Verfahren zur Herstellung von Ventilsitzringen

Beschreibung

[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,Obis 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 bei einer Preßkraft von etwa 40 bis 60 KN/cm² 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/cm² 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 AC₃-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 (MoS₂) in Mengen von 0,5 bis 1,5 Gew.-% beigemischt wird. Die so hergestellten Ringe weisen Dichten von 7,4 bis 7,6 g/cm³ 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 MoS₂ 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.

[0007] Außer beim Betrieb mit bleifreiem Benzin wurden Verbesserungen bei turbo-geladenen Dieselmotoren hinsichtlich des Verschleißverhaltens, insbesondere im Einlaßbereich, erzielt.

Ansprüche

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 bei einer Preßkraft zwischen 40 bis 60, vorzugsweise 50 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.