So kann man brauchbare Kolbenringe herstellen:

Dieser Beitrag hat bereits ein gewisses Alter und ist daher als ein Leitfaden zu sehen. Es gibt viele Methoden um gute Kolbenringe herzustellen. Dies ist nur eine davon.

Die Grundidee in diesem Beitrags stammt von Bob Shores,  Ruskin, Florida.

Der Originaltext wurde von mir übersetzt und durch eigene Erklärungen und Kommentare ergänzt.
Ich habe diese Methode selbst ausprobiert und ich finde sie funktioniert ganz hervorragend.

Für mich ist dabei wichtig, das man mit dieser Methode und einer konventionellen Dreh und Fräsmaschine ohne komplizierte Halterungen, Dorne oder sonstige Werkzeuge und Vorrichtungen zu wiederholbar guten Ergebnissen kommt.

Natürlich gibt es viele unterschiedliche Ansichten zu diesem Thema und auch Herstellungsverfahren und die hier beschriebene erhebt keinen Anspruch auf den Titel  "Beste Methode von allen". Sie ist in erster Linie gedacht als Hilfe für Anfänger die zum ersten mal Kolbenringe herstellen wollen.

Bei dieser Methode werden der Kolben und die Ringe aus dem selben Stück Gusseisen in einer Aufspannung hergestellt. Die hier beschriebene Methode bezieht sich auf einen 1-Zylinder Motor. Grundsätzlich können die Arbeitsschritte auch bei bereits vorhandenen Kolben oder Mehrzylindermotoren angewendet werden.
Diese Methode hat den Vorteil, daß der Kolben und die Ringe den exakt gleichen Durchmesser, Rundheit und Oberflächenbeschaffenheit haben, da sie aus einem Stück Metall produziert werden. Unterschiede beim Durchmesser oder der Rundheit der Bauteile, seien sie auch noch so gering, sind damit schon mal ausgeschlossen.
Diese Methode produziert Kolben und Ringe in konstant hoher Qualität.
 

Los geht`s

Als Material eignet sich am besten Kugelgraphitguss GGG 50. GG 25 ist aber auch geeignet.
Als erstes wird die Zylinder Laufbüchse für den Motor hergestellt.
Wie das gemacht wird, können sie im Beitrag ==>"Laufbüchsen"<== lesen.
 
 
Um den Kolben und die Ringe herzustellen, spannen sie ein im Durchmesser passendes Stück Gusseisen in das Drehfutter
und drehen zunächst einen Rezess an dem das Werkstück anschließend eingespannt wird. Das gesamte Werkstück dabei so lang bemessen, daß außer dem Kolben auch noch  3 - 4 Ringe abgestochen werden können.
Dann das Werkstück am soeben gefertigten Rezess einspannen, die Stirnseite plandrehen und den gewünschten Kolben Außendurchmesser
bis auf  ca. 8/100 mm Übermaß feindrehen. Die Ringe werden aus dem Ende des Werkstückes gefertigt, das zum Reitstock zeigt. Jetzt wird die Ringnut 5/100 mm tiefer als angegeben an der richtigen Stelle des Werkstückes eingestochen.
Dann den Innendurchmesser des Werkstückes (der Teil aus dem die Ringe gemacht werden) ausbohren und innen fein ausdrehen bis zum Innen endmaß der Kolbenringe. Beispiel: Der Kolben hat 20 mm Durchmesser. Der Ring soll 1mm hoch und genauso dick sein. Also wird die Ringnut 1 mm breit und 1,05mm tief eingestochen und das Werkstück (der Teil aus dem wir die Ringe machen) wird auf 18 mm innen Durchmesser ausgedreht.
Jetzt wird das Werkstück bei langsamer Drehzahl außen geläppt bis es saugend in die zuvor angefertigte Zylinderlaufbüchse passt.
Auf keinen Fall zu lose, aber auch nicht zu stramm. Anschließend werden die Kolbenringe mit einem scharf geschliffenen Abstechstahl mit ca. 5/100 mm Übermaß  in der Breite abgestochen. Jetzt kann das übriggebliebene Werkstück, also der eigentliche Kolben, ausgespannt werden, um die Kolbenbolzenbohrung und die Innenbearbeitung nach Plan auf der Fräsmaschine fertigzustellen. Anschließend wird das Werkstück wieder ins Drehfutter eingespannt, mit der Messuhr auf Rundlauf eingemessen, dann in der Länge auf Endmaß gebracht und abgestochen. Den Kolben dann entgraten. Wir haben jetzt einen fertigen Kolben und ein paar rohe Ringe hergestellt.
Die abgestochenen Ringe werden jetzt beidseitig auf feinem Schleifleinen (600 – 1000 er Körnung), welches auf eine Glasplatte geklebt wurde, unter Zugabe von Schneidöl solange mit wenig Druck und kreisenden Bewegungen geschliffen und innen entgratet, bis sie in die Nut am Kolben passen, ohne zu klemmen. Die dicke des Ringes mit dem Messschieber immer wieder an verschiedenen Stellen nachmessen und auf gleichmässige Dicke schleifen. Von diesem Arbeitsschritt hängt die spätere Dichtigkeit der ganzen Laufgarnitur ab. Die Ringe müssen sich in der Nut noch gut bewegen können. Sitzen die Ringe zu stramm in der Nut, können sie sich nicht mehr bewegen und somit nicht abdichten und sauber einlaufen.
Sitzen sie dagegen zu locker, werden sie niemals richtig dicht, weil die Verbrennungsgase zwischen Ring und Kolben "durchblasen".
Lassen sie sich bei diesem Arbeitsschritt Zeit! Eine spätere Fehlerkorrektur, sprich Neuanfertigung, dauert mindestens dreimal solange. Ich spreche da aus Erfahrung.
Die Ringe sollen jetzt geöffnet werden. Dazu verwende ich gerne eine Diamantbeschichtete Metallschleifscheibe von PROXXON mit 22 mm Durchmesser und nur 0,2 mm Dicke. Das Sägeblatt oder die Trennscheibe sollte dabei so schmal wie möglich sein.  
Der Ring wird nun zwischen zwei Halteplatten aus Messing vorsichtig in den Frässchraubstock eingespannt, so dass nur noch ein kleiner Teil aus den Platten oben herausschaut. Hier wird der Ring mit der Trennscheibe aufgeschnitten.
Zu diesem Zeitpunkt können sie sicher sein, dass der Ring absolut rund ist und perfekt auf den Kolben und in die Laufbüchse passt.
Damit der Ring später mit leichtem Druck an der Zylinderwand anliegt muß er nun etwas geöffnet und dann wärmebehandelt werden.
Um das zu erreichen wird der Ring etwas vorgespannt. Den Ring aus den Halteplatten nehmen und in die Ringöffnung ein kleines, etwa 2-3 mm starkes Stück Messingblech einklemmen.
Dabei nicht überdehnen, denn Gusseisen bricht sehr leicht. Der Ring mit dem Blech in der Öffnung wird nun mit einem kleinen Gasbrenner langsam und gleichmässig zu einer schwachen Rotglut erhitzen und dort für etwa 2-3 Minuten halten. Nicht zu sehr erhitzen sonst wird sich der Ring verziehen und er wird unbrauchbar. Um ein Verziehen sicher auszuschließen kann man den Ring auch mit dem Blech in der Öffnung zwischen den Halteplatten die wir zum Öffnen benutzt haben einspannen und die ganze Halterung mit Ring erwärmen. Das Gefüge im Metall entspannt sich dabei, zu erkennen daran, daß das Messingblech nun nicht mehr von der Spannung im Ring gehalten wird, meistens von alleine aus der Öffnung fällt und der Ring in dieser offenen Stellung bleibt. Nun den Ring langsam abkühlen lassen. Der Ring hat jetzt genau die richtige Vorspannung um später im Zylinder mit leichtem Druck an der Wandung anzuliegen und sauber einzulaufen. Nach der Wärmebehandlung kann der Ring mit feinem Schleifvlies vorsichtig von Zunder gesäubert werden. 

Anschließend kann der Ring auf den Kolben montiert werden. Anfangs wird die Kompression des Motors noch recht gering sein, aber mit zunehmender Laufzeit des Motors wird sich die Kompression erhöhen weil der Ring und der Zylinder aufeinander einlaufen und sich gegenseitig polieren.

Viel Spass und Erfolg bei der Produktion ihrer eigenen Kolbenringe...........