CN105917150A - 薄壁汽缸/汽缸套的摩擦机械处理，和汽缸/汽缸套 - Google Patents

薄壁汽缸/汽缸套的摩擦机械处理，和汽缸/汽缸套 Download PDF

Info

Publication number
CN105917150A
CN105917150A CN201480062901.1A CN201480062901A CN105917150A CN 105917150 A CN105917150 A CN 105917150A CN 201480062901 A CN201480062901 A CN 201480062901A CN 105917150 A CN105917150 A CN 105917150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylinder
friction
liner
cylinder sleeve
thin
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
CN201480062901.1A
Other languages
English (en)
Inventor
安东尼奥·爱德华多·梅雷莱斯·托马尼克
鲍里斯·日穆德
克里斯蒂安娜·科拉尔
马蒂亚斯·格兰隆德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Metal Leve SA
Mahle International GmbH
Applied Nano Surfaces Sweden AB
Original Assignee
Mahle Metal Leve SA
Mahle International GmbH
Applied Nano Surfaces Sweden AB
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 Mahle Metal Leve SA, Mahle International GmbH, Applied Nano Surfaces Sweden AB filed Critical Mahle Metal Leve SA
Publication of CN105917150A publication Critical patent/CN105917150A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C26/00—Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B33/00—Honing machines or devices; Accessories therefor
    • B24B33/02—Honing machines or devices; Accessories therefor designed for working internal surfaces of revolution, e.g. of cylindrical or conical shapes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于薄壁滑动元件(20)的汽缸套的方法，该滑动元件用于内燃机汽缸体，其：(i)施加用于滑动元件(20)镗磨的压力在8MPa和9MPa之间；和(ii)滑动元件(20)的内表面(21)的至少一部分包括固体润滑剂的纳米涂层，在镗磨以前，提供了Rpk，Rk和Rvk的粗糙度不低于原始的2/3。

Description

薄壁汽缸/汽缸套的摩擦机械处理，和汽缸/汽缸套
技术领域
本发明涉及一种方法，其用于薄壁汽缸/汽缸套(liner)的薄壁处理的摩擦机械处理(tribomechnical conditioning)，特别用于内燃机汽缸体(block)中。
背景技术
当前对于发动机材料和/或构件存在逐渐增长的需求，该材料和/或构件提供了更高的耐磨损性和降低的摩擦。涉及汽车业，更具体地内燃机汽缸/孔的表面衬套和/或处理，最近已经进行了研究关于获得表面材料和加工，其用于通过降低摩擦带来的损失，带来燃料消耗的降低，和随之的CO2的排放的降低。包括纳米技术的技术方案已经成为近期研究的热点。
在专利文献EP2229467中公开的可能的技术方案，其公开了一种用于生产机械元件的制造方法，机械元件例如为发动机构件，其具有降低摩擦的表面，其具有物质的摩擦化学处理/沉积，例如固体润滑剂，其覆盖了元件的表面。
专利文献CA2704078类似于上述欧洲文献，并涉及工艺，该工艺用于通过摩擦化学处理固体润滑剂制造低摩擦元件，具体地为将固体润滑剂应用到发动机气缸套上。
最后，上述两个文献的同族专利文献US2010/0272942，涉及类似的制造工艺，重点在于其在汽缸套和汽缸体汽缸中的应用。
上述三篇专利文献涉及专用的金属机械工艺，其将构件的镗磨(honing)表面的极端机械压力与低摩擦二硫化钨(WS2)的耐磨层的摩擦化学或机械化学沉积结合。
尽管在汽缸套/汽缸上减少摩擦和磨损具有优点，在上述技术中的摩擦化学处理期间的极端压力，可能会导致汽缸套/汽缸从理想的圆形的变形，该汽缸套/汽缸通常用于低重量汽缸体中的薄壁汽缸组中。为了避免在上述变形汽缸体的孔/汽缸中润滑油消耗的增加，活塞环的使用必须承受更高的力，其危害了摩擦上的降低。
当使用了带有更高载荷的活塞环时，具有下述观点，即最小化上述摩擦上的降低，汽缸组的孔/汽缸的原始粗糙度可能被降低，这是不希望得到的。这是由于以下事实，即一定程度的粗糙度是希望得到的，因为粗糙度可以用作为润滑油的储存池，因而使得部件，活塞环和汽缸组孔/汽缸，在发动机运转的开始数个小时内软化。
出于能够克服上述缺点的目的，发明人提供了一种改进的摩擦机械处理工艺，根据下文，通过在镗磨工艺期间使用低压仍然能够获得摩擦的显著降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，其用于内燃机组用薄壁滑动元件的摩擦机械处理以确保发动机燃料消耗的降低及其的低变形。
本发明的目的通过用于内燃机组用薄壁汽缸套/汽缸的摩擦机械处理来实现，其中：
(i)用于镗磨滑动元件的压力为5MPa和15MPa之间；和
(ii)滑动元件的内部表面的至少一部分，包括固体润滑剂的纳米涂覆，提供了Rpk，Rk和Rvk的不超过2/3原始的粗糙度，在镗磨以前。
附图说明
基于附图中所示的实施方式，将会更加详细的公开本发明。在附图中：
图1图示了滑动元件的示意图，该滑动元件用于在内燃机中使用，其由本发明覆盖；
图2图示了在标准汽缸(基面或基线)和带有摩擦机械处理的汽缸之间的FMEP测量结果(对比例)；
图3图示了在标准汽缸套(基面或基线)和带有摩擦机械处理的汽缸套之间对比试验的结果，在摩擦力和燃烧压力在2500rpm在0.93MPa(9.3bar)；
图4图示了在标准汽缸(基面或基线)和带有摩擦机械处理的汽缸之间的对比试验的结果，该对比试验用于摩擦损失；
图5图示了薄壁汽缸套滑动元件的示意图，其用于在内燃机中使用并由本发明覆盖，如在带有浮动汽缸套(floating liner)的发动机中进行测试。
具体实施方式
如本发明对现有技术的描述，已知硫化钨(WS)汽缸套用于最小化摩擦系统之间摩擦的降低，活塞环10，汽缸套/汽缸20和活塞3，和通过镗磨的摩擦机械处理，都是已知的，但是本技术方案是新的。由于可能发生的变形，如果汽缸具有在1.6mm和5mm之间的薄壁，现有技术影响了摩擦系统的油/气密封。
本发明通过下述方式消除以上技术问题，即通过低压，高速镗磨工艺，其提供了足够的表面用于降低摩擦，同时提供了薄壁滑动元件20的低的/降低的变形。值得一提的是，所述滑动元件20可以为汽缸套或者甚至汽缸体汽缸/孔。
应该注意的是，该工艺使得能够在更低的压力下工作，这是由于已经生产出更长的工具(tool)，甚至通过该更低的压力，能够补偿得到具有略微更慢的工艺。还应该注意的是，如果在摩擦机械处理工艺中使用了相同长度的工具，利用该配置工艺时间将延长50％。甚至利用更长的工艺时间，该表面将会仍然具有足够的粗糙度与其它接触，在工具和部件之间，从而形成摩擦层并获得表面粗糙度的改进。
下面的表I示出了在所述工艺之前和之后的粗糙度值，其中可以看出不像现有文献已公开的那样，本发明粗糙度稍微得到了降低。
表I-预和后处理粗糙度
表II图示了测试的特征，用于确定低压处理。
表II-浮动汽缸套测试特征。
图2图示了在每种状态下的摩擦平均有效压力(FMEP)测试结果。带有摩擦机械处理(b)的汽缸套具有5至11％的FMEP降低。对于重复试验，标准汽缸套(基线-a)也显示了降低，但是与带有摩擦机械处理(b)的滑动元件20相比，降低非常小。在标准汽缸套(基线-a)重复试验中的小FMEP降低是由于以下事实，即存在从衬套的摩擦润滑层至环和活塞室的传递。这种假设将会在以后的试验中进行研究。在每种运转状态下的燃料节省可以以(ΔFMEP/IMEP)进行估计，其将会得到0.13-0.27％的燃料节省。
浮动汽缸套测试使得沿冲程的摩擦力得到了分解。图3图示了在标准汽缸套(基面或基线)和带有摩擦机械处理(b)的汽缸套20之间对比试验的结果，在摩擦力和燃烧压力在2500rpm在0.93MPa(9.3bars)，其中沿着曲柄的行程对力进行测试。如期望得到的，摩擦的主要降低发生在膨胀的过程中，特别地反向的高点的损失，其中燃料压力是最高的同时速度是最低的，其导致了边界润滑状态。
按照燃料节省，由磨擦带来的损失比磨损的力更加重要。图4图示了在曲轴的每个角度的瞬时FMEP。可以根据图4确定的是，最大的FMEP降低发生在角度20°和60°的角度之间，但是实际上这发生在整个活塞冲程期间。如在往复试验中讨论的，摩擦层(b)显示出具有有益的效果，甚至在速度为最高和润滑状态具有流体动力学趋势。
在试验后，对利用摩擦机械处理(b)的测试汽缸套20进行了切割，同时沿环的冲程，在三处位置1，2，3测量其金属表面形态。如图5中所示，在活塞冲程外侧的较低的区域3被假定为新情况的代表。在中间冲程2，金属表面形态被发现近乎没有变化。因此可以得到结论，即摩擦层得到了保留，其将允许摩擦降低的保持/维持。在往复点，如预期的，发现了更大的磨损，其证明了摩擦层已经被去除了，但是虽然摩擦力在反转点高，但是速度低同时由于摩擦存在平滑损失。
表III图示了在图5中的区域1，2和3发现的粗糙度的不同值。
1 2 3
Rpk 0.07 0.09 0.14
Rk 0.22 0.45 0.26
Rvk 0.66 0.90 1.3
表III-试验后的粗糙度
另外，在带有摩擦机械处理(b)的汽缸套20的微观分析后，可以观察到在表面出现了钨。
本发明因此涉及一种由上述限定的方法获得的滑动元件。
现在已经公开了优选的实施方式，应该理解的是本发明的范围能够延伸到其他可能的变化方式，其仅由权利要求书进行限定，包括可能的等效方式。

Claims (2)

1.一种用于汽缸套/汽缸的摩擦机械处理的方法，该汽缸套/汽缸为内燃机用薄壁汽缸体(2)，其特征在于：
(i)施加用于所述薄壁汽缸体(2)滑动元件镗磨的压力在5MPa和15MPa之间；和
(ii)所述薄壁汽缸体(2)滑动元件的内表面(21)的至少一部分包括固体润滑剂的纳米层，在镗磨以前，提供了Rpk，Rk和Rvk的粗糙度不低于原始的2/3。
2.滑动元件，其特征在于，其通过权利要求1所述方法获得。
CN201480062901.1A 2013-11-27 2014-11-13 薄壁汽缸/汽缸套的摩擦机械处理，和汽缸/汽缸套 Pending CN105917150A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR1020130304352 2013-11-27
BRBR102013030435-2A BR102013030435A2 (pt) 2013-11-27 2013-11-27 Método para condicionamento tribomecânico de um cilindro/camisa de paredes finas, e cilindro/camisa
PCT/EP2014/074513 WO2015078702A1 (en) 2013-11-27 2014-11-13 Method for the tribomechanical conditioning of a thin-walled cylinder/liner, and cylinder/liner

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105917150A true CN105917150A (zh) 2016-08-31

Family

ID=51951779

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480062901.1A Pending CN105917150A (zh) 2013-11-27 2014-11-13 薄壁汽缸/汽缸套的摩擦机械处理，和汽缸/汽缸套

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10226848B2 (zh)
JP (1) JP2017501327A (zh)
CN (1) CN105917150A (zh)
BR (1) BR102013030435A2 (zh)
DE (1) DE112014005390T8 (zh)
WO (1) WO2015078702A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106640831A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 江苏永特嘉精工制造有限公司 一种油缸、活塞杆基体材料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1566294A (zh) * 2003-07-03 2005-01-19 广州金罐石油精细化工有限公司 纳米材料制备抗磨减摩修复型润滑油添加剂
CA2631125A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Fricso Ltd. Incorporation of particulate additives into metal working surfaces
CN101065448A (zh) * 2004-11-30 2007-10-31 马勒国际公司 具有带涂层工作面的活塞环以及涂层剂
CN101918612A (zh) * 2007-12-07 2010-12-15 瑞典应用纳米表面公司 低摩擦元件的制造
DE102011079016B3 (de) * 2011-07-12 2012-09-20 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Verschleißschutzschicht für Kolbenringe, Auftragsverfahren und Kolbenring
CN103097578A (zh) * 2010-07-16 2013-05-08 瑞典应用纳米表面公司 用于提供低摩擦表面的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3821219B2 (ja) * 2002-03-27 2006-09-13 日本ピストンリング株式会社 内周面に表面処理皮膜を有するシリンダライナ及びその加工方法
JP5265891B2 (ja) 2007-07-31 2013-08-14 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 初期タックが改善された粘着剤組成物
DE102010048550A1 (de) 2010-10-14 2012-04-19 Man Truck & Bus Ag Verfahren zur Bearbeitung, insbesondere zur mechanischen Bearbeitung, wenigstens eines abgasführenden Oberflächenbereichs eines Brennkraftmaschinen- oder Kurbelgehäusebestandteils sowie Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse und Zylinderlaufbuchse

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1566294A (zh) * 2003-07-03 2005-01-19 广州金罐石油精细化工有限公司 纳米材料制备抗磨减摩修复型润滑油添加剂
CN101065448A (zh) * 2004-11-30 2007-10-31 马勒国际公司 具有带涂层工作面的活塞环以及涂层剂
CA2631125A1 (en) * 2005-11-28 2007-05-31 Fricso Ltd. Incorporation of particulate additives into metal working surfaces
CN101918612A (zh) * 2007-12-07 2010-12-15 瑞典应用纳米表面公司 低摩擦元件的制造
CN103097578A (zh) * 2010-07-16 2013-05-08 瑞典应用纳米表面公司 用于提供低摩擦表面的方法
DE102011079016B3 (de) * 2011-07-12 2012-09-20 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Verschleißschutzschicht für Kolbenringe, Auftragsverfahren und Kolbenring

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106640831A (zh) * 2016-11-30 2017-05-10 江苏永特嘉精工制造有限公司 一种油缸、活塞杆基体材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112014005390T5 (de) 2016-08-11
BR102013030435A2 (pt) 2015-07-07
US10226848B2 (en) 2019-03-12
DE112014005390T8 (de) 2016-10-20
JP2017501327A (ja) 2017-01-12
WO2015078702A1 (en) 2015-06-04
US20160375537A1 (en) 2016-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080187259A1 (en) Sliding bearing
EP3181292A1 (en) Cylinder liner for an internal combustion engine
CN105992837B (zh) 滑动元件，尤其是活塞环
JP6251850B1 (ja) 組合せオイルリング
CN102575768A (zh) 活塞环
CN101705932A (zh) 一种无油润滑气体压缩机用活塞杆
US8833331B2 (en) Repaired engine block and repair method
El Mansori et al. Performance impact of honing dynamics on surface finish of precoated cylinder bores
US20120112418A1 (en) Oil control ring with ferrous body less than 2.0 millimeters high for internal combustion engines
JP2012215238A (ja) ガソリンエンジン用ピストンリングの組合せ
CN105917150A (zh) 薄壁汽缸/汽缸套的摩擦机械处理，和汽缸/汽缸套
JP2023133290A (ja) ピストンリング
Schmid Large engine cylinder honing as a contribution to emissions reduction
US20140265148A1 (en) Low tension piston rings and method for manufacturing the same
Deshpande et al. Analysis of super-finishing honing operation with old and new plateau honing machine concept
WO2021250859A1 (ja) シリンダライナ及びシリンダボア
JP6062766B2 (ja) 軸受損傷形態およびピーリング寿命の予測方法
CN204512922U (zh) 一种汽车上的润滑油供给装置
Zahouani et al. Multi-scale study of abrasion signature by 2D wavelet decomposition
JP2006194095A (ja) シリンダボアの油溝加工方法
Tang et al. Application of response surface methodology in the optimization of burnishing parameters for surface integrity
US20240110625A1 (en) Compression Ring
Zareh-Dsari et al. Lubrication enhancement in deep drawing process by utilizing nanoparticle additives
CN108246396B (zh) 单缸液压圆锥破碎机液压缸套
Kwon et al. Friction and Wear Characteristics of Gray Cast Iron Surface Processed by Broaching Method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160831

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication