BRPI0509133B1

BRPI0509133B1 - anel de pistão e processo para a fabricação de um anel de pistão.

Info

Publication number: BRPI0509133B1
Application number: BRPI0509133A
Authority: BR
Inventors: Christian Herbst-Dederichs
Original assignee: Federal Mogul Burscheid Gmbh
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-01-29
Publication date: 2015-10-27
Also published as: EP1728013B1; US20070210524A1; JP4836935B2; EP1728013A1; PT1728013E; BRPI0509133A; DE102004014871A1; WO2005095827A1; ATE365291T1; DE502005000906D1; JP2007530877A

Abstract

anel de pistão a invenção se refere a um anel de pistão que compreende, pelo menos, uma superfície de correr, bem como, um flanco superior e um flanco inferior, sendo que a superfície de correr apresenta um revestimento aplicado de acordo com o denominado processo de high-velocity- _oxy-fuel (hvof), que está equipado com uma rufgosidade de superfície rk< 0,10 um.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ANEL DE PISTÃO E PROCESSO PARA A FABRICAÇÃO DE UM ANEL DE PISTÃO”.

Descrição [001] A invenção refere-se a um anel de pistão que compreende, pelo menos, uma superfície de deslizamento, bem como, um flanco superior e um flanco inferior. [002] Da patente JP-A 57046048 pode ser deduzido um anel de pistão de forma retangular na seção transversal, que em sua superfície de deslizamento apresenta um revestimento com base em molibdênio injetado térmica mente. Os flancos do anel de pistão estão equipados com uma camada de proteção com base de cromo. [003] Com relação a isto, na patente DE-A 197 20 627 é descrito um anel de pistão revestido, bem como, um processo de fabricação. Mesmo que a qualidade de superfície da camada de superfície de deslizamento mencionada aqui possa ser considerada como suficiente para o caso de aplicação, contudo os anéis de pistão descritos na publicação mencionada, não podem ser empregados em motores alta mente solicitados. Isto com relação ao fato que os flancos do anel de pistão também estão sujeitos a um alto desgaste e, com isto, antes vai haver uma durabilidade menor, [004] Mesmo que a patente JP-A 57046048 já publique áreas do flanco cromados em um anel retangular, assim, esta problemática não pode ser transmitida, sem problemas, para flancos executados em forma de trapézio, em conexão com um revestimento injetado na superfície de deslizamento. Em essência, isto é justificado pelo fato de que os eletrólitos de cromo ácidos penetram no revestimento da superfície de deslizamento e podem produzir dano/ dissolução do revestimento da superfície de deslizamento. Neste caso, aqui ocorre a exigência adicional de tratamento. [005] À invenção cabe a tarefa de aperfeiçoar um anel de pistão, de tal modo que, o anel de pistão também possa ser empregado em motores altamente solicitados com alta durabilidade. Isto também deverá ser possível, em particular, naqueles anéis de pistão que são executados, pelo menos parcialmente, em forma de trapézio na área de, pelo menos, um flanco. Além disto, deverá ser disponibilizado um processo de fabricação para a produção de anéis de pistão deste tipo, com o qual anéis de pistão deste tipo possam ser produzidos de forma simples e de custo vantajoso. [006] Essa tarefa é solucionada por um anel de pistão que compreende, pelo menos, uma superfície de deslizamento, bem como, um flanco superior e um flanco inferior, sendo que, a superfície de deslizamento apresenta um revestimento aplicado de acordo com o denominado processo de High-Velocity-Oxy-Fuel (HVOF), que está provido de uma rugosidade de superfície Rk < 0,12 ocm. [007] Aperfeiçoamentos vantajosos do anel de pistão de acordo com a invenção, onde, de acordo com o padrão o anel de pistão pode apresentar uma seção transversal retangular, sendo que, contudo, também podem ser possíveis variações disto, como, por exemplo, áreas do flanco feitas em forma de trapézio. [008] Um processo para a fabricação de um anel de pistão deste tipo é caracterizado pelo fato de que, várias peças brutas do anel de pistão são submetidas à tensão para formar um pacote, e as superfícies de deslizamento das peças brutas do anel de pistão são equipadas com um revestimento injetado termicamente, de acordo com o chamado processo de HVOF, os anéis de pistão são separados individualmente e na área de, pelo menos, um de seus flancos à medida do necessário, são submetidos a um acabamento trapezoidal, bem como, em seguida, pelo menos, as áreas do flanco em forma de trapézio são equipadas com uma camada de proteção depositada de modo galvâni- CO. [009] Conforme a necessidade, a superfície de deslizamento dos anéis de pistão pode ser equipada com uma câmera, ou ser executada com forma cilíndrica da superfície de deslizamento através de um perfil de anel injetado. [0010] Através do ajuste de uma porosidade bem pequena, de preferência < 5%, em particular < 3%, a penetração do eletrólito galvânico na camada da superfície de deslizamento é evitada com segurança, de tal modo que o processo de HVOF durante o revestimento da superfície de deslizamento dos anéis de pistão de acordo com a invenção pode ser empregado aqui com segurança. Através da rugosidade de superfície de Rk < 0,12 ocm, do mesmo modo, pequena é impedido que o eletrólito possa se depositar nos capilares de superfície da camada da superfície de deslizamento, e possa causar um dano próximo à superfície do revestimento da superfície de deslizamento. [0011] Revestimentos da superfície de deslizamento particularmente estáveis podem ser obtidos em conexão com os pequenos valores mencionados acima de porosidade e rugosidade da superfície através do processo de HVOF empregado de materiais carbonetos de WC, TiC, CrC ou similares. [0012] Um processamento em seguida dos flancos do anel de pistão em geral, então, não é mais necessário, isto é, o flanco de cromo duro não precisa ser mais refinado de modo caro. Conforme a necessidade, o anel de pistão pode ser fabricado de aço ou de peça fundida, sendo que a espessura da camada de cromo é prevista com espessura uniforme para os flancos, isto é, em espessuras da camada de cromo entre 1 e 20 ocm, em particular entre 5 e 10 ocm. [0013] O objeto da invenção está representado no desenho com auxílio de um exemplo de execução, e será descrito como a seguir. São mostrados: [0014] Nas figuras de 1 a 3 formas de execução distintas de anéis de pistão trapezoidais revestidos com superfície de deslizamento. [0015] Na figura 4 anel de pistão revestido com superfície de deslizamento, com seção transversal retangular. [0016] Os anéis de pistão 1 representados nas figuras de 1 a 3 contêm, respectivamente, uma superfície de deslizamento 2 e áreas do flanco 3, 4, sendo que as áreas do flanco 3, 4 podem ser executadas de modo distinto. [0017] As figuras 1 e 3 contêm áreas 5, 6 planas que no lado do flanco passam, em princípio, paralelamente uma à outra, que, então, em seguida passam para áreas 7, 8 executadas em forma de trapézio. [0018] A figura 2 mostra áreas 9,10 executadas em forma de trapézio, que se ligam diretamente à superfície de deslizamento 2. [0019] Enquanto que os anéis de pistão 1 de acordo com as figuras 1 e 3 podem ser submetidos à tensão, de modo análogo, como descrito na patente DE-A 197 20 627, tensionados e de acordo com o processo de HVOF, equipados com uma camada injetada 11 térmica, por exemplo, com base de WC, TiC ou CrC, o anel de pistão 1 de acordo com a figura 2 é executado, em princípio, como anel retangular e equipado com uma camada injetada 11 térmica. Neste caso, após a execução do revestimento, então, ainda precisa ser realizado um acabamento trapezoidal. [0020] Pelo menos as áreas 7, 8, 9, 10 executadas em forma de trapézio, após a colocação realizada do revestimento da superfície de deslizamento 11 de HVOF, são equipadas com uma camada de cromo 12, 13 de espessura uniforme depositada de modo galvânico, sendo que, nestes exemplos a espessura da camada de cromo deve ser de 5 ocm. [0021] Enquanto que as figuras de 1 a 3 apresentam superfícies de deslizamento 2 cilíndricas, na figura 3 está introduzida adicionalmente uma câmara 2' na superfície de deslizamento 2, que é preenchida com a camada injetada térmica. [0022] Em todos os exemplos, as áreas da superfície de deslizamento 11 injetadas termicamente são executadas com porosidades de 3%, e uma rugosidade de superfície de Rk 0,10 ocm medidas na direção axial, de tal modo que, em todo caso, uma penetração do eletrólito galvânico durante a separação da camada de cromo 12, 13 sobre as áreas do flanco 3, 4 é evitada na camada injetada 11 térmica. [0023] A figura 4 mostra um anel de pistão V que, de modo análogo, como descrito nas figuras de 1 a 3, dispõe de uma superfície de deslizamento 2, bem como, de uma área do flanco superior e uma área do flanco inferior 3, 4. A superfície de deslizamento 2 é revestida com uma camada injetada 11 térmica de acordo com o processo de HVOF, por exemplo, com base de TiC. O anel de pistão 1' tem uma forma de seção transversal retangular. As áreas do flanco 3, 4 apresentam uma camada de cromo 12, 13, depositada de modo galvânico.

Claims

1. Anel de pistão que compreende, pelo menos, uma superfície de deslizamento (2), bem como, um flanco superior (3) e um flanco inferior (4), sendo que a superfície de deslizamento (2) apresenta um revestimento (11) aplicado de acordo com o processo denominado de High-Velocity-Oxy-Fuel (HVOF), caracterizado pelo fato de que está dotado de uma rugosidade de superfície Rk < 0,12 ocm, medida axial-mente e na direção da circunferência.

2. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o revestimento (11) está dotado de uma rugosidade de superfície de Rk < 0,10 ocm, em particular, de Rk < 0,08 ocm.

3. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o revestimento (11) é formado com base de materiais carbonetos.

4. Anel de pistão de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que o revestimento (11) é formado com base de WC e/ou TiC e/ou CrC.

5. Anel de pistão de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o revestimento (11) apresenta uma porosidade < 5%.

6. Anel de pistão de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que, pelo menos, uma das áreas do flanco (3, 4) é formada, pelo menos, parcialmente em forma de trapézio.

7. Anel de pistão de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos, a área de flanco (7, 8, 9, 10) executada em forma de trapézio está equipada com uma camada de proteção (12, 13) galvânica.

8. Anel de pistão de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de que, camada de proteção (12, 13) galvânica é formada com base de cromo.

9. Anel de pistão de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a espessura de camada da camada de cromo (12, 13) tem o valor entre 1 e 20 ocm.

10. Processo para a fabricação de um anel de pistão, como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, caracterizado pelo fato de que várias peças brutas de anel de pistão são unidas para formar um pacote, e as superfícies de deslizamento (2) das peças brutas de anel de pistão são dotadas de um revestimento (11) injetado termicamente de acordo com o chamado processo de HVOF, os anéis de pistão (1) são separados individualmente, e na área de, pelo menos, um de seus flancos (3, 4) à medida do necessário, são submetidos a um acabamento trapezoidal, bem como, por fim, pelo menos, as áreas do flanco (7, 8, 9, 10) de forma trapezoidal são equipadas com uma camada de proteção (12, 13) depositada de modo galvânico.

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, durante a aplicação do revestimento (11), é ajustada uma porosidade < 5% e uma rugosidade de superfície, medida na direção axial, Rk < 0,10 ocm no revestimento (11).

12. Processo de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que as respectivas áreas do flanco (7, 8, 9, 10) em forma de trapézio estão equipadas com uma camada de cromo (11, 12) de espessura uniforme, com uma espessura de camada entre 1 e 20 ocm.