DE2828513C2 - Werkstoff zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenständen mit hoher Verschleißfestigkeit - Google Patents

Description

is Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Verschleißfestigkeit, wie Zylinderlaufbüchsen und Ventilsitzringe, auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen und Sintern eines Metallpulvers, gegebenenfalls mit Zusätzen von C, Pb und/oder anderen Schwermetallen

Aus der DE-PS 1 121 089 ist ein Gleitwerkstoff für Zylinderlaufbüchsen und Ventilsitzringe aus Siiitereisen mit Zusätzen von Kohlenstoff und Blei bekannt, die durch Pressen, Sintern und anschließendes Heiß- oder Kaltverdichten eines Sintereisens hergestellt werden, das vor der Verarbeitung aus 0,6 bis 0,9% Kohlenstoff, 3 bis 4% Blei sowie Nicke! und Kupfer in Mengen von !,5 bis 3% und Eisen als Rest mit üblichen Verunreinigungen besteht.

Für bestimmte Anwendungsgebiete, beispielsweise zur Herstellung von Ventilsitzringen für die Auslaßventile von Kraftfahrzeugen, ist es erforderlich, daß der Werkstoff neben den erwähnten Festigkeitseigenschaften eine erhöhte Warmfestigkeit aufweist. Für die Auslaßventile von Kraftfahrzeugen sind aus dem US-Patent 34 71 343 Ventilsitzringe mit erhöhter Warmfestigkeit bekannt, die durch Pressen, Sintern und Nachverdichten eines Pu'vergemisches hergestellt sind, das aus 0,8 bis 1,5% Graphit, 1.0 bis 4% Blei. 03 bis 5% Nickel, \2 bis 1.8% Molybdän, 9.6 bis 14.4% Kobalt. Rest Eisen besteht.

Zum Stande der Technik gehört auch ein pulvermetallurgisches Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen mit erhöhter Warmfestigkeit unter Verwendung eines Metallpulvers, das außer Eisen 03 bis 1% Kohlenstoff. 0.7 bis 1.5% Blei. 1.0 bis 2% Nickel, Kobalt und 1,0 bis 2% Molybdän enthält, bei dem einer pulverisierten Vorlegierung, die aus 1,0 bis 2% Nickel, 6.0 bis 7% Kobalt. 1,0 bis 2% Molybdän, Rest Eisen und übliche Stahlbegleiter besteht, 0,5 bis 1% Kohlenstoff und 0,7 bis 1,5% Blei zugesetzt werden, worauf das Gemisch gepreßt, gesintert, kalt oder heiß nachverdichtet und gegebenenfalls vergütet wird. Der Zusatz von Blei zu den vorstehend erwähnten Werkstoffen erfolgte zur Verbesserung der Laufeigenschaften der Ventilsitzringe. Das Blei dieme dabei als Gleitmittel.

Aus der DE-AS 21 55 765 ist ein Ventilsitzmaterial für eine Brennkraftmaschine bekannt, das eine aus einer Legierung auf Eisenbasis bestehende Matrix aufweist, in welcher ein Bestandteil dispergiert ist, der aus Blei, einer Bleiverbindung oder Glas besteht. Beispielsweise kann das Ventilsitzmaterial eine aus einer Legierung auf Eisenbasis bestehende Matrix aufweisen, in der 0,5 bis 30 Gew.-% Chrom, 0,1 bis 3 Gew.-% Kohlenstoff, 0,3 bis 10 Gcw.-% Blei und bis zu 10 Gew.-% Glas dispergiert sind. Auch hier erfolgt der Zusatz von Blei und des einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisenden Silikatglases zur Verbesserung der Schmiereigenschaft des Ventilsitzmaterials, in dem das in dem Ventilsitz enthaltene Blei und Glas auf die Gleitfläche des Ventilsitzes austreten und als Schmiermittel wirken kann.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, einen Werkstoff zur pulvermetallurgischen Herstellung von Gegenständen mit erhöhter Verschleißfestigkeit zu schaffen, der sich insbesondere für Ventilsitze und Ventilsitzringe sowie Zylinderlaufbüchsen für den Einsatz in Motoren, die mit bleifreiem Benzin betrieben werden, eignet, wobei als Ausgangsgemisch ein Metallpulver dient, dem gegebenenfalls Kohlenstoff, Blei und/oder andere Schwermetalle zugesetzt sind.

Die Erfindung besteht darin, daß das Ausgangsgemisch handelsübliches Basaltpulver in Mengen von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-% enthält.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das Ausgangsgemisch, das sich bevorzugt zur Herstellung von Ventilsitzringen mit hoher Verschleißfestigkeit bei Verwendung in Verbrennungsmotoren, die mit bleifreiem Benzin betrieben werden, eignet, aus einem austenitischen Edelstahlpulver mit einem Zusatz von 5 Gew.-% Basalt.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß die Gegenstände, die auf pulvermetallurgischem Wege, d. h. durch Pressen und Sintern des Ausgangsgemisches gemäß vorliegender Erfindung hergestellt wurden, eine erhöhte Verschleißfestigkeit und Widerstandsfähigkeit aufwiesen, was nach Meinung der Anmelderin darauf zurückzuführen ist, daß durch den Zusatz von Basalt der gesamte Porenraum ausgefüllt wurde, so daß die bisher übliche Nachverdichtung der gesinterten Gegenstände nicht möglich und damit überflüssig ist.

Der Zusatz eines sogenannten Schmiermittels mit einem niedrigen Schmelzpunkt, der in bestimmten Fällen zu Schwierigkeiten geführt hat, kann bei dem Werkstoff gemäß der Erfindung entfallen, obschon der in den Poren enthaltene Basalt wegen seines hohen Schmelzpunktes nicht die Eigenschaften eines Schmiermittels aufweist, aber trotzdem dafür sorgt, daß beispielsweise bei der Verwendung als Ventilsitzmaterial ein Aufschlagen von

b5 Metall auf Metall weitgehend vermieden wird.

Ausführungsbeispiel

Ein handelsübliches Edelstahlpulver der Type 316 L wurde mit5Gew.-% Basaltpulver gemischt, das folgende Zusammensetzung hatte:

44,8% SiO₂
215% AI₂Oj
10,5% Fe₂Oj
11,2% CaO

5,0% MgO 10

Rest Spurenelemente.

Diese Mischung wurde mit einem Druck von 50 KN/cm² zu Ringen mit einem Durchmesser von 33 mm und 40 mm und einer Höhe von 9,5 mm verpreßt. Die Ringe wurden anschließend bei einer Temperatur von 110 bis 1200⁰C während einer Zeit von 2 Stunden gesintert. Eine N-achverdichtung der gesinterten Ringe wurde nicht \5 vorgenommen. Die Fertigbearbeitung erfolgte in üblicher Weise lediglich durch Kalibrieren, Drehen und Schleifen.

Der so hergestellte Ring hatte in seiner Matrix folgende Zusammensetzung:

Kohfenstoff Silicium Chrom Nickel Molybdän Eisen

% <02 <2,0 15-17 10-13 1-3 Rest

Der Porenraum war mit ca. i5 Vol.-% Basalt gefüllt. 25

Diese Ringe wurden als Ventilsitzringe für die Dauererprobung in Otto-Motoren, die mit bleifreiem Benzin betrieben wurden, eingesetzt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Werkstoff zur Herstellung von Gegenständen mit hoher Verschleißfestigkeit auf pulvermetallurgischem Wege durch Pressen und Sintern eines Metallpulvers, gegebenenfalls mit Zusätzen von Kohlenstoff, Blei und/oder anderen Schwermetallen, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch handelsübliches Basaltpulver in Mengen von 2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise etwa 5 Gew.-%, enthält.

2. Werkstoff nach Anspruch 1 zur Herstellung von Ventilsitzen und Ventilsitzringen sowie Zylinderlaufbüchsen mit hoher Verschleißfestigkeit bei Verwendung in Verbrennungsmotoren, die mit bleifreiem Benzin betrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsgemisch ein handelsübliches austenitisches

ίο Edelstahlpulver mit einem Zusatz von 5 Gew.-°/o Basalt ist.