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EP 0 161 462 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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11.11.1987 Patentblatt 1987/46 |
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Anmeldetag: 03.04.1985 |
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Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen
Process for manufacturing valve seat rings
Procédé de fabrication d'anneaux de sièges de soupapes
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE |
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Priorität: |
11.04.1984 DE 3413593
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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21.11.1985 Patentblatt 1985/47 |
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Anmelder: BLEISTAHL GmbH |
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D-5802 Wetter-Wengern (DE) |
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Erfinder: |
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- Köhler, Michael, Dipl.-Ing.
D-5802 Wetter-Ruhr 4 (DE)
- Petry, Wolfgang
D-4630 Bochum (DE)
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Vertreter: Finkener und Ernesti
Patentanwälte |
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Heinrich-König-Strasse 119 44795 Bochum 44795 Bochum (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen auf pulvermetallurgischem
Wege, bei dem ein Pulvergemisch, das 0,8 bis 1,5 Gew.-% Graphit, 1,0 bis 4 Gew.-%
Blei, 0,5 bis 5 Gew.-% Nickel, 1.2 bis 1,8 Gew.-% Molybdän, 9,6 bis 14,4 Gew.-% Kobalt,
Rest Eisen enthält und das bei einer Preßkraft von etwa 40 bis 60 KN/cm
2 zu Ventilsitzringen mit serienmäßigen Abmessungen gepreßt wird, die Ringe anschließend
bei einer zwischen 1 100 und 1 200°C liegenden Temperatur in neutraler Atmosphäre
gesintert und einer Nachverdichtung mit einer über 120 KN/cm
2 liegenden Preßkraft unterworfen und gegebenenfalls vergütet werden. Die Nachverdichtung
kann eine Heiß- oder Kaltverdichtung sein. Die Nachvergütung kann in der Weise vorgenommen
werden, daß die Ventilsitzringe nach der Verdichtung 15 Minuten lang auf eine Temperatur
oberhalb des AC
3-Punktes erwärmt, dann abgekühlt und bei einer Temperatur von etwa 600 °C 30 Minuten
lang angelassen werden.
[0002] Ventilsitzringe, die nach diesem aus der US-PS 3 471 343 bekannten Verfahren hergestellt
wurden, weisen eine erhöhte Warmfestigkeit auf und werden für die Auslaßventile von
Kraftfahrzeugen eingesetzt. Die Brinellhärte des Materials liegt bei etwa 320 HB bei
Raumtemperatur und bei 205 HB bei einer Temperatur von 600 °C.
[0003] Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, die bekannten Ventilsitzringe
so auszubilden, daß sie eine ausreichende Lebensdauer aufweisen, wenn sie in Motoren
eingesetzt werden, die mit bleifreiem Kraftstoff betrieben werden.
[0004] Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art besteht die Erfindung
darin, daß dem Ausgangs-Pulvergemisch Molybdändisulfid (MoS
2) in Mengen von 0,5 bis 1,5 Gew.-% beigemischt wird. Die so hergestellten Ringe weisen
Dichten von 7,4 bis 7,6 g/cm
3 und Härten von 300 bis 360 HB auf. Sie wurden für die Dauererprobung in Otto-Motoren
eingesetzt, die mit bleifreiem Benzin betrieben wurden. Bei den Versuchen mit Auslaßventilsitzringen
hat sich herausgestellt, daß die für den Betrieb mit bleifreiem Benzin geforderten
Verschleißeigenschaften gegenüber den serienmäßig verwendeten Ventilsitzringen, von
denen die Erfindung als Stand der Technik ausgeht, wesentlich verbessert wurden.
[0005] Es ist bekannt, einem Pulvergemisch zur Herstellung von Lagerbüchsen, das eine andere
Zusammensetzung hat, Molybdänsulfid zuzusetzen. Der Zusatz erfolgte ausschließlich
zur Verbesserung der Gleiteigenschaften, die darauf zurückzuführen sind, daß jede
Lamelle des MoS
2 so ausgebildet ist, daß zwischen zwei Ebenen von Schwefelatomen eine Ebene Molybdänatome
liegt. Dadurch ergibt sich eine lamellare Kristallstruktur, die der des Graphits ähnelt.
Bei der Herstellung der bekannten Lagerbüchsen mit Molybdändisulfid-Zusatz wurde daher
darauf geachtet, daß die Sinterung bei einer Temperatur erfolgte, bei der sich das
Molybdänsulfid nicht zersetzt, um auf diese Weise die Gleiteigenschaften zu erhalten.
[0006] Bei der Herstellung der Ventilsitzringe gemäß vorliegender Erfindung wurde festgestellt,
daß das Molybdändisulfid beim Sintern zerfällt und neue Verbindungen durch Zusammenwirken
mit dem in dem Werkstoff enthaltenen Kobalt eingeht. Diese Verbindungen sind noch
nicht restlos aufgeklärt ; es ist jedoch in Schliffbildern eindeutig nachzuweisen,
daß die homogene Verteilung des Kobaltpulvers in dem gesinterten Werkstoff erheblich
besser ist als bei Verwendung eines Ausgangsgemisches ohne Molybdändisulfid. Außer
beim Betrieb mit bleifreiem Benzin wurden Verbesserungen bei turbo-geladenen Dieselmotoren
hinsichtlich des Verschleißverhaltens, insbesondere im Einlaßbereich, erzielt.
1. Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen auf pulvermetallurgischem Wege,
bei dem ein Pulvergemisch, das 0,8 bis 1,5 Gew-% Graphit, 1,0 bis 4 Gew.-% Blei, 0,5
bis 5 Gew.-% Nickel, 1,2 bis 1,8 Gew.-% Molybdän, 9,6 bis 14,4 Gew.-% Kobalt, Rest
Eisen enthält und das bei einer Preßkraft zwischen 40 bis 60 KN/cm2 zu Ventilsitzringen gepreßt, die Ringe anschließend bei einer Temperatur von 1 100
bis 1 200 °C in neutraler Atmosphäre gesintert und bei einer über 120 KN/cm2 liegenden Preßkraft nachverdichtet und gegebenenfalls vergütet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Pulvergemisch 0,5 bis 1,5 Gew.-% Molybdändisulfid (MoS2) zugesetzt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Pressen zu Ventilsitzringen bei 50 KN/cm2 erfolgt.
1. A process for the production of valve seat rings by powder metallurgy, in which
a powder mixture containing 0.8 to 1.5 % by weight of graphite, 1.0 to 4 % by weight
of lead, 0.5 to 5 % by weight of nickel, 1.2 to 1.8 % by weight of molybdenum, 9.6
to 14.4% by weight of cobalt, remainder iron, is pressed into valve seat rings at
a pressing force of between 40 and 60, the rings are then sintered in a neutral atmosphere
at a temperature of 1 100 to 1 200 °C and finally compressed at a pressing force above
120 KN/cm2, and if required heat-treated, characterised in that 0.5 to 1.5 % by weight of molybdenum
disulphide (MoS2) is added to the powder mixture.
2. A process for the production of valve seat rings according to claim 1, in which
the pressing into valve seat rings is carried out at a pressing force of 50 KN/cm2.
1. Procédé destiné à la fabrication d'anneaux de sièges de soupapes par la voie de
la métallurgie des poudres, dans lequel un mélange de poudre contient 0,8 à 1,5 %
en poids de graphite, 1,0 à 4 % en poids de plomb, 0,5 à 5 % en poids de nickel, 1,2
à 1,8 % en poids de molybdène, 9,6 à 14,4 % en poids de cobalt, le reste étant constitué
par du fer et est comprimé ou compacté en anneaux de sièges de soupapes à une force
de compression située entre 40 et 60 KN/cm2, et dans lequel les anneaux sont subséquemment frittés à une température de 1 100
à 1 200 °C sous atmosphère neutre et densifiés ou recompressés à une force de compression
située au-dessus de 120 KN/cm2 et éventuellement améliorés ou traités par trempe et revenu, caractérisé en ce que
l'on ajoute au mélange de poudre 0,5 à 1,5 % en poids de bisulfure de molybdène (MoS2).
2. Procédé destiné à la fabrication d'anneaux de sièges de soupapes selon la revendication
1, caractérisé en ce que le compactage en anneaux de sièges de soupapes s'effectue
à 50 KN/cm2.