedlichen Dichtrichtung erfolgt hierbei die Aufbringung der drei Schichten 3', 4' und 5' auf einer Stirnfläche 8 des ringförmigen Grundkörpers Γ. Das Abschleifen erfolgt an der äußeren Umfangsfläche 9 des

jo beschichteten Grundkörpers Γ, wodurch die Fertigbearbeitung der Kratzkante 7', die von der äußeren Umfangsfläche der verschleißfesten Schicht 4' gebildet wird, stattfindet Entsprechend dem vorhergehenden Beispie! werden dann die weichen Schichten 3' und 5' im

j-, Bereich der äußeren Umfangsfläche 9 zu beiden Seiten der verschleißfesten Schicht 4' zurückgeätzt, um die Kratzkante T freizulegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines ölabstreifringes mit einer Kratzkante aus einer dünnen, verschleißfesten Schicht, bei dem an der inneren Umfangsfläche bzw. an einer der Stirnflächen eines ringförmigen Grundkörpers die verschleißfeste Schicht aufgebracht und dann zur Bildung der Kratzkante die diese enthaltende Stirnfläche bzw. äußere Umfangsfläche fertiggeschliffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an der inneren Umfangsfläche (2) bzw. an der Stirnfläche (8) des Grundkörpers (1 bzw. V) nacheinander zunächst eine weichere Schicht (3 bzw. 3'), dann die verschleißfeste Schicht (4 bzw. 4') und schließlich eine weitere weichere Schicht (5 bzw. 5') aufgebracht werden und Jaß nach dem Fertigschleifen die Kxatzkante (7 bzw. T) durch Zurückätzen der beiden weicheren, die verschleißfeste Schicht (4 bzw. 4') einbettenden Schichten (3, 5 bzw. 3', 5') freigelegt wird.

2. Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die verschleißfeste Schicht (4 bzw. 4') an der inneren Umfangsfläche (2) bzw. an der Stirnfläche (8) des Grundkörpers (1 bzw. 1') eine weichere Schicht (5 bzw. 5') aufgebracht wird und daß nach dem Fertigschleifen die Kratzkante (7 bzw. 7') durch Zurückätzen der weicheren Schicht (5 bzw. 5') und des der verschleißfesten Schicht (4 bzw. 4') benachbarten Bereichs des Grundkörpers (1 bzw. V) freigelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten (3, 4,5,3', 4', 5') durch Plasmaspritzen aufgetragen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weicheren Schichten (3, 3', 5, 5') aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hergestellt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschleißfeste Schicht (4, 4') aus Hartstoffen, z. B. Wolframkarbid, Aluminiumoxid, Titankarbid, Chromkarbid, Chromoxid, hergestellt wird.