Kolben Unterschied zwischen Alu und Guss

[derbi sm x-.........]

Hi, ich fahre Mofacross Rennen mit maximal 39mm bohrung.

Jetzt suche ich einen neuen Kolben für meinen Guss Zylinder, zur zeit habe ich einen Metrakit mit L + R Ring verbaut (2 ziemlich dicke Kolbenringe.... der L-Ring ist 2mm breit und der R-Ring 1,5mm), aber da mir der Zylinder ziemlich heiß wird habe ich mir überlegt einen anderen Kolben, zwar auch mit 2 Ringen, aber mit wesentlich dünnenern zu verbauen und bin auf einen Barikit gestoßen:

Barikit: http://free.pages.at...///Art004-2.jpg

Metrakit: http://www.puch-rbo....Shop=1&Par1=195

Ich bin mir jetzt zwar nicht sicher ob der Barikit Kolben für guss ist, aber ich schätze schon da er so dunkel-matte Kolbenringe besitzt.... bei Alu Zylindern sind ja fast immer "vercromte" Kolbenringe verbaut und jetzt würde mich interessieren ob es da Unterschiede gibt zwischen Guss und Alu Kolben und Kolbenringe oder ob der Unterschied auf etwas anderes zurückzuführen ist.

Ich werde für nächste Saison auch einen Athena Alu Zylinder testen und da dieser nur einen Einringkolben besitzt suche ich auch für den einen Kolben mit zwei eher dünneren Ringen (da würde sich auch der Barikit anbieten, nur weiß ich eben nicht ob der für Alu geeignet ist).

mfg

bearbeitet January 13, 2010 von derbi sm x-.........

[p4in]

seit wann sind bei alu zylindern "immer" chromringe verbaut? die verschleißen die laufbahn mehr als stahlringe. genau deswegen habe ich auch stahlringe in meinem alu zyli drin^^

wie kommst du überhaupt dadrauf, dass der 2ring kolben das hitze problem beseitigt? ich würde eher vermuten, dass es durch den kompressionszuwachs eher "schlimmer" wird.

[derbi sm x-.........]

ich habe ja geschrieben fast immer. ich wüsste jetzt keinen schaltmopedzylinder der nicht solche kolbenringe drinnen hat: airsal, malossi, hebo, barikit,.... ich weiß auch nicht sicher ob das "chrom" ringe sind, aber zumindest sehen sie so aus... die anderen sind grau-matt, sind das die stahlringe?

wenn die stahlringe laut dir weniger verschleiß mit sich bringen, warum werden sie dann nicht für die high end zylinder eingesetzt? irgendeinen nachteil müssen sie also auch haben

ich verwende sowieso einen 2 ring kolben weil eben so wenig kompression wie möglich verloren gehen darf. ich fahre einen eingang motor und das wichtigste ist das er untertourig gut geht. den barikit kolben will ich verwenden weil er wesentlich dünnere kolbenringe wie der metrakit kolben hat und damit erhoffe ich mir weniger wärmeentwicklung durch reibung aber trotzdem keine kompression einbüßen.

aber jetzt zu meiner eigentlichen frage, worin liegt der unterschied zwischen diesen "chrom" Ringen und den graue-matten Ringen (stahlringe??)

und für welchen typ zylinder man welche verwendet (alu oder guss)

mfg

[äffle91]

Hallo,

Du hast als einen L-förmigen Verdichtungsring und einen Rechteckring?

Ich gehe davon aus, dass der L-Verdichtungsring der erste Dichtring ist?

Mit der Breite des Kolbenringes gehe ich davon aus, dass Du die axiale Ringhöhe meinst, nicht die radiale Wanddicke? Die 2mm / 1,5mm sind in der Tat Hohe Ringhöhen. Diese Werte erreichen auch schwache Dieselmotoren.

Um auf deine Frage zu kommen:

Es gibt viele Verschleißschutzschichten für den Kolbenring. Der Kolbenring selber besteht normalerweiße aus Gusseisen oder Stahl.

Es gibt drei verschiedene Chromschutzschichten. Einmal die normale Verchromung, die Chrom-Kramik-Schicht und noch die Chrom-Diamant-Schicht.

Verchromte Ringe (Hartchromschicht) haben eine hohe Eigenverschleißbeständigkeit und lassen die Zylinderlaufbahn nur gering verschleißen. Meißtens werden sie in der ersten Ringnut verbaut. Mit der Zeit hat man festgestellt, dass die Chromschichten gerne abblatzen oder Brandspuren entstehen, meißtens während der Einlaufphase. Durch spezielle Oberflächenstrukturen hat man das gut in den Griff bekommen.

Die anderen beiden Verchromung bzw einbringen anderer Stoffe, kann man auch als Veredelung sehen. Hierdurch wird nochmals die thermische Belastbarkeit (Brandspuren) erheblich erhöht, sowie der Eigenverschleiß minimiert, ohne die Zylinderlaufbahn nennenswert mehr verschleißen zu lassen. Man bearbeitet hier meißtens nur die Kolbenringlaufbahn.

Nitirieren / Nitrocarburien findet überweigend bei Stahl statt. Dabei wird thermisch, Stickstoff als auch Kohlenstoff in die Oberfläche eingelagert. Dadurch entsteht eine extreme Oberflächenhärte, dementsprechend eine hoher Verschleißwiederstand. Dieses Verfahren wird oft bei dünnen - sehr dünnen Ringen verwendet, da man eine gute Formtreue erhält. Vorteil ist auch, dass der ganze Ring nitriert wird. Die Brandspursicherheit ist ähnlich die der Normalchromschichten.

Molybdänbeschichtung ist sehr resistent gegen Brandspuren. Aufgetragen wird die Beschichtung im Flammspritzverfahren. Das Ganze ist zurückzuführen auf den hohen Schmelzpunkt von Mo, ca. 2600°.

Plasmaspritzschichten, hierbei werden verschieden metallische(-keramische) Schichten aufgespritzt. Dabei nutzt man die Eigenschaften der einzelnen Stoffe zu einem Gesamtpaket, das durchaus extrem hohen Verschleißschutz, als auch extrem hohe Brandspursicherheit haben kann.

PVD-Schicht noch realtiv in den Anfangsphasen, hierbei werden verschiedene Hartstoffen aufgedampft, jedoch hat man hier noch mit der Schichtdicke zu kämpfen.

HVOF-Schicht, sehr komplexes Verfahren, werden wir nie bei den Zweitaktern antreffen. Hierbei wird ein Überschall-Flammstrahl erzeugt, welcher auf das Material auftrifft, was eine sehr dichte und feste Schicht entstehen lässt, nur anwendbar bei speziellen Kolbenringen und Zylinderlaufbahnen. Weiterhin kann dieses Verfahren spürbar den Eigenverschleiß sowie den Zylinderverschleiß senken.

Für uns sind im Prinzip nur die ersten beiden Varianten interessant, auch wegen den Preisen. Die Nitrierten Kolbenringe sind insgesamt formtreuer als Chromringe, demnach in kleineren Dimension unempfindlicher, jedoch hat jedes Verfahren seine Vorteile. Im Otto-Bereich wird man mehr nitrierte Kolbenringe (ich rede hier jetzt nur über Kompressionsringe, nicht über Ölabstreifringe) finden, zumindest als ersten Kolbenring.

Oftmals werden die Kolbenringe auch noch nachbehandelt, das heißt, sie werden für die Lagerung, den Einbau und der Einlaufphase gschützt. Hier gibt es wieder verschiedene Verfahren wie z.B. das

Phosphatieren: die Oberfläche wird durch chemisches Behandeln zu einer Phosphatschicht. Die Schicht ist realtiv dünn, ca. 2-5 tausendstel und weich. Sie wird beim Einlaufabgetragen.

Verzinnen/Verkupfern: Die Behandlung wirkt beim Einlaufen wie ein Schmiermittel und ist ebenso ca. 2-5 tausendstel dick.

Brünnieren: Eine Eisenoxidschicht (kleiner als 1/1000 dick) schützt vor Korrosion.

CPS und CPG Verfahren: Dieses Verfahren wird keiner kennen, hierbei wird durch eine gewisse Oberfläche die Struktur des Ringes beibehalten, beispielsweiße beim Einbau durch Wechselbiegespannungen.

Wie man erkennen kann, hab ich hier nur kurz die Beschichtungsarten eines Kolbenringes angeschnitten, im genauen ist es viel komplexer.

Wichtig ist auch die Belastung eines Kolbenringes.

Zum einen wird er gleich beim Einbau durch die Überstreifbiegespannung stark beansprucht sowie später bei der Laufspannung. Er erfährt mehr oder weniger stark alle Verschleißarten, abrasiver, adhäsiver und korrosiver Verschleiß.

Der Anteil, von der Kolbenbaugruppe an den mechanischen Verlusten eines Motors ist in etwa 40%. Davon verursachen die Kolbenringe etwas mehr als die Hälfte. Im wesentlichen sind folgende Größen für die Kolbenringreibung von Bedeutung: Flächenpressung, Ringhöhe, Laufflächenform, Reibungswert der Laufflächenbeschichtung/bearbeitung und die Anzahl der Dichtringe. Insgesamt muss ein Paket entstehen, dass so wenig wie möglich Reibung erzeugt und so wenig wie möglich Blow-By-Verluste entstehen lässt.

Wir wissen ja, die Verlustleistung finden wir als Wärme wieder.

Um nun die Reibung der Kolben bzw Kolbenringe zur Zylinderwand ermitteln zu können, braucht man die Werte der einzelnen Oberfläche. Dabei ist zu sagen, dass erheblich Unterschiede auftreten können, wenn Kolbenschliffbild, Zylinderschliffbild, Kolbenspiel und Kolbenringvorspannung unterschiedlich ist.

Durch komplexe Versuchungen und Rechnungen hat sich ergeben, dass bei gleichen Summenwerten der Unterschied zwischen einem 2-Ring-Kolben und einem 3-Ring-Kolben kaum Unterschiede auftreten in den Reibmitteldrücken. Das ist wiederum interessant, denn der 2-Ring-Kolben fährt normalerweiße mit einer höheren Flächenpressung.

Für Dich ist nun zu sagen, falls Du einen Kolben nimmst mit einer geringeren Ringhöhe, muss der Ring eine höhere Biegespannung haben um so wenig wie möglich Blow-By-Verluste zu erzeugen. Dabei ensteht wieder eine höhere Flächenpressung. Jedoch kommen praktisch hier noch die Dimensionen dazu, Ringe mit 2mm bzw 1,5mm Höhe sind bei einem 39mm Kolben in meinen Augen überdimensioniert, auch wenn der Zweitakter mehr thermische (Abführungs-) Probleme hat als der Viertakter, da Ölspritzkühlungen etc... entfallen.

Dieser Kolben wurde gebaut auf Haltbarkeit, aber nicht auf Dauerhöchstleistung. Ein anderer Kolben kann durchaus thermische Besserungen bringen.

Was für eine Höhe haben die Ringe des neuen Kolbens?

Hast Du mal die Ringnuten auf Verkokungen überprüft? Dadurch kann Ringdrücken oder Ringbeißen entstehen, da die Ringe regelrecht eingeklemmt werden, was hohe Temperaturen als auch einen Fresser zur Folge haben kann.

Wurde die Quetschkante minimiert oder wurden sonst Maßnahmen ergriffen um die Leistung stark zu erhöhen? Tritt Glühzündung oder klopfende Verbrennung auf?

Gruß

bearbeitet January 14, 2010 von äffle91

[derbi sm x-.........]

WOW, danke für deine ausführliche Antwort!

Deine Ahnnahmen zum Metrakit Kolben sind richtig.

Also wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, sind die chromkolbenringe einfach nur veredelte Gusseisen bzw Stahlringe.

Und die grau-matten Kolbenringe sowie bei den Kolben den ich verwenden möchte sind solche Gusseisen bzw Stahlringe?

Chromringe haben also immer einen Vorteil gegenüber den Gusseinsenringen und können bei Guss und bei Alu Zylinder eingesetz werden? Gibts da trotzdem Unterschiede zwischen Alu und Guss Zylinder? Guss Zylinder sind ja weicher wie die beschichteten alu, oder? Führen da die Cromringe nicht zu einer höheren Abnutzung der Lauffläche?

Den Barikit Kolben habe ich noch nicht zuhause, hab ihn nur auf nem bild gefunden und wollte mich zuerst mal informieren, aber ich schätze das die Kolbenringe jeweils so bei 1mm liegen. Aber wenn Cromkolbenringe besser sind bin ich am überlegen mir nicht einen anderen Kolben mit Cromringen zu suchen.

Die Quetschspalte war ziemlich großzügig gewählt und es kam nicht zu Glühzündungen oder Klopfen, zumindest gab es keine Anzeichen dafür.

mfg

[äffle91]

Servus,

Du musst Dir vorstellen, die Basis zu den ganzen Behandlungen ist immer (in den meißten Fällen) ein Kolbenring aus Gusseisen oder Stahl, daraufhin finden Veredelungen bzw Oberflächenbehandlungen statt.

Also wenn ich das jetzt richtig verstanden habe, sind die chromkolbenringe einfach nur veredelte Gusseisen bzw Stahlringe.

Im Prinzip, ja, aber es wird nicht der ganze Kolbenring (hart)verchromt, nur die Kolbenringlaufbahn. Du wirst, so denke ich, nur eine "normale" Hartverchromung am Kolbenring haben, alles andere wäre zu teuer.

Und die grau-matten Kolbenringe sowie bei den Kolben den ich verwenden möchte sind solche Gusseisen bzw Stahlringe?

Das werden nitrierte Kolbenringe sein, ein Ring nur aus Stahl oder Guss würde viel zu schnell verschleißen beim Zweitakter. Vorteile sind oben schon geschrieben.

Chromringe haben also immer einen Vorteil gegenüber den Gusseinsenringen und können bei Guss und bei Alu Zylinder eingesetz werden?

Weder richtig noch falsch. Es kommt immer auf den Einsatzzweck an.

Ganz einfaches Beispiel:

Ein Ottomotor lebt von Drehzahlen. Auf Grund dessen versucht man so wenig wie möglich Reibung zu erzeugen. Deswegen benützt man dünnere Kolbenringe. Die nitrierten Kolbenringe sind durch ihre Eigenschaften besser, wenn weniger Material da ist, da auch unter anderem der ganze Ring nitriert wird. Außerdem fährt man niedrigere Kompressionen.

Ein Dieselmotor dagegen lebt von hohen Drücken um niedrigeren Drehzahlbereich. Dadurch muss man höhere Kolbenringe bzw vom Materialquerschnitt stärkere Ringe verbauen, um überhaupt solch hohe Drücke zu erreichen und um Blow-By-Verluste zu vermeiden. Hier eigenen sich besser Chromringe, in der Regel sind sie aber Chrom-Keramik oder Chrom-Diamant Schichten.

Gibts da trotzdem Unterschiede zwischen Alu und Guss Zylinder?

Prinzipiell ist es egal, ob nun Alu oder Guss Zylinder zumindest bei den kleineren Motoren bei den nichts speziell beschichtet oder bearbeitet wird oder spezielle Fertigungen haben.

Guss Zylinder sind ja weicher wie die beschichteten alu, oder? Führen da die Cromringe nicht zu einer höheren Abnutzung der Lauffläche?

Nein. Guss wird oft unterschätzt, auch wenn es billiger ist als Aluzylinder. Gusszylinder haben exzellente Notlaufeigenschaften. Sie setzen sich nach wie vor gegen Alubeschichteten Zylinder durch, außer im 2 Takt Bereich, da gibt es thermisch viel zu viel Veränderungen. Wenn Gusszylinder noch nachbehandelt, beispielsweise nitriert werden, sind diese fast unzerstörbar.

Den Barikit Kolben habe ich noch nicht zuhause, hab ihn nur auf nem bild gefunden und wollte mich zuerst mal informieren, aber ich schätze das die Kolbenringe jeweils so bei 1mm liegen. Aber wenn Cromkolbenringe besser sind bin ich am überlegen mir nicht einen anderen Kolben mit Cromringen zu suchen.

Lese bitte oben nochmals. Ein Chromring ist nicht zwingend besser, besonders nicht bei solch kleinen Konstruktionen.

Gruß