BR112013008496B1 - Processo para a fabricação de um anel de pistão - Google Patents
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Abstract
processo para a fabricação de um anel de pistão. a invenção refere-se a um processo para a fabricação de um anel de pistão (1'), no qual um corpo de base (1), contendo, pelo menos, uma superfície de rolamento (5) radialmente externa, uma superfície periférica (4) radialmente interna, bem como, superfícies de flanco (2, 3) superiores e inferiores passando entre elas, na área de uma superfície de rolamento (5) executada aproximadamente cilíndrica é provido de uma conicidade (5') de1 o tinida, pelo menos, a superfície de rolamento (5) é equipada com uma camada resistente ao desgaste (7), e aquela área da, pelo menos uma, camada resistente ao desgaste (7), em essência, cilíndrica que forma um canto de raspagem (6) é desgastada, pelo menos, parcialmente, formando uma alma (8) de largura (h') predeterminada.
Description
[001] A invenção refere-se a um processo para a fabricação de um anel de pistão, de acordo com a parte formadora do gênero da primeira reivindicação de patente.
[002] Anéis de pistão são fabricados frequentemente de ferro fundido, de fundido de aço ou de arame de aço. Atualmente entre outros são empregados os anéis de pistão com os denominados cantos de raspagem de autoafiação em forma de anéis com cavidades com camadas de cromo.
[003] A patente DE 10 2007 007 961 A1 divulga um anel de pistão com um corpo de base, que apresenta uma superfície de rolamento, em essência, circulante, uma superfície de flanco superior e uma superfície de flanco inferior, bem como, uma superfície periférica interna, sendo que, a área de passagem da superfície de rolamento está equipada, pelo menos, na superfície de flanco inferior com um canto < 0,1 mm, e a superfície de rolamento está equipada com, pelo menos, uma camada de cobertura de PVD < 10 mm.
[004] Na patente DE 103 59 802 B3 é descrito um anel de pistão, bem como, um processo para a fabricação do mesmo. O anel de pistão contém uma superfície de rolamento provida de um perfil de superfície de rolamento, bem como, uma superfície de flanco superior e uma superfície de flanco inferior, sendo que, pelo menos, a superfície de rolamento está equipada com uma camada de evaporação, de tal modo que, uma área parcial da superfície de rolamento está equipada com uma cobertura removível, de tal modo que após a produção da camada de evaporação e remoção da cobertura é formado um canto de rola-mento, em essência, com arestas vivas entre a superfície de rolamento e, pelo menos, uma das superfícies de flanco.
[005] Da patente FR 1.484.253 pode ser depreendido um processo de acordo com o gênero para a fabricação de anéis de pistão.
[006] A patente GB 1441961 divulga um anel de pistão, que na área de sua superfície de rolamento externa está equipado com uma camada da superfície de rolamento, que apresenta componentes duros e macios.
[007] À invenção cabe a tarefa de preparar um processo alternativo, para a produção de anéis de pistão providos de uma camada de PVD, no qual, em relação ao estado da técnica, o anel de pistão tenha um efeito de raspagem melhorado.
[008] Essa tarefa é solucionada pelo fato de que, a superfície de rolamento é equipada com uma camada de cobertura de PVD, sendo que, no caso da camada de cobertura de PVD, a mesma é desgastada para a formação da alma até o material de base da superfície de rolamento.
[009] Aperfeiçoamentos vantajosos do processo de acordo com a invenção devem ser deduzidos das respectivas reivindicações subordinadas de acordo com o processo.
[0010] Além disso, é sugerido um anel de pistão de compressão com um canto de raspagem com autoafiação, que é fabricado conforme o processo de acordo com a invenção.
[0011] Com o processo de acordo com a invenção, ou seja, para a produção de uma conicidade definida na área da superfície de rolamento em ligação efetiva com a, pelo menos uma, camada resistente ao desgaste pode ser obtido um aperfeiçoamento do efeito de raspagem do anel de pistão, em particular, do anel de pistão de compressão, de tal modo que, é formado um canto de raspagem com autoafiação (canto de função), que não tem risco de quebra.
[0012] Em função da área de aplicação do anel de pistão pode ser razoável equipar a superfície de rolamento com um denominado sistema de camada de multicamadas. Sistemas desse tipo são descritos, por exemplo, na patente DE 10 2006 046 915 B3.
[0013] A conicidade da superfície de rolamento do anel é introduzida, de forma vantajosa, mecanicamente na superfície de rolamento.
[0014] A largura da alma liberada depois do processamento cilíndrico, de acordo com uma outra ideia da invenção se situa entre 0, 05 e 0,45 mm.
[0015] As conicidades da superfície de rolamento produzidas de forma apropriada, por exemplo, entre 30 e 120 minutos, antes do revestimento são feitas na superfície de rolamento a ser produzida, sendo que, a forma de procedimento é independente do material do anel.
[0016] Em anéis de pistão de ferro fundido, o canto de raspagem pode ser executado, por exemplo, de cantos vivos (90°), ou de acordo com a exigência, pode ser arredondado com um raio de 0,1 mm.
[0017] No caso de anéis de aço, a área do canto de raspagem pode ser executada nitretada ou não nitretada. Na execução não nitretada, o canto de raspagem pode ser executado, do mesmo modo, com arestas vivas (90°).
[0018] No caso da execução do anel de aço nitretado, de acordo com a necessidade podem ocorrer as seguintes execuções de anel: - o canto de raspagem contém uma entrada radial < 0,1 mm, a alma de aço e a superfície de rolamento são nitretadas, sendo que, não há nenhuma camada nitretada abaixo da camada de cobertura de PVD; - o canto de raspagem é equipado com um chanfro <0,15 mm, a alma de aço e a superfície de rolamento são nitretadas, sendo que, neste caso, uma camada nitretada permanece abaixo da camada de cobertura de PVD.
[0019] Portanto, dependendo do material e do caso de aplicação podem ser produzidos anéis de pistão, em particular, anéis de pistão de compressão, que são equipados com, pelo menos, uma camada resistente ao desgaste, de preferência, uma camada de PVD.
[0020] Se a camada de PVD já for considerada como camada de cobertura, a mesma é aplicada na área do canto de raspagem até o material de base aproximadamente cilíndrico, de tal modo que é produzida uma alma de largura predeterminada.
[0021] Se houverem várias camadas resistentes ao desgaste, então a camada de cobertura de PVD pode ser esmerilhada até o material de base da superfície de rolamento ou, porém, somente até que, pelo menos, uma camada resistente ao desgaste (por exemplo, uma camada nitretada) permaneça abaixo da camada de cobertura de PVD.
[0022] As duas formas de execução é comum o fato de que, em todo caso é formada uma alma com largura definida, na área do canto de raspagem de arestas vivas, arredondado ou equipado com um chanfro.
[0023] O objeto da invenção está representado no desenho, com auxílio de um exemplo de execução, e será descrito como a seguir. São mostrados:
[0024] Na figura 1 - representação gráfica para a fabricação de um anel de pistão;
[0025] Na figura 2 - representação de diferentes formas de execução de um anel de pistão fabricado conforme o processo de acordo com a invenção;
[0026] Na figura 3 - representação de um anel de pistão nitretado, pelo menos, parcialmente e equipado com uma camada de cobertura de PVD.
[0027] A figura 1 contém três imagens. A imagem superior mostra, em representação ampliada, um corpo de base do anel de pistão 1, que, como indicado, primeiramente teve uma forma retangular. Esse perfil da seção transversal divulga as seguintes áreas do anel de pistão: uma superfície de flanco inferior 2, uma superfície de flanco superior 3, uma superfície periférica 4 interna, bem como, uma superfície de rolamento 5. Para a produção de um canto de raspagem 6 de arestas vivas (canto de função), na superfície de rolamento 5 é feita mecanicamente uma conicidade da superfície de rolamento 5' (por exemplo, 100 minutos), através de uma altura h predeterminada da mesma. Na imagem seguinte pode ser reconhecido o corpo de base 1, desta vez, contudo, equipado com uma camada de cobertura de PVD 7, que correspondente ao perfil da superfície de rolamento 5' predeterminado, é depositado sobre a superfície de rolamento 5.
[0028] A imagem inferior da figura 1 mostra que, para a produção de uma alma 8 com uma largura h' predeterminada, a camada de cobertura de PVD 7 é desgastada até o material de base da superfície de rolamento 5. Por meio desse tipo de processamento, é formado o canto de raspagem 6 de arestas vivas, que através do intervalo h' definido em relação à camada de cobertura de PVD 7, não tem risco de quebra e no estado de operação produz uma autoafiação.
[0029] Na figura 1 está representado que, a camada de PVD 7, como a única camada resistente ao desgaste, ao mesmo tempo, forma a camada de cobertura.
[0030] A figura 2 mostra, do mesmo modo, três imagens, sendo que, a imagem superior representa o anel de pistão 1' pronto, de acordo com a imagem inferior da figura 1. A largura da alma 8, neste caso, é indicada com 0,05 até 0,45 mm.
[0031] Dependendo da escolha de material do anel de pistão 1' pode ser razoável prever, na área do canto de raspagem 6 do anel de pistão 1' raios ou chanfraduras (chanfros). A imagem central mostra um anel de pistão 1' com um raio de, no máximo 0,1 mm na área do canto de raspagem 6.
[0032] Na imagem inferior da figura 2 é reconhecível uma chanfra- dura/ chanfro, que entra na superfície de flanco inferior 2, com um ângulo. A largura da alma, neste caso, é reduzida em torno de, no máximo, 0,15.
[0033] No caso de anéis de pistão de aço, o canto de raspagem 6 pode ser executado nitretado ou não nitretado, sendo que, de forma vantajosa, no caso da execução não nitretada, o canto de raspagem 6 é executado de arestas vivas (90°), como está representado na imagem superior da figura 2.
[0034] A figura 3 contém, do mesmo modo, três imagens, que correspondem àquelas da figura 2 a partir do contorno. Diferente em relação à figura 2 é o fato de que a alma 8 e a superfície de rolamento 5 são nitretadas, antes que a camada de cobertura de PVD 7 seja aplicada. Neste caso, o processo de desgaste da camada de PVD 7 deve ser realizado, de tal modo que, a camada nitretada 9 permanece mantida no lado da alma.
[0035] No caso de execuções do anel de aço nitretados, podem ser previstas as modificações do canto de raspagem 6, representadas nas outras imagens da figura 3. Neste caso, as superfícies de flanco 2 e 3, bem como, a superfície de rolamento 5, como também a superfície periférica são nitretadas, antes que a camada de cobertura de PVD 7 seja aplicada. Depois do desgaste da camada de cobertura de PVD 7 na área da alma 8 nenhuma camada nitretada permanece sob a camada de cobertura de PVD 7 (imagem 1 da figura 3). Mas também é concebível realizar o desgaste da camada de cobertura de PVD 7 na área da alma 8, de tal modo que, permanece mantida uma nitruração desejada da alma 8 (imagem 2 da figura 3).
Claims (7)
1. Processo para a fabricação de um anel de pistão (1’), no qual um corpo de base (1) metálico, contendo pelo menos uma superfície de rolamento (5) radialmente externa, uma superfície periférica (4) radialmente interna, bem como, superfícies de flanco (2, 3) superiores e inferiores passando entre elas, na área de uma superfície de rolamento (5) executada aproximadamente cilíndrica é provido de uma co- nicidade (5’) definida, sendo que pelo menos a superfície de rolamento (5) é equipada com pelo menos uma camada resistente ao desgaste (7), e a área da pelo menos uma camada resistente ao desgaste (7), em essência, cilíndrica que forma um canto de raspagem (6) é desgastada, pelo menos, parcialmente, formando uma alma (8) de largura (h’) pre-determinada, caracterizado pelo fato de que a superfície de rolamento (5) é provida de uma camada de cobertura de PVD (7), sendo que, no caso da camada de cobertura de PVD (7) dada a mesma é desgastada para a formação da alma (8), até o material de base da superfície de rolamento (5).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, pelo menos as áreas parciais da superfície de rolamento (5) executada cônica são nitretadas e, em seguida, a superfície de rolamento (5) é equipada com uma camada de cobertura de PVD (7).
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a área do canto de raspagem (6) é prevista em forma não nitretada ou nitretada.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o canto de raspagem (6) é executado com arestas vivas.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o canto de raspagem (6) é equipado com um arredondamento que entra no flanco (2) correspondente com um raio de, no máximo, 0,2 mm.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que, o canto de raspagem (6) é equipado com um chanfro que entra no flanco (2) correspondente com um ângulo > 30°.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que, é empregado um corpo de base (1) de ferro fundido, de fundido de aço ou de arame de aço.
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