BR102015020400A2

BR102015020400A2 - piston ring

Info

Publication number: BR102015020400A2
Application number: BR102015020400A
Authority: BR
Inventors: Ablas Marques Gisela
Original assignee: Mahle Int Gmbh; Mahle Metal Leve S/A
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-03-01
Also published as: WO2017032645A1

Abstract

resumo patente de invenção: "anel de pistão". descreve-se um anel de pistão compreendendo pelo menos uma base (1) metálica; uma face deslizante (10); uma face superior (20) e uma face inferior (30); as intercepções entre a face deslizante (10) e as faces superior e inferior (20, 30) definindo, cada qual, uma região de intersecção superior (21) e uma região de intersecção inferior (22); a região de intersecção superior definindo um chanfro deslizante (210); a face inferior (30) na região que se estende a partir da região de intersecção inferior (22) por até um comprimento de 100 a 300 micrometros definindo uma região parcial (23), a região perimetral do anel de pistão (100) é nitretada, sendo que são desprovidos de nitretação o chanfro deslizante (210), a face deslizante (10), a região de intersecção inferior (22) e a região parcial (23), de tal forma que se reduz a fragilidade do anel (100) causada pela nitretação nas ditas regiões onde é recorrente o surgimento e a propagação de trincas, permitindo ainda a manutenção de regiões nitretadas e com alta resistência ao desgaste.patent summary: "piston ring". a piston ring comprising at least one metal base (1); a sliding face (10); an upper face (20) and a lower face (30); the intersections between the sliding face (10) and the upper and lower faces (20, 30) each defining an upper intersecting region (21) and a lower intersecting region (22); the upper intersection region defining a sliding bevel (210); the lower face (30) in the region extending from the lower intersection region (22) up to a length of 100 to 300 micrometers defining a partial region (23), the perimeter region of the piston ring (100) is nitrided whereby the sliding bevel (210), the sliding face (10), the lower intersection region (22) and the partial region (23) are not nitrided, such that the fragility of the ring (100) is reduced. caused by nitriding in said regions where crack emergence and propagation is recurrent, also allowing the maintenance of nitrided regions and with high wear resistance.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL DE PISTÃO".Patent Descriptive Report for "PISTON RING".

[001] A presente invenção refere-se a um anel de pistão, mais especificamente para aplicação em uma primeira canaleta de um pistão para uso em um motor de combustão interna, dotado de uma distribuição particular da camada de nitretação, que resulta em um aumento da resistência à ruptura proveniente da propagação de trincas. Descrição do estado da técnica [002] No âmbito da tecnologia disponível para anéis de pistão de motores de combustão interna, particularmente a voltada para os anéis de primeira canaleta de pistão responsáveis pela vedação da câmara de combustão, evitando a passagem de gases de combustão para o cárter, é sabido que, em geral, quando se observa uma falha por ruptura do anel, a trinca inicial que leva à ruptura de dito anel se inicia na região da aresta inferior da superfície do diâmetro externo (também conhecido como face deslizante), ou seja, a aresta (geralmente chan-frada) responsável pela vedação da câmara do pistão e pela raspagem de óleo quando do funcionamento do conjunto.[001] The present invention relates to a piston ring, more specifically for application to a first piston channel for use in an internal combustion engine, provided with a particular distribution of the nitriding layer, which results in an increase in of the breaking strength of crack propagation. Description of the state of the art [002] As part of the technology available for piston rings of internal combustion engines, particularly those for the first piston channel rings responsible for sealing the combustion chamber, preventing the passage of flue gases to the crankcase, it is known that, in general, when an annulus failure occurs, the initial crack leading to the annulus rupture begins at the lower edge region of the outer diameter surface (also known as the sliding face), that is, the edge (usually chamfered) responsible for sealing the piston chamber and scraping oil when operating the assembly.

[003] Embora uma das razões pelas quais a trinca se inicia nesta região específica seja pela natureza elevada dos esforços presentes nesta aresta quando o conjunto está em trabalho, a tendência à ruptura desta região é agravada pelo fato de que uma das praxes técnicas de tratamento superficial dos anéis de pistão é a aplicação de uma camada nitretada em torno de todo o corpo do anel.Although one of the reasons why cracking starts in this particular region is because of the high nature of the stresses present at this edge when the joint is in work, the tendency to breakage of this region is compounded by the fact that one of the usual treatment techniques The surface of piston rings is the application of a nitrided layer around the entire body of the ring.

[004] A nitretação do corpo (ou base) do anel permite elevar sua dureza de face e consequentemente sua resistência ao desgaste, característica essa desejável pela tendência de trabalho contínuo do pistão. Não obstante, a nitretação do aço que forma a base do anel faz com que a região nitretada se fragilize em diversos pontos, devido à formação de fases de cabonitretos que atuam como pontos de inicia- ção de trincas, consequentemente tornando-a menos dúctil e mais frágil. Isso favorece o aparecimento das supracitadas trincas iniciais, e levam à inevitável falha por ruptura do anel.[004] The nitriding of the ring body (or base) allows to increase its face hardness and consequently its wear resistance, which is desirable due to the continuous working tendency of the piston. However, the nitriding of the steel that forms the base of the ring causes the nitrided region to weaken at several points, due to the formation of cabonitretal phases that act as crack initiation points, thus making it less ductile and more fragile. This favors the appearance of the aforementioned initial cracks, and leads to the inevitable failure of ring breakage.

[005] Outro problema trazido pela nitretação em anéis de pistão é a necessidade de se criar chanfros nas arestas do anel, principalmente na aresta inferior do diâmetro externo, visto que uma aresta pontiaguda, ou "canto vivo", faria com que as concentrações de tensões se elevassem ainda mais. Entretanto, a utilização de cantos vivos nessa região, se possível, seria desejável para um anel de primeiro canalete, pois melhoraria a vedação e a raspagem de óleo na face da câmara do pistão.Another problem brought about by nitriding in piston rings is the need to create chamfers on the ring edges, especially on the lower edge of the outside diameter, since a sharp edge, or "sharp corner", would cause the concentrations of tensions rose even higher. However, the use of sharp corners in this region, if possible, would be desirable for a first channel ring, as it would improve sealing and oil scraping on the face of the piston chamber.

[006] O estado da técnica compreende tentativas de reduzir a fragilidade e a tendência ao surgimento de trincas dessa região específica, embora não se mostrem absolutamente eficientes. O documento US 6698763 revela um anel de pistão dotado de quatro faces tratadas superficialmente com uma camada nitretada. A camada nitretada é, por sua vez, eliminada dos chanfros da face de deslizamento do anel por meios mecânicos, e sobreposta por uma camada de cerâmica.The state of the art comprises attempts to reduce brittleness and the tendency for cracks to appear in this specific region, although they are not absolutely efficient. US 6698763 discloses a piston ring having four faces surface treated with a nitrided layer. The nitrided layer is in turn removed from the chamfers of the sliding face of the ring by mechanical means and overlaid by a ceramic layer.

[007] A solução proposta por US 6698763 não é eficiente para redução significativa da fragilidade do anel, pois a região imediatamente adjacente ao chanfro inferior e a face do diâmetro externo do anel ainda se mantêm com a camada nitretada, ou seja, ainda apresentam pontos de dureza elevada que resultam na elevada tendência ao aparecimento de trincas.[007] The solution proposed by US 6698763 is not efficient for significantly reducing ring fragility, as the region immediately adjacent to the lower bevel and the outside diameter face of the ring still remain with the nitrided layer, ie, still have points high hardness that result in the high tendency to crack.

[008] O documento JPH05172248 por sua vez revela uma solução na qual a face do diâmetro externo do anel de pistão não recebe o tratamento de nitretação, e ao invés disso recebe uma camada de cerâmica endurecida.JPH05172248 in turn discloses a solution in which the outside diameter face of the piston ring does not receive the nitriding treatment, and instead receives a hardened ceramic layer.

[009] A solução proposta por JPH05172248 também não se mos- tra eficiente para redução da fragilidade do anel, pois a região imediatamente adjacente ao chanfro inferior do diâmetro externo do anel permanece sujeita a trincas por ocorrência da camada nitretada.Also, the solution proposed by JPH05172248 is not effective for reducing ring fragility, as the region immediately adjacent to the lower bevel of the outer diameter of the ring remains cracked by the occurrence of the nitrided layer.

[0010] Neste sentido, o estado da técnica não compreende uma solução que permita a eliminação da fragilidade da região de intersec-ção da face de deslizamento com a face inferior do dito anel, causada pela aplicação da camada nitretada, inclusive da região imediatamente adjacente aos chanfros/arestas, e que permita ainda a manutenção da dita camada nitretada em outras regiões para aproveitamento de suas propriedades benéficas contra o desgaste.In this sense, the state of the art does not comprise a solution that allows the elimination of the fragility of the region of intersection of the sliding face with the underside of said ring, caused by the application of the nitrided layer, including the immediately adjacent region. bevels / edges, and also allowing the maintenance of said nitrided layer in other regions to take advantage of its beneficial properties against wear.

[0011] Ainda, o estado da técnica não demonstra preocupação em apresentar uma solução que permita a escolha entre a utilização ou a eliminação do chanfro da região de intersecção inferior da face deslizante do anel, o que permitiría melhor capacidade de vedação e ras-pagem do óleo.Also, the state of the art is not concerned with presenting a solution allowing the choice between using or eliminating the bevel of the lower intersection region of the ring sliding face, which would allow better sealing and scraping capability. of the oil.

Objetivos da Invenção [0012] Tendo em vista as dificuldades apresentadas e não solucionadas pela técnica anterior, a presente invenção tem por objetivo fornecer um anel de pistão que apresente alta resistência ao desgaste em todo o seu corpo, enquanto elimina a fragilidade típica da aplicação da camada nitretada na região da face deslizante do anel, especialmente das regiões adjacentes à intersecção da dita face com a face inferior.OBJECTS OF THE INVENTION In view of the difficulties presented and not solved by the prior art, the present invention aims to provide a piston ring that exhibits high wear resistance throughout its body, while eliminating the typical fragility of applying the nitrided layer in the region of the sliding face of the ring, especially of the regions adjacent to the intersection of said face with the underside.

[0013] Outro objetivo da presente invenção é apresentar um anel de pistão que permita a eliminação do chanfro da região inferior de sua face deslizante, permitindo a utilização de bordas afiadas ou "cantos vivos" para uma raspagem de óleo e vedação mais eficientes.[0013] Another object of the present invention is to provide a piston ring that allows the chamfering of the lower region of its sliding face to be eliminated, allowing the use of sharp edges or "sharp corners" for more efficient oil scraping and sealing.

Breve descrição da invenção [0014] Anel de pistão compreendendo pelo menos uma base metálica composta primordialmente por ferro e substancialmente anelar definindo uma região perimetral, uma face deslizante capaz de ser montada adjacentemente à parede de um cilindro, uma face superior e uma face inferior disposta em oposição à face superior, as faces superior e inferior sendo adjacentes à face deslizante, e as intercepções entre a face deslizante e as faces superior e inferior definindo, cada qual, uma região de intersecção superior e uma região de intersecção inferior.BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION Piston ring comprising at least one primarily iron and substantially annular metal base defining a perimeter region, a sliding face capable of being mounted adjacent to a cylinder wall, an upper face and a disposed lower face as opposed to the upper face, the upper and lower faces being adjacent to the sliding face, and the intersections between the sliding face and the upper and lower faces each defining an upper intersecting region and a lower intersecting region.

[0015] A região de intersecção superior define um chanfro deslizante, e a face inferior na região que se estende a partir da região de intersecção inferior por até um comprimento de micrometros definindo uma região parcial, enquanto a região perimetral do anel de pistão é nitretada, sendo que são desprovidos de nitretação o chanfro deslizante, a face deslizante, a região de intersecção inferior e a região parcial.The upper intersection region defines a sliding bevel, and the lower face in the region extending from the lower intersection region up to a micrometer length defining a partial region, while the perimeter region of the piston ring is nitrided. where the sliding chamfer, the sliding face, the lower intersection region and the partial region are nitrided.

[0016] Ademais, a região de intersecção inferior é um vértice ou um chanfro, e o chanfro deslizante, a face deslizante, a região de intersecção inferior e a região parcial são dotados de uma camada superficial de desgaste.In addition, the lower intersection region is a vertex or chamfer, and the sliding bevel, sliding face, lower intersection region, and partial region are provided with a surface wear layer.

Descrição resumida dos desenhos [0017] A presente invenção será, a seguir, mais detalhadamente descrita com base em um exemplo de execução representado nos desenhos. As figuras mostram: Figura 1 - uma fotografia de um anel de pistão (seção transversal) submetido à falha por ruptura.Brief Description of the Drawings The present invention will hereinafter be described in more detail based on an exemplary embodiment shown in the drawings. The figures show: Figure 1 - A photograph of a piston ring (cross section) subjected to rupture failure.

Figura 2 - uma vista em corte de uma seção transversal do anel de pistão da presente invenção.Figure 2 is a cross-sectional view of the piston ring of the present invention.

Figura 3 - um detalhe em corte da região do chanfro do anel de pistão da presente invenção.Figure 3 is a sectional detail of the piston ring chamfer region of the present invention.

Descrição detalhada das figuras [0018] A presente invenção refere-se a um anel de pistão 100, particularmente para uso em um canalete de um pistão de um motor de combustão interna ou de um compressor.DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention relates to a piston ring 100, particularly for use in a piston groove of an internal combustion engine or a compressor.

[0019] Primeiramente, esclarece-se novamente que o processo de falha por ruptura transversal inicia-se tipicamente através de uma trinca, ou seja, uma fissura, ou descontinuidade estrutural do material trabalhado. Esta trinca é, naturalmente, uma redução de área de distribuição de forças, e consequentemente uma região de concentração de tensões.First, it is again clarified that the process of failure by transverse rupture typically begins through a crack, that is, a crack, or structural discontinuity of the worked material. This crack is, of course, a reduction of the force distribution area, and consequently a stress concentration region.

[0020] Desta forma, as tensões concentradas agem sobre a trinca, deformando-a e, mais especificamente, propagando-a ao longo da estrutura do material. Eventualmente, tal propagação se torna significativa o suficiente para levar à ruptura do material. A figura 1 mostra um anel de pistão 100A submetido à falha por ruptura durante o trabalho. Pode-se perceber que a propagação da trinca se dá a partir da região inferior 110A do diâmetro externo do anel, indicando que a trinca se originou próxima ao chanfro inferior do diâmetro externo do anel.In this way, the concentrated stresses act on the crack, deforming it and, more specifically, propagating it along the material structure. Eventually, such propagation becomes significant enough to lead to material rupture. Figure 1 shows a piston ring 100A subjected to rupture failure during operation. It can be seen that crack propagation occurs from the lower region 110A of the outer ring diameter, indicating that the crack originated near the lower bevel of the outer ring diameter.

[0021] Este comportamento se repete na grande maioria dos anéis de pistão submetidos à falha por ruptura, inclusive aqueles descritos pelos documentos do estado da técnica citados anteriormente (US 6698763 e JPH05172248) cujas tecnologias reveladas têm por objetivo a resolução deste mesmo problema, embora sem apresentar melhorias sensíveis. A falha geralmente parte da região inferior do diâmetro externo dos anéis, pois esta região é submetida a esforços cíclicos constantes de tração-compressão que, quando somados aos trabalhos de raspagem e vedação de óleo, tornam a mesma extremamente propícia à propagação de falhas por fadiga.This behavior repeats in the vast majority of piston rings subjected to rupture failure, including those described in the aforementioned prior art documents (US 6698763 and JPH05172248) whose disclosed technologies are intended to address the same problem, although without making significant improvements. The failure usually comes from the lower region of the outer diameter of the rings, as this region is subjected to constant cyclic tensile-compression stresses which, when added to the scraping and oil seal work, make it extremely prone to fatigue failure propagation. .

[0022] A presente invenção soluciona este problema por meio da distribuição particular da camada de nitretação sobre o anel de pistão 100, evitando a formação de fases frágeis de carbonitretos em regiões de interesse, e consequentemente reduzindo a tendência de surgimento e de propagação de trincas, como será esclarecido a seguir.The present invention solves this problem by the particular distribution of the nitriding layer on the piston ring 100, avoiding the formation of brittle carbonite phases in regions of interest, and consequently reducing the cracking and propagation tendency. , as will be clarified below.

[0023] A figura 2 ilustra a seção transversal do anel de pistão 100 da presente invenção. Dito anel 100 é formado por uma base 10 metálica substancialmente anelar e formada por um material metálico de composição ferrosa, tal como o aço.Figure 2 illustrates the cross section of piston ring 100 of the present invention. Said ring 100 is formed of a substantially annular metal base 10 and formed of a metal material of ferrous composition, such as steel.

[0024] A base 10 compreende uma face deslizante 10 e uma face de contato 40 opostas entre si, bem como uma face superior 20 e inferior 30 opostas entre si e adjacentes às faces deslizante e de contato 10, 40, definindo um perfil transversal substancialmente retangular. A face deslizante 10 é capaz de ser montada adjacentemente à parede de um cilindro, e a face de contato 40 mantêm-se alojada no canalete do pistão. A face superior 20 é voltada para a face do pistão.The base 10 comprises a sliding face 10 and a contact face 40 opposite each other, as well as an opposite top 20 and 30 facing each other and adjacent to the sliding and contact faces 10, 40, defining a substantially transverse profile. rectangular. The sliding face 10 is capable of being mounted adjacent to the wall of a cylinder, and the contact face 40 remains housed in the piston groove. The upper face 20 faces the piston face.

[0025] As intercepções entre a face deslizante 10 e as faces superior e inferior 20, 30 definem cada qual uma região de intersecção superior 21 e uma região de intersecção inferior 22. Todas as intersec-ções das faces 10, 20, 30, 40 definem cada qual um chanfro, com exceção da região de intersecção inferior 22 que pode definir um chanfro ou uma aresta pura, característica esta que é uma vantagem particular da presente invenção, como será mais detalhadamente esclarecido adiante. A região de intersecção superior 21 define, especificamente, um chanfro deslizante 210.The intersections between the sliding face 10 and the upper and lower faces 20, 30 each define an upper intersecting region 21 and a lower intersecting region 22. All intersections of faces 10, 20, 30, 40 each define a chamfer, with the exception of the lower intersection region 22 which may define a chamfer or a pure edge, which is a particular advantage of the present invention, as will be explained in more detail below. The upper intersection region 21 specifically defines a sliding bevel 210.

[0026] A face superior 20 e a face de contato 40 são dotadas de uma camada nitretada 60 que encobre suas faces por completo, incluindo seus chanfros. Já a face deslizante 10 e o chanfro deslizante 210 não recebem a camada nitretada.The upper face 20 and the contact face 40 are provided with a nitrided layer 60 which completely covers their faces, including their chamfers. Sliding face 10 and sliding chamfer 210 do not receive the nitrided layer.

[0027] Conforme mostra a figura 3, a face inferior 30 na região que se estende a partir da região de intersecção inferior 22 define uma região parcial 23 que é desprovida de nitretação. Em outras palavras, partindo da região de intersecção inferior 22, existe uma região 23 da face inferior 30 que é livre de camada nitretada 200, esta região 23 possuindo um comprimento transversal (em relação ao anel 100) de entre 100 e 300 micrometros, e mais preferencial mente de 200 micrometros. Cumpre notar, ainda, que caso a região de intersecção inferior 22 seja um chanfro, o chanfro também não recebe a camada nitretada, e a região parcial 23 parte do fim do chanfro (o fim do chanfro indicado por 220, conforme ilustrado na figura 3).As shown in Figure 3, the bottom face 30 in the region extending from the bottom intersection region 22 defines a partial region 23 that is devoid of nitriding. In other words, starting from the lower intersection region 22, there is a lower face 30 region 23 that is free of nitrided layer 200, this region 23 having a transverse length (relative to ring 100) of between 100 and 300 micrometers, and more preferably 200 micrometers. It should also be noted that if the lower intersection region 22 is a chamfer, the chamfer does not receive the nitrided layer either, and the partial region 23 departs from the end of the chamfer (the end of the chamfer indicated by 220, as shown in Figure 3). ).

[0028] Deste modo, as regiões adjacentes à região de intersecção inferior 22 permanecem livres de camada nitretada 200. Isto impede que tal região se fragilize pela formação de fases de cabonitretos, reduzindo as chances de ocorrência de trincas que levam às falhas por ruptura típicas desta região. Assim, a presente invenção atinge uma eficiência verdadeiramente significativa na redução das falhas em anéis de pistões, diferentemente das tecnologias compreendidas pelo estado da técnica, em que a falha ainda pode ocorrer nas regiões imediatamente adjacentes ao chanfro inferior do diâmetro externo do anel.Thus, regions adjacent to the lower intersection region 22 remain free of nitrided layer 200. This prevents such region from becoming weakened by the formation of cabonitretal phases, reducing the chances of cracking leading to typical rupture failures. of this region. Thus, the present invention achieves truly significant efficiency in reducing piston ring failures, unlike prior art technologies, where the failure can still occur in regions immediately adjacent to the lower bevel of the outer diameter of the ring.

[0029] Ainda, a presente invenção, a partir da redução do risco de ruptura, permite à região de intersecção inferior 22 a possibilidade de não definir um chanfro, mas sim uma aresta pura, diferentemente dos anéis de pistão do estado da técnica, que obrigatoriamente são dotados de uma aresta chanfrada na região inferior de seus diâmetros externos para eliminação de seu "canto vivo".Furthermore, the present invention, by reducing the risk of rupture, allows the lower intersection region 22 not to define a chamfer but a pure edge, unlike prior art piston rings which They must be fitted with a chamfered edge in the lower region of their outside diameters to eliminate their "sharp corner".

[0030] A utilização da região de intersecção inferior 22 como aresta (ao invés de chanfro) permite maior eficiência na vedação e raspa-gem de óleo, melhorando o desempenho do equipamento como um todo. Embora a presença de um "canto vivo" ou aresta pontiaguda crie um ponto de concentração de tensões que fragiliza esta região, isto é equilibrado pelo fato de que a região da intersecção inferior 22 do anel 100 da presente invenção é livre de camada nitretada, diminuindo a concentração de inclusões não metálicas e consequentemente a ocorrência de falhas por iniciação e propagação de trincas e permitindo assim a não utilização do chanfro com um equilíbrio estrutural aceitá- vel. A utilização de uma aresta em uma região equivalente de um anel de pistão do estado da técnica não seria possível, pois a presença da camada nitretada e do "canto vivo" em conjunto aumentariam significativamente a tendência de surgimento de trincas e ruptura do anel.Using the lower intersection region 22 as the edge (rather than chamfer) allows greater efficiency in sealing and scraping oil, improving the performance of the equipment as a whole. Although the presence of a "sharp corner" or sharp edge creates a stress concentration point that weakens this region, this is balanced by the fact that the lower intersection region 22 of ring 100 of the present invention is free of nitrided layer, decreasing the concentration of non-metallic inclusions and consequently the occurrence of failures due to crack initiation and propagation, thus allowing the non-utilization of the chamfer with an acceptable structural balance. The use of an edge in an equivalent region of a state-of-the-art piston ring would not be possible, as the presence of the nitrided layer and the "sharp corner" together would significantly increase the tendency for cracking and ring breakage.

[0031] Finalmente, a permanência da camada nitretada nas faces laterais superior e inferior 20 e 30 restantes do anel 100 permite a manutenção da resistência ao desgaste entre o anel e a canaleta do pistão, promovida pelo processo de nitretação.Finally, the permanence of the nitrided layer on the remaining upper and lower side faces 20 and 30 of ring 100 allows for the maintenance of wear resistance between the ring and the piston groove, promoted by the nitriding process.

[0032] Como ilustrado nas figuras 2 e 3, particularmente a esta configuração construtiva preferencial, o chanfro deslizante 210, a face deslizante 10, a região de intersecção inferior 22 são posteriormente cobertos com uma camada de material resistente ao desgaste 50, tal como o cromo, por um processo de deposição tal como o PVD (deposição física a vapor).As illustrated in Figures 2 and 3, particularly in this preferred constructive configuration, sliding bevel 210, sliding face 10, lower intersection region 22 are subsequently covered with a layer of wear-resistant material 50 such as chromium by a deposition process such as PVD (physical vapor deposition).

[0033] Quanto ao processo de obtenção de um anel de pistão 100 tal como o acima descrito, o mesmo apresenta as seguintes etapas: Etapa I) Obtenção de um anel de pistão 100 compreendendo uma base 10 substancialmente anelar dotada de faces de deslizamento, superior, inferior e de contato 10, 20, 30, 40.As for the process of obtaining a piston ring 100 as described above, it has the following steps: Step I) Obtaining a piston ring 100 comprising a substantially annular base 10 having upper sliding faces , lower and contact 10, 20, 30, 40.

Etapa II) Cobertura do chanfro deslizante 210, da face deslizante 10, da região de intersecção inferior 22 e da região parcial 23 com material que evite a difusão do nitrogênio.Step II) Covering the sliding bevel 210, the sliding face 10, the lower intersection region 22 and the partial region 23 with nitrogen diffusion preventing material.

Etapa III) Tratamento superficial do anel de pistão 100 por nitretação a gás.Step III) Surface treatment of piston ring 100 by gas nitriding.

Etapa IV) Remoção da camada de material protetor da face de deslizamento 10 e da região parcial 23.Step IV) Removal of the protective material layer from the sliding face 10 and partial region 23.

Etapa V) Recobrimento do chanfro deslizante 210, da face deslizante 10, da região de intersecção inferior 22 e da região parcial 23 com um material de alta resistência ao desgaste 50.Step V) Covering the sliding bevel 210, the sliding face 10, the lower intersection region 22 and the partial region 23 with a high wear resistance material 50.

[0034] Abaixo, são detalhadas cada uma das etapas: Etapa I) [0035] A obtenção de um anel de pistão 100 com as características determinadas pode ser realizada por quaisquer meios conhecidos pelo estado da técnica, tal como a extrusão seguida de corte.Below are each of the steps detailed: Step I) Obtaining a piston ring 100 with the given characteristics can be accomplished by any means known to the prior art, such as extrusion followed by cutting.

[0036] Os chanfros das faces 10, 20, 30, 40 podem ser obtidos diretamente na etapa I caso esta seja concluída através de laminação. Alternativamente, é possível obter os chanfros por processos de usi-nagem. Como já esclarecido, a presente invenção permite também a não utilização do chanfro na região de intersecção inferior 23, caso desejável.The chamfers of the faces 10, 20, 30, 40 can be obtained directly in step I if it is completed by lamination. Alternatively, chamfers can be obtained by machining processes. As already explained, the present invention also allows not to use the chamfer in the lower intersection region 23 if desired.

Etapa II) [0037] Nesta etapa, cobrem-se as faces e as regiões apontadas com um material que evita a difusão do nitrogênio na base 10.Stage II) [0037] In this stage, the faces and the pointed regions are covered with a material that prevents the diffusion of nitrogen in the base 10.

Etapa III) [0038] Utiliza-se a nitretação a gás para conferir dureza às áreas não cobertas pelo material que evita a nitretação. O procedimento utilizado é tal como o da praxe técnica compreendida, mergulhando-se a peça em um ambiente selado e alimentado com amônia. Aplica-se uma temperatura e um tempo suficientes para difundir nitrogênio na velocidade e na profundidade desejadas, que podem variar conforme aplicação.Step III) Gas nitriding is used to give hardness to areas not covered by material that prevents nitriding. The procedure used is the same as the usual technical approach, immersing the piece in a sealed environment and fed with ammonia. Sufficient temperature and time is applied to diffuse nitrogen at desired speed and depth, which may vary by application.

Etapa IV) [0039] Remove-se a camada de material protetor (inibidora da difusão de nitrogênio) das regiões onde foi aplicada.Step IV) The layer of protective material (nitrogen diffusion inhibitor) is removed from the regions where it was applied.

Etapa V) [0040] Para melhorar o desempenho do chanfro deslizante 210, da face deslizante 10, da região de intersecção inferior 22 quanto ao desgaste elevado por estarem desprovidas da camada nitretada, recobrem-se as ditas regiões com um material 50 que promove esta resistência, por um processo tal como o de Deposição Física a Vapor (PVD) e um material tal como o nitreto de cromo.Step V) In order to improve the performance of the sliding bevel 210, the sliding face 10, the lower intersection region 22 for high wear due to their lack of the nitrided layer, said regions are coated with a material 50 which promotes this. resistance by a process such as Physical Vapor Deposition (PVD) and a material such as chromium nitride.

[0041] Tendo sido descrito um exemplo de concretização preferido, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.Having described a preferred embodiment example, it should be understood that the scope of the present invention encompasses other possible variations, being limited only by the content of the appended claims, including the possible equivalents thereof.

REIVINDICAÇÕES

Claims

Piston ring comprising at least one metal base (1) composed primarily of iron and substantially annular defining a perimeter region; a sliding face (10) capable of being mounted adjacent to the wall of a cylinder; an upper face (20) and a lower face (30) disposed opposite the upper face (20), the upper and lower faces (20, 30) being adjacent to the sliding face (10); the intersections between the sliding face (10) and the upper and lower faces (20, 30) each defining an upper intersecting region (21) and a lower intersecting region (22); the upper intersection region defining a sliding bevel (210); the lower face (30) in the region extending from the lower intersection region (22) for a length of 100 to 300 micrometers defining a partial region (23), the piston ring (100) being characterized by the fact that the perimeter region of the piston ring (100) is nitrided, the sliding chamfer (210), the sliding face (10), the lower intersection region (22) and the partial region (23) being devoid of nitriding.

Piston ring (100) according to Claim 1, characterized in that the lower intersection region (22) is an edge.

Piston ring (100) according to Claim 1, characterized in that the lower intersection region (22) is a chamfer.

Piston ring (100) according to Claim 1, characterized in that the partial region (23) has a length of 200 micrometers.

Piston ring (100) according to Claim 1, characterized in that the sliding bevel (210), the sliding face (10), the lower intersecting region (22) are provided with a surface wear layer. (50).