CS244917B2 - Method of nitrocarburizingof metal rings - Google Patents
Method of nitrocarburizingof metal rings Download PDFInfo
- Publication number
- CS244917B2 CS244917B2 CS829188A CS918882A CS244917B2 CS 244917 B2 CS244917 B2 CS 244917B2 CS 829188 A CS829188 A CS 829188A CS 918882 A CS918882 A CS 918882A CS 244917 B2 CS244917 B2 CS 244917B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- rings
- ring
- piston
- chamber
- wear
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 15
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 abstract 2
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 abstract 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical group [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 7
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 5
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000006902 nitrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 159000000001 potassium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
- C23C8/32—Carbo-nitriding of ferrous surfaces
-
- 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
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/28—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in one step
- C23C8/30—Carbo-nitriding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/26—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction characterised by the use of particular materials
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49274—Piston ring or piston packing making
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
- Y10T29/49274—Piston ring or piston packing making
- Y10T29/49284—Piston ring or piston packing making including machining or angular cutting
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Description
Vynález · se · týká nltrocementace kovových kroužků, zejména pravoúhlého průřezu, sloužících jako pístní kroužky nebo těsnicí kroužky.
Pístní kroužky a těsnicí kroužky jsou · obvykle vyrobeny z oceli · nebo litiny a mají obvykle pravoúhlý průřez. Kroužek je umístěn v drážce a vyčnívá z ní a jeho radiálně vnější plocha klouže po odpovídající ploše např. litinového válce. Dvě radiálně vyčnívající plochy, (zde nazvané „strany“) zabírají během klouzavého · pohybu se · stěnami drážky. Následkem toho, jak radiálně vnější plochy, tak i strany jsou vystaveny opotřebení. Byly navrženy různé techniky pro snížení tohoto opotřebení a zvláštní pozornost se věnovala snížení opotřebení radiálních vnějších ploch a odpovídajícímu válci nebo vedení. Častěji však požadavky na životnost motoru vyžadovaly nejen snížit opotřebení radiálních vnějších ploch, ale také snížit opotřebení obou stran a stěn odpovídajících drážek.
Jedna z technik pro snížení opotřebení vnějších radiálních ploch pístních kroužků spočívá v tom, že se kroužky ponoří do nitrocementační solné lázně obsahující sodné a draselné soli, přičemž se kroužky zahřejí na teplotu asi 400 °C. Při této nitrocementaci určité oceli a litiny všech typů například šedé litiny karbidové, martenzitické, bainitické sférodiální (tvárné litiny], mají dusík a uhlík difundovaný současně do povrchu, a vytvoří se tvrzená povrchová vrstva.
Britská patentová přihláška č. 1 576 143 uvádí způsob nitrocementace povrchu slinutých kovových pístních kroužků nebo těsnicích kroužků v solné lázni. Kroužky se ponoří do solné lázně ve stohu, tj. svými stěnami v těsném styku pod tlakem vlastní hmotnosti. To je nutné, neboť jsou-li mezi nimi mezery, kroužky se zkroutí a ztratí svůj tvar, plochost a rovněž tak zpracování jednotlivých kroužků bude náročné na čas a nákladné.
Při tomto způsobu se však nanitrocementuje pouze radiálně vnější povrch kroužku, protože kroužky jsou v těsném sloupci. Dále pak použití silné lázně je pomalé.
Jinou technikou je pokovování chromém, při kterém se kroužky rovněž srovnají do těsného stohu svými radiálně vyčnívajícími plochami stěn těsně u sebe a potom se pokovují na radiálně vnějších plochách chromém normálním způsobem. Aby se zabránilo spojení sousedních kroužků při chromování, je nutno zkosit hrany kroužků mezi radiálně vnějšími plochami a stěnami. To je znázorněno na obr. 1, který je mikrosnímkem části řezu pístním kroužkem v rohu mezi radiální vnější plochou kroužku a stranou kroužku.
Při tomto způsobu se pouze radiální vnější plochy kroužků pokovují jak je patrno z obr. 1. Strany lze chromovat pouze v další operaci, což je poměrně nákladné. Zkosené hrany kroužků mají při použití sklon zvy šovat průnik oleje podél kroužků a tím se zvyšuje spotřeba oleje, právě tak se snižuje účinnost těsnění mezi kroužkem a válcem a tak se zvyšuje profouknutí mezi pístem a válcem. Proto jsou zkosené hrany nežádoucí. Dále chromování měkne postupně při teplotách 250° až 300 °C a to je rovněž nevýhoda. Přitom chromované kroužky vyžadují dokončovací operace, které zahrnují lapování, a to zvyšuje jejich výrobní cenu.
Podstata způsobu nitrocementace kovových kroužků zejména pravoúhlého průřezu, sloužících jako · pístní nebo těsnicí kroužky, kde se kroužky vloží do komory, ze · které se vyčerpá plyn, a potom se do komory přivádí směs cementačního a nitridačního plynu v objemovém poměru 25 : 75 až 75 : 25 při teplotě 450 až 650 °C podle vynálezu spočívá v tom, že kroužky se v · komoře složí ve formě sloupce, ve kterém se sousední kroužky těsně dotýkají, a poté se · takto nastohované kroužky nitrocementují.
Bylo zjištěno, že použití plynné nitrocementace umožňuje, aby nitrocementační zpracování proběhlo nejen pouze na radiálních vnějších plochách kroužků ve stohu, ale také na stranách i když jsou kroužky ve stohu. Toto proto dodává všem těmto · třem plochám vytvrzenou úpravu povrchu a tím se zvyšuje jejich celková odolnost proti opotřebení.
Způsobem podle vynálezu se vyrábějí pístní kroužky pro motory nebo kompresory nebo těsnicí kroužky pro tlumiče nárazů.
Vynález je dále blíže popsán s pomocí výkresů, na nichž značí:
obr. 1 mikrosnímek části řezu pístním kroužkem v rohu mezi radiální . vnější · plochou kroužku a stranou kroužku, obr. 2 mikrosnímek řezu částí nitrocementovaného pístního kroužku na rohu mezi . radiální vnější plochou kroužku a stranami kroužku, obr. 3 křivku průniku tvrdosti pro pístní kroužek podle příkladu 1, obr. 4 křivku · průniku tvrdosti pro pístní kroužek podle příkladu 2.
Pístní kroužek se připraví a obrobí· na konečný · tvar obvykle pravoúhlého průřezu s · proříznutou mezerou, aby vznikly dva volné konce. Kroužek má tak radiální vnější · plochu, která při provozu · bude · · klouzat po válci motoru a dvě radiálně procházející · plochy nebo „strany“, které se budou · dotýkat stěn drážky pístního kroužku v pístu, v které je pístní kroužek uložen. Pístní kroužek může být vodicí kroužek používaný jako stěrači kroužek nebo vrchní kroužek (tj. kroužek, který je njblíže k hlavě pístu J, zejména pak vrchní kompresní kroužek.
Kroužek může být z jakéhokoliv vhodného železného materiálu, který lze úspěšně nitrocementovat a který si udrží svou tvrdost a je pružný a odolný jak při zpracování, tak i při chodu motoru. Dva z těchto ma .244917 teriálů jsou vysoce pevné karbidické litiny a oceli. Např. vhodná ocel má složení 0,47 proč, uhlíku, 0,25 % křemíku, 0,75 °/o manganu, 0,55 % niklu, 1 % chrómu, 1 % molybdenu, 0,1 % vanadu, zbytek železo (všechno v % hmotnosti) tvrzená a popouštěná na tvrdost 450 až 500 HV.
Rada takto zpracovaných kroužků se umístí na přípravek do stohu tak, aby se stěny vzájemně těsně dotýkaly a s otevřenými mezerami. Tímto je zajištěno, že během dalších operací kroužky zůstávají rovné a nedeformované.
Stoh kroužků se pak umístí do komory, z které se vysaje vzduch. Potom se nitrogenační plyn např. čpavek a cementační plyn např. exotermický uhlovodíkový plyn přivedou do komory při teplotě 450° až 650 CC. Poměr těchto dvou plynů, nitrogenačního a cementačního, může být 25 ku 75 (°/o objemových) a 75 ku 25 (°/o objemových) avšak zkoušky s čpavkem a exotermickým plynným uhlovodíkem ukázaly, že poměry 50 ku 50 (°/o objemových) nebo 60 ku 40 (% objemových ) dávají lepší výsledky.
Plyny působí na radiální vnější plochy nastohovaných kroužků a rovněž vnikají mezi kroužky a působí na jejich strany. Uhlík a dusík z plynů difundují z těchto ploch do litiny kroužků a tvoří lesklou vrstvu o tloušťce 2 až 10 mikrometrů ze které difúze přichází do tělesa kroužku.
Pro určitý materiál celková hloubka proniknutí závisí na době, po kterou se plyny přivádí a toto lze regulovat tak, aby vznikla vrstva např. 5 mlrokmetrů tlustá a celková penetrace 0,1 až 0,3 mm. Povrchovou tvrdost 700 až 800 HV lze dosáhnout postupným snížením tvrdosti základního materiálu. Tato tvrdost se udržuje při následovném vystavení kroužků teplotě do 600 °C.
Stoh kroužků se pak vyjme z komory a kroužky se ze stohu rozeberou. Toto se dosáhne bez obtíží a kroužky jsou připraveny pro další použití bez jakéhokoliv dalšího zpracování. Takto vyrobené pístní kroužky se mohou používat jako kompresní kroužky nebo stěrači kroužky. Zpracování je rych lé a čisté a představuje jednoduché zpracování kroužků, které jsou vytvrzeny na třech plochách.
Část hotově opracovaného kroužku je znázorněna na obr. 2.
Je patrno, že nitrocementová vrstva prochází přes obě radiální vnější plochy 10 a stranu 11. Je rovněž vidět, že roh mezi těmito dvěma plochami je ostrý pravý úhel.
Pro větší názornost jsou uvedeny následující příklady.
Příklad 1
Pístní kroužek z vysoce pevné karbidické oceli se nitrocementoval jak bylo shora popsáno při teplotě 550 °C. V jednom provedení se pístní kroužky vystavily nitrocementačním plynům po dobu, při které bylo úplné proniknutí 0,10 mm a složená lesklá povrchová vrstva ““ o tloušťce 0,005 mm.
Povrchová vrstva měla tvrdost 700 a 800 HVM.
Typická křivka průniku tvrdosti pro tento pístní kroužek je znázorněna na obr. 3.
Nitrocementované pístní kroužky zhotovené jak bylo shora popsáno byly použity jako horní těsnicí pístní kroužky ve dvoulitrovém automobilovém motoru. Bylo zjištěno, že se kroužky neodírají a podávají uspokojivý výkon. Na rozdíl od toho pístní kroužky pokovené chromém zhotovené jak bylo popsáno dříve s odkazem na obr. 1 se odíraly a byly nepoužitelné. Následkem toho byly u tohoto motoru použity molybdenové kalené kroužky, které jsou drahé a nákladné na výrobu.
Nitrocementované pístní kroužky zhotovené jak bylo dříve popsáno v příkladu 1 byly rovněž srovnávány s pístními kroužky pokovenými chromém, jak bylo popsáno s odkazem na obr. 1 upevněním nitrocementovaných pístních kroužků v horní drážce pístu v 1. a 3. válci čtyřválcového benzinového motoru o obsahu 1,3 1. Chromovaná kroužky byly upevněny v horních drážkách válce dvě a čtyři. Po ujetí 80 000 km byly zjištěny tyto výsledky.
| Válec číslo | Povrch Zpracování | Strana kroužku Strana drážky | Rad. kroužku Opotřebení (m. ÍO4“) | Max. otvor Opotřebení (m. 10-4) | |
| Opotřebení (m. 10~1°) | Opotřebení (m. 10-4) | ||||
| 1. | N.C. | 0,25 | 0,104 | 1,65 | 0,63 |
| 2. | chrom | 0,61 | 0,12 | 1,9 | 0,51 |
| 3. | N.C. | 0,18 | 0,11 | 2,03 | 0,51 |
| 4. | chrom | 0,76 | 0,12 | 1,9 | 0,63 |
N.C. — Kroužek nltrocementovaný na vnějším průměru a bočních stěnách jak bylo shora popsáno na příkladu.
Chrom — chromován pouze na vnějším, průměru — nezpracován na bočních stěnách.
Pístní kroužek podle příkladu 1 měl modul pružnosti a pevnost jádra nedotčeny zpracováním. Mez únavy se zvýšila asi o 10 °/o. Ačkoliv pístní kroužek podle příkladu 1 je křehčí než nezpracovaný kroužek, je-li vystaven nadměrnému kroucení nebo rozevření, stále ještě vyhovuje požadovanému minimálnímu tahu a pevnosti v ohybu, která je stanovena pro nezpracované kroužky.
Příklad 2
Byl vyroben pístní kroužek z oceli, která měla následující složení v % hmotnosti: uhlík 0,47 % křemík 0,25 % mangan 0,75 % nikl 0,55 % chrom 1 % molybden 1 % vanad 0,1 % zbytek do 100 % železo
Pístní kroužek byl zakalen a popuštěn na tvrdost 450 až 500 HV a potom nitrocementován jak bylo shora popsáno. V jednom provedení byl pístní kroužek vystaven nitrocementovacím plynům po dobu, po které bylo úplné proniknutí do hloubky 0,015 až
0,020 mm a složená lesklá povrchová vrstva “ “ byla 0,005 až 0,008 mm.
Povrchová vrstva měla tvrdost 800 HVM.
Typická křivka tvrdosti, jejího průniku, pro tento kroužek je znázorněna na obr.
4.
Nitrocementované pístní kroužky vyrobené jak bylo shora popsáno byly použity jako horní těsnicí kroužky ve dvoulitrovém automobilovém motoru. Bylo zjištěno, že kroužky se neodírají a dávají uspokojivý výkon. Na rozdíl od toho, chromované pístní kroužky jak byly popsány s odkazem, na obr. 1 se odíraly a byly nepoužitelné. Vzhledem к tomu měl tento motor předtím tvrzené molybdenové kroužky, které byly nákladné a obtížně vyrobitelné.
Nitrocementované pístní kroužky vyrobené jak bylo shora popsáno v příkladu 2 byly rovněž porovnávány s chromovanými pístními kroužky dříve popsanými s odkazem na obr. 1, přičemž nitrocementované pístní kroužky byly upevněny v horních drážkách pístů ve válcích 1 a 3 čtyřválcového benzinového motoru o obsahu 1 1. Chromované kroužky byly umístěny v horních drážkách válců 2 a 4.
Po 180 hodinách (což se rovná ujetí 24 000 kilometrů za podmínek vysokých zkušebních rychlostí] se dosáhly následující výsledky:
| Válec číslo | Plocha Zpracování | Strana kroužku Strana drážky | Rad. kroužku Opotřebení (m. 104) | Max. otvor Opotřebení (m . IO4] | |
| Opotřebení (m. IO4) | Opotřebení (m . 10~4) | ||||
| 1 | N.C. | 0,013 | 0,10 | 0,025 | 0,08 |
| 2 | Chrom | 0,051 | 0,10 | 0,51 | 0,15 |
| 3 | N.C. | 0,25 | 0,08 | 0,025 | 0,13 |
| 4 | Chrom | 0,08 | 0,08 | 0,38 | 0,18 |
N.C. — kroužek nitrocementovaný na vnějším průměru a bočních stěnách, jak bylo popsáno ve shora uvedeném příkladu
Chrom — chromovaný pouze na vnějším průměru nezpracován na vnějších stěnách
Pístní kroužek podle příkladu 2 si udržoval svou pružnost a boční tlak v horní drážce při pracovních teplotách. Jeho úbytek v mezeře při sevření v pouzdru otvoru o průměru rovném průměru kroužku a ohřátí na 350 °C po dobu 6 hod. a ochlazení v pouzdru byl 5,5 %. Toto se srovnává se 7 až 10 proč, u kroužků z martenzitické sférodiální šedé modulární litiny (ne nitrocementované] a 15 % a více u kroužků z fosforečné šedé litiny (ne nitrocementované jednotlivě odlévaných.
Ze shora uvedených příkladů 1 a 2 je patrno, že opotřebení na radiální nejvíce vnější ploše nitrocementovaných kroužků je srovnatelné s chromovanými kroužky, ale že opotřebení na stranách je mnohem menší než boční opotřebení chromovaných kroužků. Je nutno zdůraznit, že tato odolnost proti opotřebení se dosáhla v jedné operaci zpracování. Toto snížení opotřebení zdokonaluje těsnicí výkon kroužků a rovněž zvyšuje jejich životnost, neboť zvýšení meze únavy spojené se snížením bočního opotřebení snižuje možnost zlomení a snižuje rychlost zvětšování unikání plynů.
Radiální vnější plochy nitrocementovaných kroužků mají větší odolnost proti odírání než odpovídající plochy chromovaných krožuků. To je částečně pro větší odolnost nitrocementovaných ploch při teplotách 250° do 300 °C a protože olej snadno nesmočí chrom, zatímco nitrocementovaný povrch ponechává dutinky vytvořené grafitovými vločkami v železe a tyto se chovají jako zásobníčky oleje.
Je nutno si dále uvědomit, že shora popsaný nitrocementační proces s odkazem na obr. 2 lze použít к tvrzení ploch jakéhoko244917 liv tvaru pístního kroužku, právě tak jako stěračích kroužků nebo středních těsnicích kroužků nebo jakýchkoliv těsnicích kroužků jak jsou těsnicí kroužky pro tlumiče rázů.
Jsou-li kroužky vyrobeny z oceli, použití shora popsané nitrocementační techniky umožňuje snížení šířky kroužků na 1 mm ne10 bo méně, neboť snížení bočního opotřebení snižuje možnost zlomení. Jsou-li kroužky železničního typu, nitrocementace stran kroužků snižuje opotřebení mezi kroužkem a expandérem používaným v takovýchto sestavách a snižuje na minimum zaříznutí do kolejnice třmenů vytvořených na expandéru.
Claims (1)
- Způsob nitrocementace kovových kroužků zejména pravoúhlého průřezu, sloužících jako pístní nebo těsnicí kroužky, kde se kroužky vloží do komory, ze které se vyčerpá plyn, a potom se do komory přivádí směs cementačního a nitridačního plynu vVYNÁLEZU objemovém poměru 25 : 75 až 75 : 25 při teplotě 450 až 650 °C, vyznačující se tím, že kroužky se v komoře složí ve formě sloupce, ve kterém se sousední kroužky těsné dotýkají, a poté se takto nastohované kroužky nitrocementují.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8137940 | 1981-12-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS244917B2 true CS244917B2 (en) | 1986-08-14 |
Family
ID=10526654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS829188A CS244917B2 (en) | 1981-12-16 | 1982-12-16 | Method of nitrocarburizingof metal rings |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4531985A (cs) |
| JP (1) | JPS58189369A (cs) |
| KR (1) | KR890001030B1 (cs) |
| AR (1) | AR229485A1 (cs) |
| AU (1) | AU554451B2 (cs) |
| BR (1) | BR8207278A (cs) |
| CA (1) | CA1207642A (cs) |
| CS (1) | CS244917B2 (cs) |
| DD (1) | DD208830A5 (cs) |
| DE (1) | DE3245689C3 (cs) |
| ES (1) | ES8605047A1 (cs) |
| FR (1) | FR2518209B1 (cs) |
| GB (1) | GB2112025B (cs) |
| IN (1) | IN157758B (cs) |
| IT (1) | IT1155387B (cs) |
| MX (1) | MX167648B (cs) |
| TR (1) | TR22003A (cs) |
| YU (1) | YU277882A (cs) |
| ZA (1) | ZA829284B (cs) |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1983004293A1 (en) * | 1982-05-24 | 1983-12-08 | Clark Eugene V | Improvements in mechanical seal structures |
| IT1159435B (it) * | 1983-05-16 | 1987-02-25 | Gilardini Spa | Elemento meccanico per la camera di combustione di un motore diesel del tipo con superfici di scorrimento provviste di strati protettivi di usura per il periodo di rodaggio e procedimento per ottenere tali strati |
| GB8323844D0 (en) * | 1983-09-06 | 1983-10-05 | Ae Plc | Cylinder liners |
| JPS60155056A (ja) * | 1984-01-23 | 1985-08-14 | Nippon Piston Ring Co Ltd | 鋼製圧縮ピストンリング |
| JPH061064B2 (ja) * | 1984-03-07 | 1994-01-05 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリングの製造方法 |
| JPS60188660A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-26 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
| DE3421569C1 (de) * | 1984-06-09 | 1985-06-27 | Goetze Ag, 5093 Burscheid | Verschleissfeste Beschichtung |
| DE3431244A1 (de) * | 1984-08-24 | 1986-03-13 | Nippon Piston Ring Co., Ltd., Tokio/Tokyo | Kolbenring |
| US4776901A (en) * | 1987-03-30 | 1988-10-11 | Teledyne Industries, Inc. | Nitrocarburizing and nitriding process for hardening ferrous surfaces |
| US4934467A (en) * | 1988-12-02 | 1990-06-19 | Dresser Industries, Inc. | Drill bit wear resistant surface for elastomeric seal |
| CA2078120A1 (en) * | 1990-04-20 | 1991-10-21 | Cressie E. Holcombe | Method of nitriding refractory metal articles |
| JPH05148612A (ja) * | 1991-11-25 | 1993-06-15 | Nippon Piston Ring Co Ltd | ピストンリングの製造方法 |
| DE19525863A1 (de) * | 1995-07-15 | 1997-01-16 | Ae Goetze Gmbh | Gleitringdichtung für die Laufwerke von Gleiskettenfahrzeugen |
| DE19815484C1 (de) | 1998-04-07 | 1999-09-09 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring für Brennkraftmaschinen |
| DE19852450C2 (de) * | 1998-11-13 | 2000-08-24 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Verfahren zur Oberflächenhärtung von Formkörpern aus Gußwerkstoff sowie dadurch hergestellte Formkörper und deren Verwendung |
| US6656293B2 (en) | 2001-12-10 | 2003-12-02 | Caterpillar Inc | Surface treatment for ferrous components |
| RU2406783C1 (ru) * | 2009-04-21 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Способ диффузионного хромирования изделий из чугуна |
| US8136571B2 (en) * | 2009-05-19 | 2012-03-20 | Debruin Mark | Carbidic outer edge ductile iron product, and as cast surface alloying process |
| JP2015507081A (ja) | 2011-11-30 | 2015-03-05 | フェデラル−モーグル コーポレイション | ピストンリングの用途のための高弾性の耐摩耗性のねずみ鋳鉄 |
| EP2906738B1 (en) | 2012-10-11 | 2018-08-15 | Federal-Mogul LLC | Chemical vapor deposition of wear resistant coatings onto piston ring running face, side face, and inner diameter in one coating run |
| BR102013031391A2 (pt) | 2013-12-06 | 2015-07-21 | Mahle Metal Leve Sa | Anel de pistão e processo de tratamento térmico |
| US10323747B2 (en) | 2017-03-28 | 2019-06-18 | Mahle International Gmbh | Piston ring and method for manufacturing a piston ring |
| US20190368607A1 (en) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | Mahle International Gmbh | Piston ring and method for manufacturing a piston ring |
Family Cites Families (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2014440A (en) * | 1928-01-13 | 1935-09-17 | Gen Motors Corp | Method of heat treating piston rings |
| GB401421A (en) * | 1932-07-04 | 1933-11-16 | Cecil Francis Simmonds | Improvements in and relating to the manufacture of piston rings |
| US2027116A (en) * | 1933-10-27 | 1936-01-07 | Oubridge William Arthur | Ring holding apparatus |
| US2125606A (en) * | 1936-01-23 | 1938-08-02 | George J Deeb | Method of treating piston rings |
| US2151190A (en) * | 1938-12-31 | 1939-03-21 | Surface Combustion Corp | Method of producing a composite carbide and nitride case on steel articles |
| US2417610A (en) * | 1944-05-11 | 1947-03-18 | Hastings Mfg Co | Method of manufacturing piston rings |
| GB1034157A (en) * | 1964-02-26 | 1966-06-29 | Gen Motors Corp | Case hardening ferrous articles |
| DE1521450C3 (de) * | 1966-01-21 | 1975-05-15 | Bohumil Dr.-Ing. Prag Prenosil | Atmosphäre für das !Carbonitrieren von Baustahl und Gußeisen bei niedrigen Temperaturen |
| GB1351234A (en) * | 1970-07-21 | 1974-04-24 | Nissan Motor | Process for forming a soft nitride layer in a metal surface |
| JPS5120016B2 (cs) * | 1971-10-21 | 1976-06-22 | ||
| DE2324918C3 (de) * | 1973-05-17 | 1983-12-08 | Fa. J. Aichelin, 7015 Korntal | Verfahren zur Herstellung von Epsilon-Karbonitridschichten auf Teilen aus Eisenlegierungen |
| DE2505118A1 (de) * | 1975-02-07 | 1976-08-19 | Karlheinz Ern | Verfahren zur verdichtung der laufflaechen und/oder der flanken von kolbenringen oder kolbenoelringen |
| GB1578143A (en) * | 1977-05-03 | 1980-11-05 | Kynaston A | Structures supported by an adjustable leg |
| JPS5528379A (en) * | 1978-08-23 | 1980-02-28 | Nippon Piston Ring Co Ltd | Wear resistant sliding material for internal combustion engine |
| JPS5825863B2 (ja) * | 1978-11-22 | 1983-05-30 | 日本ピストンリング株式会社 | ピストンリングの組合わせ |
| US4299401A (en) * | 1979-09-12 | 1981-11-10 | Ramsey Corporation | Piston ring and method of making same |
| JPS56116870A (en) * | 1980-02-18 | 1981-09-12 | Kanai Hiroyuki | Ring for spinning machine |
| JPS56133457A (en) * | 1980-03-22 | 1981-10-19 | Toyota Motor Corp | Gas soft nitriding method for gear shift fork |
-
1982
- 1982-12-09 KR KR8205517A patent/KR890001030B1/ko not_active Expired
- 1982-12-10 DE DE3245689A patent/DE3245689C3/de not_active Expired - Fee Related
- 1982-12-10 GB GB08235341A patent/GB2112025B/en not_active Expired
- 1982-12-13 US US06/449,205 patent/US4531985A/en not_active Expired - Lifetime
- 1982-12-14 BR BR8207278A patent/BR8207278A/pt not_active IP Right Cessation
- 1982-12-14 MX MX195636A patent/MX167648B/es unknown
- 1982-12-15 ES ES518226A patent/ES8605047A1/es not_active Expired
- 1982-12-15 IT IT24766/82A patent/IT1155387B/it active
- 1982-12-15 YU YU02778/82A patent/YU277882A/xx unknown
- 1982-12-15 AU AU91536/82A patent/AU554451B2/en not_active Ceased
- 1982-12-15 TR TR22003A patent/TR22003A/xx unknown
- 1982-12-15 CA CA000417723A patent/CA1207642A/en not_active Expired
- 1982-12-16 DD DD82246084A patent/DD208830A5/de not_active IP Right Cessation
- 1982-12-16 CS CS829188A patent/CS244917B2/cs unknown
- 1982-12-16 JP JP57219353A patent/JPS58189369A/ja active Pending
- 1982-12-16 AR AR291602A patent/AR229485A1/es active
- 1982-12-16 FR FR8221136A patent/FR2518209B1/fr not_active Expired
- 1982-12-16 IN IN1449/CAL/82A patent/IN157758B/en unknown
- 1982-12-17 ZA ZA829284A patent/ZA829284B/xx unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN157758B (cs) | 1986-06-07 |
| AU554451B2 (en) | 1986-08-21 |
| GB2112025B (en) | 1986-03-19 |
| IT8224766A1 (it) | 1984-06-15 |
| AU9153682A (en) | 1983-06-23 |
| DE3245689A1 (de) | 1983-06-23 |
| MX167648B (es) | 1993-03-31 |
| CA1207642A (en) | 1986-07-15 |
| US4531985A (en) | 1985-07-30 |
| AR229485A1 (es) | 1983-08-31 |
| ZA829284B (en) | 1984-07-25 |
| DE3245689C3 (de) | 1994-07-14 |
| FR2518209B1 (fr) | 1987-08-07 |
| KR890001030B1 (en) | 1989-04-20 |
| IT1155387B (it) | 1987-01-28 |
| BR8207278A (pt) | 1983-10-18 |
| TR22003A (tr) | 1985-12-31 |
| GB2112025A (en) | 1983-07-13 |
| FR2518209A1 (fr) | 1983-06-17 |
| KR840002912A (ko) | 1984-07-21 |
| ES518226A0 (es) | 1986-02-01 |
| IT8224766A0 (it) | 1982-12-15 |
| DE3245689C2 (cs) | 1994-07-14 |
| ES8605047A1 (es) | 1986-02-01 |
| JPS58189369A (ja) | 1983-11-05 |
| YU277882A (en) | 1985-03-20 |
| DD208830A5 (de) | 1984-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CS244917B2 (en) | Method of nitrocarburizingof metal rings | |
| US5960762A (en) | Piston ring and cylinder liner combination | |
| KR100467112B1 (ko) | 내연기관의 실린더 라이너와 피스톤 링의 조합 | |
| US7270719B2 (en) | Method for manufacturing surface hardened stainless steel with improved wear resistance and low static friction properties | |
| US5019182A (en) | Method of forming hard steels by case hardening, shot-peening and aging without tempering | |
| US20030106617A1 (en) | Surface treatment for ferrous components | |
| GB2293214A (en) | Rolling bearing | |
| KR100540962B1 (ko) | 활주 부재 및 그 제조 방법 | |
| CN100549189C (zh) | 表面改性析出硬化不锈钢 | |
| US9828664B2 (en) | Method and steel component | |
| US20060048861A1 (en) | Surface-carbonitrided stainless steel part excellent in wear resistance and method for their manufacture | |
| US10053764B2 (en) | Method and steel component | |
| JPH11264468A (ja) | ピストンリング及びその組合せ | |
| US6834861B2 (en) | Two piece oil control ring with nitrided surface layers | |
| CZ413297A3 (cs) | Základní materiál pro výrobu základních listů pro kotoučové pily, řezací kotouče, rámové pily, jakož i řezací a škrabací zařízení | |
| US20030131473A1 (en) | Surface treatment of prefinished valve seat inserts | |
| JPS60152668A (ja) | 圧縮ピストンリングの製造方法 | |
| JPH05148612A (ja) | ピストンリングの製造方法 | |
| GB2155046A (en) | Surface treatment of metal rings | |
| GB2146409A (en) | Cylinder liners | |
| Boßlet et al. | TUFFTRIDE®–/QPQ®–process | |
| EP1697560A2 (en) | Rolling bearing having a nickel-phosphorus coating | |
| KR20110129683A (ko) | 내마모성 및 내식성이 우수한 철강의 표면처리 방법 | |
| JPS60172773A (ja) | 高耐久性ピストンリング及びその製造方法 | |
| KR102106645B1 (ko) | 인젝터 부품의 물성 강화 방법 및 그 방법에 의해 제조된 인젝터 |