CZ31581U1 - Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru - Google Patents

Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru Download PDF

Info

Publication number
CZ31581U1
CZ31581U1 CZ2017-34457U CZ201734457U CZ31581U1 CZ 31581 U1 CZ31581 U1 CZ 31581U1 CZ 201734457 U CZ201734457 U CZ 201734457U CZ 31581 U1 CZ31581 U1 CZ 31581U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
layer
piston
pressure compressor
thickness
low pressure
Prior art date
Application number
CZ2017-34457U
Other languages
English (en)
Inventor
Martin Louda
Robert VoĹľenĂ­lek
Original Assignee
Vúhž A.S.
Technická univerzita v Liberci
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 Vúhž A.S., Technická univerzita v Liberci filed Critical Vúhž A.S.
Priority to CZ2017-34457U priority Critical patent/CZ31581U1/cs
Publication of CZ31581U1 publication Critical patent/CZ31581U1/cs

Links

Landscapes

  • Compressor (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

Oblast techniky
Technické řešení se týká pístů nízkotlakých kompresorů, které jsou povrchově upraveny pro zlepšení kluzných vlastností a životnosti.
Dosavadní stav techniky
V současné době existuje velký zájem o prodloužení životnosti strojních dílů, mezi které náleží např. písty kompresorů. Pro správný chod pístů je nutné zajistit jejich vhodné povrchové vlastnosti, standartní povrchová úprava zahrnuje zejména eloxování. Tato úprava zajišťuje dobré kluzné vlastnosti a také prodlužuje životnost pístů. V posledních letech dochází k používání dalších technologií, které ještě zlepšují povrchové vlastnosti pístů nízkotlakých kompresorů.
Ke zlepšení životnosti a povrchových vlastností pístů se používá v současné době zejména eloxování. V posledních letech se začínají prosazovat i další technologie, které jsou vhodné pro správný chod pístů. Jedná se o plazmové technologie, které umožňují depozici speciálních uhlíkových vrstev, které jsou v literatuře nazývány DLC povlaky (Diamond Like Carbon). Takto jsou označovány vrstvy s různým obsahem sp vazeb. Tyto vrstvy jsou připravovány technologiemi CVD (chemická depozice vrstev), PVD (fyzikální depozice vrstev pro výrobu tvrdých povlaků na bázi kovů prostřednictvím částečně ionizovaných par kovu a jejich reakcí s některými plyny) a také PACVD (chemická depozice vrstev za asistence plazmatu) technologiemi. Popis těchto postupů je podrobně uváděn v odborné literatuře.
Tvrdé tenké vrstvy se používají ve strojírenství jako ochranné povlaky, které jsou nanášeny na povrch funkčních dílů, v tomto případě na povrch pístů nízkotlakých kompresorů. Opotřebení nejen snižuje životnost pístů, ale může také vést k zhoršení chodu kompresoru při změněných mazných podmínkách. Při poklesu maziv či při jejich absenci může u eloxovaných pístů dojít k poškození povrchu a zadření.
Během chodu kompresorů jsou písty silně zatížené mechanicky, chemicky a tribologicky. Tato omezení způsobují velmi specifické požadavky na vlastnosti povrchu pístů. V tomto případě by se měly povlaky charakterizovat hladkým povrchem, nízkým koeficientem tření, přitom tloušťka vrstvy nesmí ovlivňovat rozměry rozměrové tolerance vyrobených pístů.
Podstata technického řešení
Předmětem tohoto technického řešení je píst nízkotlakého kompresoru, jehož očištěný a zdrsněný povrch je pro zvýšení životnosti a snížení tření dvojice píst a válec opatřen ochranným povlakem. Podstata technického řešení spočívá v tom, že ochranný povlak pístu je tvořen nanokompozitní multivrstvou, zahrnující první vrstvu chrómu Cr a nitridu chrómu CrN, na ní uspořádanou druhou vrstvu směsi chrómu a wolfram karbidu Cr/WC, na které je uspořádána třetí, uhlíková vrstva s obsahem wolframu W-C/H, přičemž poslední, vnější funkční vrstva nanokompozitní multivrstvy, je tvořena uhlíkovou vrstvou a-C/H.
První vrstva nanokompozitní multivrstvy má tloušťku do 0,3 pm, tloušťka druhé vrstvy je 0,1 až 0,2 pm, třetí vrstvy v okolí 0,25 pm a vnější funkční vrstvy v okolí 2 pm.
Nanokompozitní multivrstva má celkovou tloušťku 2,5 až 3 pm a tvrdost 20 GPa.
Drsnost povrchu pístu je v rozsahu od 0,6 do 0,7.
Objasnění výkresu
Na připojeném výkresu je schematicky a názorně ukázána konstrukce ochranné multivrstvy, nanesené na povrch pístu nízkotlakého kompresoru. Na povrch pístu je nanesena ochranná multivrstva složená z několika vrstev, tvořených postupně ve směru od povrchu pístu.
-1 CZ 31581 Ul
Příklady uskutečnění technického řešení
Jednou z možných cest řešení výše uvedených problémů je použití tenkých, ochranných vrstev na bázi uhlíku. K zajištění dobré adheze vrstvy k povrchu pístu je povrch nejdříve zbaven hrubých nečistot a je tryskán směsí korundu (zrnitost 420) a vody. Výsledná drsnost se pohybuje od 0,6 do 0,7. Jako první je na povrch pístu nanesena mezivrstva chrómu (Cr) a nitridu chrómu (CrN) v tloušťce 0,2 až 0,3 pm. Další mezivrstva je tvořena směsí chrómu a wolfram karbidu o tloušťce od 0,1 do 0,2 pm. Následná vrstva je tvořena uhlíkovou vrstvou s obsahem wolframu 5% (W-C/H) o tloušťce 0,2 až 0,3 pm. Jako poslední funkční vrstva je nanesena uhlíková vrstva a-C/H a tloušťce 2 až 2,5 pm. Výsledná vrstva, která je tvořena systémem multivrstev (Cr+CrN, Cr/WC, W-C/H a a-C/H), má tloušťku od 2,5 do 3,5 pm a indentační tvrdost (¾) 20 až 23 GPa a drsnost nanesené vrstvy je 0,1 až 0,2. Takováto multivrstva vytváří silné a trvalé spojení mezi multivrstvou a povrchem pístu
Ochranná multivrstva byla nanášena postupně a k jejímu vytvoření byla využita kombinace technologií PACVD a PVD. Realizací testů povlakovaných pístů nízkotlakých kompresorů podle technického řešení bylo prokázáno, že koeficient tření výsledného povrchu s nadeponovanou multivrstvou nepřesahuje hodnotu 0,15. Bylo prokázáno, že povlak je charakterizován tvrdosti 20 GPa, Youngův modul pružnosti je 230 GPa. Písty opatřené těmito vrstvami byly úspěšně vyzkoušeny v průmyslových aplikacích, kde výrazně zvýšily životnost a snížily tření dvojice píst a válec. Povrch také díky tryskání před povlakováním lépe zadržuje mazivo.

Claims (4)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Píst nízkotlakého kompresoru, jehož očištěný a zdrsněný povrch je pro zvýšení životnosti a snížení tření dvojice píst a válec opatřen ochranným povlakem, vyznačující se tím, že ochranný povlak pístu je tvořen nanokompozitní multivrstvou, zahrnující první vrstvu chrómu Cr a nitridu chrómu CrN, na ní uspořádanou druhou vrstvu směsi chrómu a wolfram karbidu Cr/WC, na které je uspořádána třetí, uhlíková vrstva s obsahem wolframu W-C/H, přičemž poslední, vnější funkční vrstva nanokompozitní multivrstvy, je tvořena uhlíkovou vrstvou a-C/H.
  2. 2. Píst nízkotlakého kompresoru podle nároku 1, vyznačující se tím, že první vrstva nanokompozitní multivrstvy má tloušťku 0,2 až 0,3 pm, tloušťka druhé vrstvy je 0,1 až 0,2 pm, třetí vrstvy 0,2 až 0,3 pm a vnější funkční vrstvy 2 až 2,5 pm.
  3. 3. Píst nízkotlakého kompresoru podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím , že nanokompozitní multivrstva má celkovou tloušťku 2,5 až 3,5 pm a tvrdost 20 až 23 GPa, přičemž drsnost nanesené vrstvy je 0,1 až 0,2.
  4. 4. Píst nízkotlakého kompresoru podle některého z nároků laž3, vyznačující se tím, že drsnost povrchu pístu je v rozsahu od 0,6 do 0,7.
CZ2017-34457U 2017-12-14 2017-12-14 Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru CZ31581U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-34457U CZ31581U1 (cs) 2017-12-14 2017-12-14 Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2017-34457U CZ31581U1 (cs) 2017-12-14 2017-12-14 Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ31581U1 true CZ31581U1 (cs) 2018-03-13

Family

ID=61617344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2017-34457U CZ31581U1 (cs) 2017-12-14 2017-12-14 Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ31581U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102639747A (zh) 具有涂层的滑动元件,特别是活塞环
US9103015B2 (en) Sliding element and method for coating a sliding element
KR101420142B1 (ko) 코팅을 구비한 슬라이딩 요소, 특히 피스톤 링, 및 슬라이딩 요소의 제조방법
US10131988B2 (en) Sliding element, in particular piston ring, and combination of a sliding element with a mating running element
JP6340014B2 (ja) 摺動エレメント
KR101801400B1 (ko) Dlc 코팅을 구비한 슬라이딩 요소
EP2206920B1 (en) Sliding member for compressor
Avelar-Batista et al. Triode plasma nitriding and PVD coating: A successful pre-treatment combination to improve the wear resistance of DLC coatings on Ti6Al4V alloy
JP2007232026A (ja) 摺動部材
BRPI0910862B1 (pt) anel de pistão com um revestimento dlc
CN110670018B (zh) 一种超耐磨的硬质碳基涂层
US10174841B2 (en) Piston ring for internal combustion engine
JP4359979B2 (ja) 被覆摺動部材
US10697543B2 (en) Sliding element, in particular piston ring, and method for producing the same
US10246767B2 (en) Sliding element, internal combustion engine and process for obtaining sliding element
US8722197B2 (en) Sliding mating part in lubricated regime, coated by a thin film
KR101696617B1 (ko) 내연 기관에서 피스톤의 오일 스크래퍼 링을 위한 나선형 압축 스프링 및 나선형 압축 스프링의 코팅 방법
TW201235566A (en) Piston assembly for alternative compressor
JP5436486B2 (ja) 摺動部材
CZ31581U1 (cs) Povrchově upravený píst nízkotlakého kompresoru
US20100296883A1 (en) Cutting Tool Coated with a Diamond-Like Carbon Multilayer
JP2011133018A (ja) ピストンリング
JP6756641B2 (ja) ピストンリング
Escobar et al. Hafnium and vanadium nitride heterostrutures applied to machining devices
US9388900B2 (en) Method for producing a piston ring having embedded particles

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20180313

MK1K Utility model expired

Effective date: 20211214