CH476235A - Sliding body - Google Patents

Sliding body

Info

Publication number
CH476235A
CH476235A CH1237268A CH1237268A CH476235A CH 476235 A CH476235 A CH 476235A CH 1237268 A CH1237268 A CH 1237268A CH 1237268 A CH1237268 A CH 1237268A CH 476235 A CH476235 A CH 476235A
Authority
CH
Switzerland
Prior art keywords
sliding
lead
steel
sliding member
base metal
Prior art date
Application number
CH1237268A
Other languages
French (fr)
Inventor
Takahashi Kentaro
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Piston Ring Co Ltd filed Critical Nippon Piston Ring Co Ltd
Publication of CH476235A publication Critical patent/CH476235A/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/12Structural composition; Use of special materials or surface treatments, e.g. for rust-proofing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/04Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the coating material
    • C23C4/06Metallic material
    • C23C4/067Metallic material containing free particles of non-metal elements, e.g. carbon, silicon, boron, phosphorus or arsenic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06Sliding surface mainly made of metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16JPISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J9/00Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
    • F16J9/26Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2204/00Metallic materials; Alloys
    • F16C2204/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

  

  Organe     coulissant       La présente     invention    a pour objet un     organe        coulis-          sant    comprenant un métal de base.  



  Les moteurs à combustion     interne    et les compresseurs  atteignent des vitesses, plus élevées et     sont    soumis à des       contraintes    thermiques plus     importantes    que les     modèles     plus     anciens.    Les conditions de     lubrification    plus     sévères     qui en ont résulté ont conduit à des grippages plus     fré-          quents    ou, du moins, à une usure.     plus    rapide des seg  ments de pistons.

       En    vue de surmonter ces     difficultés,     divers produits     résistant    à     l'usure    ont été mis au     point     et de nouvelles techniques de revêtement     superficiel    par  chromage ou     métallisation        par        projection,    par exemple,  ont été     développées    et     partiellement        utilisées.        Cependant,

       aucune de cas mesures ne     s'est    avérée être     entièrement          satisfaisante.     



  Le but de l'invention est de pallier     ces    inconvénients.  L'organe coulissant     selon        l'invention    est caractérisé  en     ce    qu'il     comporte    un revêtement de glissement recou  vrant le     métal    de     base    et composé d'un mélange d'acier  et de plomb, le     rapport    entre la     surface    de plomb et la       surface    totale du revêtement étant compris entre 10 et  70()/o.  



  Le     dessin    annexé     représente,    .schématiquement et à  titre d'exemple, une forme d'exécution de l'organe coulis  sant objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une coupe axiale partielle de l'organe  coulissant.  



  La     fig.    2 est une micrographie (agrandissement de  30 fois) de     la        surface    d'une couche métallique déposée  par projection sur un organe     coulissant.     



  La     fig.    3     est    une micrographie (agrandissement de  50 fois) d'une section de la couche déposée par projec  tion     illustrée    à la     fig.    2.  



  La surface de glissement 1 de chaque organe coulis  sant est revêtue d'une couche 2, appliquée par projection  et constituée par un     mélange    d'acier et de plomb comme       illustré    à la     fig.    1. Le métal de     base    de     l'organe    coulis-    saut est de l'acier ayant une     résistance        élevée    à     la    trac  tion et à     la        rupture    ou de     1a    fonte pour segments de  piston, de     la    fonte     malléable    ou toute autre fonte ayant  une grande ténacité.

    



  La     surface    de     glissement    d'un tel organe coulissant  est     réalisée    par     projection    d'un mélange d'acier et de  plomb. Avant     l'opération    de     métallisation,    le métal de  base de l'organe coulissant ayant subi un traitement pré  liminaire est     décapé    en     vue    d'assurer une     forte    adhésion  de la couche     métallisée    à la     surface    du métal de base.

   La       métallisation    par projection s'effectue à l'aide de deux  machines     conçues    pour     le    mélange et     la    projection simul  tanés d'acier et de plomb. Le plomb utilisé à cet effet  doit     être    du plomb     métallique    à     l'état    pur, l'acier étant un  acier au     carbone    dont la teneur en carbone permet     la          trempe,    c'est-à-dire     avec    une teneur en     carbone    qui ne  soit par     inférieure    à 0,2 0/0.

   La     couche    de     métal    déposée  par projection est     rectifiée    jusqu'à obtention d'une sur  face de glissement présentant le     fini    désiré. Une     surface     polie d'une couche     ainsi    déposée ainsi qu'une section à  travers une     telle    couche sont illustrées aux     fig.    2 et 3,  respectivement.

   Comme on peut le     constater,    la     surface     de glissement présente une structure constituée par un       mélange    fin d'acier et de plomb formant une excellente  couche superficielle qui satisfait aux exigences quant à  la     résistance    à l'usure et aux     propriétés    de     glissement.     



  Les     métaux    présentant d'excellentes propriétés de  glissement n'ont généralement qu'une     résistance    à l'usure       insuffisante    et, inversement, les organes     coulissants    munis       d'excellents        revêtements    satisfaisant aux deux     conditions          précitées    sont, en fait, très rares.

   Dans de nombreux cas,  la résistance mécanique des     organes    coulissants soulève  des problèmes et il a pratiquement été     impossible    de  réaliser des     organes        coulissants    satisfaisant à chacune des  trois propriétés     essentielles    qui sont: la     résistance    méca  nique, la     résistance    à l'usure et un bon coefficient du  frottement.

        La surface de glissement des organes     coulissants    est       réalisée    par     métallisation    par     projection.    Ce procédé per  met une     entière        liberté    de choix quant aux métaux de  haute     résistance    devant être utilisés comme métal de base.

         Etant    donné que la     partie    ferreuse du mélange déposé  par     projection    est     constituée    par de l'acier .au     carbone,     elle subit une trempe énergique au cours de la déposi  tion des     particules    d'acier     chauffées    à très haute tempé  rature en vue de     la        métallisation,    le résultat étant que  l'organe coulissant     ainsi    formé possède une     excellente          résistance    à l'usure.

   Au cas où un tel organe venait à  manquer de     lubrifiant    de manière à encourir un risque  de grippage, le plomb contenu     dans    la     surface    de glisse  ment serait extrait par     fusion    et formerait une pellicule  très fine entre la     surface    de glissement et la     surface    de  l'organe     adjacent.    Le plomb agit alors en tant que lubri  fiant solide, évitant le contact direct entre les     surfaces          métalliques    et, par conséquent, tout grippage de     ces    sur  faces.

   Le taux de mélange du     mélange        métallique        devant     être déposé par projection est choisi de manière à con  venir au mieux au type et aux conditions d'utilisation  du moteur à combustion interne ou du     compresseur     auquel il est destiné,     ainsi    qu'à d'autres facteurs,.

   Pour  ce qui est de la     surface    de     glissement,    le taux de     mélange     exprimé sous forme de rapport entre     la        surface    du     plomb     et la     surface    totale de la couche déposée par projection  est compris entre 10 et 70 0/0.

   Pour un     rapport    inférieur  à 2     %        de        plomb,        l'organe        de        glissement        ne        présentera     pas des propriétés de glissement suffisantes. Au contraire,  si le rapport est supérieur à 70 0/0. le risque de grippage  est éliminé au     détriment    de     la        résistance    à l'usure avec  un accroissement de la     perte    par abrasion.

      <I>Exemple</I>         De        la        fonte        de        fer        renfermant        3,08        %        de        C,        1,97        %          de        Si,        0,41        %        de        Mn,        0,

  16        %        de        P        et        0,045        0/0        de        S     fut usinée de manière à obtenir une     éprouvette    mesurant  18,0 mm de     largeur,    12,0 mm de longueur et 5,0 mm de  hauteur. La surface de     glissement    de l'éprouvette fut  dotée de     cinq    rainures ayant chacune 0,5 mm de largeur  et 0,5 mm de profondeur; ces rainures     furent        disposées     parallèlement l'une par rapport à l'autre, à intervalles  réguliers.

   Un mélange d'acier et de plomb fondus fut  projeté sur     la        surface    avec un débit tel que le rapport des       surfaces        obtenu        était        de        60        0/0        d'acier        pour        40        %        de     plomb. Après polissage, la surface de     glissement    fut sou-    mise à un essai d'abrasion.

   L'essai fut effectué à l'aide  d'un appareil du type à friction par     glissement    plan, la  vitesse de friction étant de 5     m/seconde.    La     lubrification     fut assurée à l'aide d'un mélange lubrifiant constitué par       50        %        d'huile        de        lubrification        paraffinique        et        50        %     d'huile     lampante        purifiée.        L'éprouvette    fut soumise au  glissement jusqu'à apparition d'un 

  grippage, après quoi  on examina le rapport entre la charge de     frottement    et  l'usure et on procéda à un essai de grippage. Le métal  contre lequel s'opérait le     glissement    était de la fonte de       composition        2,90        %        de        C,        2,08        %        de        Si,        0,55        %        de        Mn,          0,

  22        0/0        de        P        et        0,032        %        de        S.        Les        résultats        des        essais     révélèrent qu'une éprouvette-témoin n'ayant pas reçu de  couche     métallique        déposée    par     projection        était    sujette  au grippage sous une charge de frottement de 50     kg/cm2,

       alors que la     surface    de     glissement    ayant été     traitée    par  projection de plomb     accusait    une perte de     matière    par  abrasion de 0,1 mg sous une charge de 50     kg/cm2.    Bien  que la perte de matière     s'accroisse    légèrement avec l'aug  mentation de     la.    charge, la surface de glissement     ayant    été  traitée par projection de plomb présente une     excellente     résistance à l'usure par rapport à la     surface    n'ayant pas  été traitée.



  Sliding member The present invention relates to a sliding member comprising a base metal.



  Internal combustion engines and compressors reach higher speeds and are subjected to greater thermal stresses than older models. The resulting more severe lubrication conditions have led to more frequent seizures or, at least, wear. faster piston segments.

       In order to overcome these difficulties, various wear resistant products have been developed and new techniques for surface coating by chrome plating or spray metallization, for example, have been developed and partially used. However,

       none of the measures proved to be entirely satisfactory.



  The aim of the invention is to overcome these drawbacks. The sliding member according to the invention is characterized in that it comprises a sliding coating covering the base metal and composed of a mixture of steel and lead, the ratio between the surface of lead and the total surface of the coating being between 10 and 70 () / o.



  The appended drawing represents, schematically and by way of example, an embodiment of the grout member which is the subject of the invention.



  Fig. 1 is a partial axial section of the sliding member.



  Fig. 2 is a micrograph (30 times enlargement) of the surface of a metallic layer deposited by projection on a sliding member.



  Fig. 3 is a micrograph (50 times magnification) of a section of the spray-deposited layer illustrated in FIG. 2.



  The sliding surface 1 of each sliding member is coated with a layer 2, applied by spraying and constituted by a mixture of steel and lead as illustrated in FIG. 1. The base metal of the slide member is steel with high tensile and breaking strength or cast iron for piston rings, malleable cast iron or any other cast iron with high tensile strength. tenacity.

    



  The sliding surface of such a sliding member is produced by spraying a mixture of steel and lead. Before the metallization operation, the base metal of the sliding member which has undergone a preliminary treatment is pickled in order to ensure strong adhesion of the metallized layer to the surface of the base metal.

   Spray metallization is carried out using two machines designed for the simultaneous mixing and spraying of steel and lead. The lead used for this purpose must be metallic lead in the pure state, the steel being a carbon steel whose carbon content allows quenching, that is to say with a carbon content which is not less than 0.2 0/0.

   The spray-deposited metal layer is rectified until a sliding surface with the desired finish is obtained. A polished surface of a layer thus deposited as well as a section through such a layer are illustrated in FIGS. 2 and 3, respectively.

   As can be seen, the sliding surface has a structure consisting of a fine mixture of steel and lead forming an excellent surface layer which satisfies the requirements for wear resistance and sliding properties.



  Metals exhibiting excellent sliding properties generally only have insufficient wear resistance and, conversely, sliding members provided with excellent coatings satisfying the two aforementioned conditions are, in fact, very rare.

   In many cases, the mechanical resistance of the sliding members gives rise to problems and it has been practically impossible to produce sliding members satisfying each of the three essential properties which are: mechanical strength, wear resistance and a good coefficient. friction.

        The sliding surface of the sliding members is produced by spray metallization. This process allows complete freedom of choice as to which high strength metals should be used as the base metal.

         Since the ferrous part of the mixture deposited by spraying consists of carbon steel, it undergoes vigorous quenching during the deposition of the steel particles heated to very high temperature with a view to metallization, the result being that the sliding member thus formed has excellent wear resistance.

   In the event that such a member should run out of lubricant so as to incur a risk of seizing, the lead contained in the sliding surface would be extracted by fusion and would form a very thin film between the sliding surface and the surface of the motor. adjacent organ. The lead then acts as a solid lubricant, avoiding direct contact between metal surfaces and, consequently, any seizure of these surfaces.

   The mixing rate of the metal mixture to be sprayed is chosen so as to best suit the type and conditions of use of the internal combustion engine or compressor for which it is intended, as well as other factors. ,.

   As regards the sliding surface, the mixing rate expressed in the form of the ratio between the surface of the lead and the total surface of the layer deposited by spraying is between 10 and 70%.

   For a ratio of less than 2% lead, the sliding member will not exhibit sufficient sliding properties. On the contrary, if the ratio is greater than 70%. the risk of seizing is eliminated to the detriment of wear resistance with increased abrasion loss.

      <I> Example </I> Cast iron containing 3.08% C, 1.97% Si, 0.41% Mn, 0,

  16% P and 0.045% S was machined to obtain a specimen measuring 18.0 mm in width, 12.0 mm in length and 5.0 mm in height. The sliding surface of the specimen was provided with five grooves each 0.5 mm wide and 0.5 mm deep; these grooves were arranged parallel to each other at regular intervals.

   A mixture of molten steel and lead was sprayed onto the surface at a rate such that the resulting surface area ratio was 60% steel to 40% lead. After polishing, the sliding surface was subjected to an abrasion test.

   The test was carried out using an apparatus of the plane sliding friction type, the friction speed being 5 m / second. Lubrication was provided with a lubricant mixture consisting of 50% paraffinic lubricating oil and 50% purified lampante oil. The specimen was subjected to sliding until a

  seizure, after which the relationship between frictional load and wear was examined and a seizure test was carried out. The metal against which the sliding was operated was cast iron of composition 2.90% C, 2.08% Si, 0.55% Mn, 0,

  22 0/0 of P and 0.032% of S. The results of the tests revealed that a control specimen which had not received a metallic layer deposited by projection was subject to seizing under a friction load of 50 kg / cm2,

       whereas the sliding surface which had been sprayed with lead showed an abrasion loss of 0.1 mg under a load of 50 kg / cm2. Although the loss of material increases slightly with the increase in the. load, the sliding surface which has been sprayed with lead has excellent wear resistance compared to the surface which has not been treated.

 

Claims (1)

REVENDICATION Organe coulissant comprenant un métal de base, caractérisé en ce qu'il comprend un revêtement de glis sement recouvrant le métal de base et composé d'un mélange d'acier et de plomb, le rapport entre la surface de plomb et la surface totale du revêtement étant compris entre 10 et 70 0/0. SOUS-REVENDICATIONS 1. Organe coulissant selon la revendication, carac térisé en ce que le métal de base est un alliage de fer. 2. CLAIM Sliding member comprising a base metal, characterized in that it comprises a sliding coating covering the base metal and composed of a mixture of steel and lead, the ratio between the surface of lead and the total surface of the coating being between 10 and 70%. SUB-CLAIMS 1. Sliding member according to claim, charac terized in that the base metal is an iron alloy. 2. Organe coulissant selon la revendication, caracté risé en ce que l'acier que comprend le revêtement est de l'acier au carbone dont la teneur en. carbone n'est pas inférieure à 0,2 %. 3. Organe coulissant selon la revendication, caracté risé en ce que le plomb que comprend le revêtement est du plomb métallique à l'état pur. Sliding member according to claim, characterized in that the steel comprising the coating is carbon steel, the content of which is. carbon is not less than 0.2%. 3. Sliding member according to claim, characterized in that the lead that comprises the coating is metallic lead in the pure state.
CH1237268A 1967-08-18 1968-08-15 Sliding body CH476235A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5288267 1967-08-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CH476235A true CH476235A (en) 1969-07-31

Family

ID=12927237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CH1237268A CH476235A (en) 1967-08-18 1968-08-15 Sliding body

Country Status (2)

Country Link
CH (1) CH476235A (en)
NL (1) NL6811700A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
NL6811700A (en) 1968-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4570998B2 (en) Metal-based spherical bearing
US7541086B2 (en) Bearing element
EP1013785B1 (en) Process for manufacturing of a part from a hot-rolled sheet
JP5030439B2 (en) Sliding member
FR2602272A1 (en) INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A FIBER REINFORCED ZONE PUSH-BUTTON, AND SLIDING SEGMENT PISTONS IN CYLINDERS BOREHOLE
CN101435381B (en) Piston ring
JP5545774B2 (en) Piston ring and piston device
JP2000120870A (en) Piston ring
WO2015118924A1 (en) Sliding mechanism
Scott et al. Materials and metallurgical aspects of piston ring scuffing—a literature survey
FR3089523A1 (en) Method for manufacturing a coating of a metal matrix composite material on a part for a motor vehicle
JP2001347355A (en) Plunger tip for die casting and its manufacturing method
FR2782748A1 (en) PISTON SEGMENT AND PISTON SEGMENT COMBINATION FOR DIRECT INJECTION DIESEL ENGINE
CA2605752C (en) Pair of guiding element of which on is made of a specific steel leading to improved anti-seizing performances
WO2014054286A1 (en) Piston ring
CH476235A (en) Sliding body
WO2014034180A1 (en) Piston ring
CH474700A (en) Sliding body
EP1061153A1 (en) Sliding part coated with triboactive oxides having a deficiency of metal cations
CN112055794A (en) Piston ring
CA2449128C (en) Plain bearing provided with a friction coating and method for making same
CH474699A (en) Sliding body
JP2004176848A (en) Combination of amorphous hard carbon coated member and ferrous member
JP5524432B1 (en) piston ring
FR3066576A1 (en) IMPROVED MOTION TRANSMISSION DEVICE FOR THERMAL MOTOR

Legal Events

Date Code Title Description
PL Patent ceased