JPH02129467A - ピストンリング及びその製造方法 - Google Patents
ピストンリング及びその製造方法Info
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- JPH02129467A JPH02129467A JP28215188A JP28215188A JPH02129467A JP H02129467 A JPH02129467 A JP H02129467A JP 28215188 A JP28215188 A JP 28215188A JP 28215188 A JP28215188 A JP 28215188A JP H02129467 A JPH02129467 A JP H02129467A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、耐摩耗性および耐焼付性に優れた内燃機関用
ピストンリング及びその製造方法に関するものである。
ピストンリング及びその製造方法に関するものである。
[従来の技術]
内燃機関用ピストンリングは、燃焼室のa密性を保持す
るための圧力リングと、ピストンリングおよびシリンダ
ーライナー間の潤滑油膜を調製するための油かきリング
により構成されている。このピストンリングのうち、圧
力リングはピストンヘッドの直下に遊嵌され燃焼ガスの
影響を大きく受けるものであり、耐摩耗性、耐スカッフ
ィング性および耐熱性等が要求される。
るための圧力リングと、ピストンリングおよびシリンダ
ーライナー間の潤滑油膜を調製するための油かきリング
により構成されている。このピストンリングのうち、圧
力リングはピストンヘッドの直下に遊嵌され燃焼ガスの
影響を大きく受けるものであり、耐摩耗性、耐スカッフ
ィング性および耐熱性等が要求される。
ピストンリングの前記のごとき要求特性に応するため、
ピストンリングの摺動外周面の表面処理として、従来か
ら硬質クロムめっきが主体に使われている。硬質クロム
めっきを被覆したピストンリングは自身の耐摩耗性に優
れ、相手シリンダの摩耗も少ないことから、長い間ピス
トンリングの表面処理の主流をなしてきた。
ピストンリングの摺動外周面の表面処理として、従来か
ら硬質クロムめっきが主体に使われている。硬質クロム
めっきを被覆したピストンリングは自身の耐摩耗性に優
れ、相手シリンダの摩耗も少ないことから、長い間ピス
トンリングの表面処理の主流をなしてきた。
しかしながら、近年内燃機関の高出力化および高回転化
に伴い、ピストンリングが晒される条件は、益々苛酷に
なっており、従来の硬質クロムめっきでは耐熱、耐摩耗
、耐焼付性の面で滴定すべき性能を得ることが難しくな
ってきた。かかる状況に対処するため、ピストンリング
の摺動外周面に、イオンブレーティングにより、所定硬
さおよび所定厚さの窒化チタン皮膜を被覆することが提
案され(特開昭57−57868号公報、特開昭576
5837号公報)、さらに耐久性を向上するために、窒
化チタン皮膜の下地に窒化または軟窒化処理を施すもの
が提案されている(特開昭6113064)。
に伴い、ピストンリングが晒される条件は、益々苛酷に
なっており、従来の硬質クロムめっきでは耐熱、耐摩耗
、耐焼付性の面で滴定すべき性能を得ることが難しくな
ってきた。かかる状況に対処するため、ピストンリング
の摺動外周面に、イオンブレーティングにより、所定硬
さおよび所定厚さの窒化チタン皮膜を被覆することが提
案され(特開昭57−57868号公報、特開昭576
5837号公報)、さらに耐久性を向上するために、窒
化チタン皮膜の下地に窒化または軟窒化処理を施すもの
が提案されている(特開昭6113064)。
[発明が解決しようとするil!fi]しかしながら、
イオンブレーティングにより形成した窒化チタン皮膜は
、耐摩耗性は硬質クロムめっきに比較して優れるが、次
のような欠点がある。すなわち、皮膜自体の耐摩耗性は
良好であるが、膜厚としては20〜30μが限度であり
、長時間使用には問題がある。
イオンブレーティングにより形成した窒化チタン皮膜は
、耐摩耗性は硬質クロムめっきに比較して優れるが、次
のような欠点がある。すなわち、皮膜自体の耐摩耗性は
良好であるが、膜厚としては20〜30μが限度であり
、長時間使用には問題がある。
このように、イオンブレーティングにより形成した窒化
チタン皮膜の膜厚を30μ以上にできないという理由は
、イオンブレーティングを行った窒化チタン皮膜と母材
との密着性に問題があるのであって、膜厚が30μ以上
になるとピストンリングをピストンに装着した時、ある
いは耐久試験中に窒化チタン皮膜の母材からの剥離が発
生ずるからである。また、WA厚を3011以上にする
には、皮膜処理に要する時間が非常に長くなり、コスト
的にも高価になるという欠点がある。
チタン皮膜の膜厚を30μ以上にできないという理由は
、イオンブレーティングを行った窒化チタン皮膜と母材
との密着性に問題があるのであって、膜厚が30μ以上
になるとピストンリングをピストンに装着した時、ある
いは耐久試験中に窒化チタン皮膜の母材からの剥離が発
生ずるからである。また、WA厚を3011以上にする
には、皮膜処理に要する時間が非常に長くなり、コスト
的にも高価になるという欠点がある。
本発明はピストンリングの摺動外周面に窒化チタン皮膜
を被覆して耐久性を向上させる際の前記のごとき問題点
に鑑みてなされたものであって、従来よりも膜厚が厚く
かつ剥離を起こさない窒化チタン層を形成することので
きるピストンリングおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。
を被覆して耐久性を向上させる際の前記のごとき問題点
に鑑みてなされたものであって、従来よりも膜厚が厚く
かつ剥離を起こさない窒化チタン層を形成することので
きるピストンリングおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。
[yA1!IIIを解決するための手段]本発明のピス
トンリングは、鋼よりなるピストンリング本体と、前記
ピストンリング本体の外周面側に接着されたチタンまた
はチタン合金層と、前記チタンまたはチタン合金層の少
なくとも外周面側に形成された窒化チタン層とからなる
ことを要旨とする。
トンリングは、鋼よりなるピストンリング本体と、前記
ピストンリング本体の外周面側に接着されたチタンまた
はチタン合金層と、前記チタンまたはチタン合金層の少
なくとも外周面側に形成された窒化チタン層とからなる
ことを要旨とする。
また、本発明のピストンリングの製造方法は、鋼とチタ
ンまたはチタン合金とをクラッド圧延しコイル状に成形
する工程と、前記コイル材をシリンダボアとの接触面と
なる外周面側がチタンまたはチタン合金層となるように
ピストンリング状に成形する工程と、前記ピストンリン
グ材に窒化処理を施して少なくともシリンダボアとの接
触面となる外周面側に窒化チタン層を形成させる工程と
からなることを要旨とする。
ンまたはチタン合金とをクラッド圧延しコイル状に成形
する工程と、前記コイル材をシリンダボアとの接触面と
なる外周面側がチタンまたはチタン合金層となるように
ピストンリング状に成形する工程と、前記ピストンリン
グ材に窒化処理を施して少なくともシリンダボアとの接
触面となる外周面側に窒化チタン層を形成させる工程と
からなることを要旨とする。
ピストンリング本体となる鋼としては、低炭素鋼、低炭
素合金鋼、0.5〜1%の炭素を含有すると共に6〜2
0%のCrを含有する工具鋼や8、マルテンサイト系ス
テンレス鋼などが用いられ、ピストンリングとして重要
な性質であるばね特性が確保される。
素合金鋼、0.5〜1%の炭素を含有すると共に6〜2
0%のCrを含有する工具鋼や8、マルテンサイト系ス
テンレス鋼などが用いられ、ピストンリングとして重要
な性質であるばね特性が確保される。
クラッドされるチタンとしては鋼との密着性の面から純
チタンが良いが、所望の強度を確保するためはチタン合
金(例えばTi−6AI−4V等)を用いると良く、チ
タン合金と鋼との密着性を良くするために、Niまたは
純鉄箔を用いても良い。
チタンが良いが、所望の強度を確保するためはチタン合
金(例えばTi−6AI−4V等)を用いると良く、チ
タン合金と鋼との密着性を良くするために、Niまたは
純鉄箔を用いても良い。
チタンまたはチタン合金層の厚さとしては耐摩耗性を確
保するためには、50μ以上が必要であり、またピスト
ンリングのばね特性を確保するためには500μ以下が
望ましい。
保するためには、50μ以上が必要であり、またピスト
ンリングのばね特性を確保するためには500μ以下が
望ましい。
窒化処理により形成される窒化チタン層は、硬さHv9
00以上が望ましく、また充分な耐摩耗性を確保するた
めには窒化チタン層の厚さは50μ以上が必要である。
00以上が望ましく、また充分な耐摩耗性を確保するた
めには窒化チタン層の厚さは50μ以上が必要である。
窒化処理はピストンリングの摺動面を含む面に施され、
ガス窒化、ガス軟窒化、イオン窒化、塩浴窒化のいずれ
を用いても良い。
ガス窒化、ガス軟窒化、イオン窒化、塩浴窒化のいずれ
を用いても良い。
[作用]
鋼よりなるピストンリング本体と、前記ピストンリング
本体の外周面側に接着されたチタンまたはチタン合金層
と、前記チタンまたはチタン合金層の少なくとも外周面
側に形成された窒化チタン層とからなるので、ピストン
リング本体との密着性が良く、窒化チタン層を従来のも
のより厚くすることができる。また、窒化チタン層はチ
タンまたはチタン合金層の窒化処理により形成されるも
のであるため、窒化チタン層が剥離する心配が無く、イ
オンブレーティング等に比較して処理時間が短く、低コ
ストとなる。
本体の外周面側に接着されたチタンまたはチタン合金層
と、前記チタンまたはチタン合金層の少なくとも外周面
側に形成された窒化チタン層とからなるので、ピストン
リング本体との密着性が良く、窒化チタン層を従来のも
のより厚くすることができる。また、窒化チタン層はチ
タンまたはチタン合金層の窒化処理により形成されるも
のであるため、窒化チタン層が剥離する心配が無く、イ
オンブレーティング等に比較して処理時間が短く、低コ
ストとなる。
鋼とチタンまたはチタン合金とをクラッド圧延しコイル
状に成形する工程により、鋼とチタンまたはチタン合金
が密着性良く接着される。前記コイル材をシリンダボア
との接触面となる外周面側がチタンまたはチタン合金層
となるようにピストンリング状に成形する工程により、
鋼からなるピストンリング本体の外周面側にチタンまた
はチタン合金層が形成される。前記ピストンリング材に
窒化処理を施して少なくともシリンダボアとの接触面と
なる外周面側に窒化チタン層を形成させる工程により、
窒化チタン層がピストンリングの外周面に形成される。
状に成形する工程により、鋼とチタンまたはチタン合金
が密着性良く接着される。前記コイル材をシリンダボア
との接触面となる外周面側がチタンまたはチタン合金層
となるようにピストンリング状に成形する工程により、
鋼からなるピストンリング本体の外周面側にチタンまた
はチタン合金層が形成される。前記ピストンリング材に
窒化処理を施して少なくともシリンダボアとの接触面と
なる外周面側に窒化チタン層を形成させる工程により、
窒化チタン層がピストンリングの外周面に形成される。
[実施例]
本発明の実施例について従来例と比較しつつ説明し、本
発明の効果を明らかにする。
発明の効果を明らかにする。
第1図は本発明の一実施例のピストンリングの部分拡大
断面である0図において、ピストンリング本体1の母材
としてシリコンクロム鋼オイルテンバ!(JIS 5
WO8C−V、C:0.55%、Si;1.4%、Mn
;0.7%、Cr+0.58%)を用い、チタンまたは
チタン合金層2として工業用純チタン(Fe;0.12
%、N;0.006%、0;012%、ll:o、00
4%)を用い、加熱温度900℃にてクラッド圧延を行
い、ピストンリング本体1とチタンwJ2とを接着し、
コイル状に成形した。
断面である0図において、ピストンリング本体1の母材
としてシリコンクロム鋼オイルテンバ!(JIS 5
WO8C−V、C:0.55%、Si;1.4%、Mn
;0.7%、Cr+0.58%)を用い、チタンまたは
チタン合金層2として工業用純チタン(Fe;0.12
%、N;0.006%、0;012%、ll:o、00
4%)を用い、加熱温度900℃にてクラッド圧延を行
い、ピストンリング本体1とチタンwJ2とを接着し、
コイル状に成形した。
このコイル材を引抜加工によりピストンリング形状に成
形し、シリンダボアとの接触面となる外周面側がチタン
またはチタン合金層となるようにして、径95−一、厚
さ2−1幅3.5−1Iのピストンリングを製作した0
次に、このピストンリングをアンモニア分解ガス雰囲気
中で570℃で8時間処理するガス軟窒化により窒化処
理を施し、チタン層2のシリンダボアとの摺動面となる
外周面側に窒化チタン層3を形成した。形成された窒化
チタン層3の硬さを測定したところ、表面硬さはHvl
300でHv900以上の硬さを有する層厚さは10
0μであった。
形し、シリンダボアとの接触面となる外周面側がチタン
またはチタン合金層となるようにして、径95−一、厚
さ2−1幅3.5−1Iのピストンリングを製作した0
次に、このピストンリングをアンモニア分解ガス雰囲気
中で570℃で8時間処理するガス軟窒化により窒化処
理を施し、チタン層2のシリンダボアとの摺動面となる
外周面側に窒化チタン層3を形成した。形成された窒化
チタン層3の硬さを測定したところ、表面硬さはHvl
300でHv900以上の硬さを有する層厚さは10
0μであった。
このようにしてITIy8!シたピストンリングは、下
記の条件で実機試験を行った。なお、比較のために従来
のクロムめっき(初期めっき厚さ150μ)についても
同じ条件で実機試験を行った。
記の条件で実機試験を行った。なお、比較のために従来
のクロムめっき(初期めっき厚さ150μ)についても
同じ条件で実機試験を行った。
エンジン : 2.O1!4気筒
ディーゼルエンジン
エンジン回転数×負荷= 4800rpm X全負荷時
間 : 500時間 試験後にピストンリングの外周摩耗量を測定したところ
、従来例のクロムめっきのピストンリングの摩耗量が1
25μであったのに対して、本発明例のピストンリング
の摩耗量は25μであって、本発明例のピストンリング
の耐摩耗性が優れていることが確認された。また、本発
明例のピストンリングの窒化チタンNI3の剥離は試験
後も発生していないことが確認された。
間 : 500時間 試験後にピストンリングの外周摩耗量を測定したところ
、従来例のクロムめっきのピストンリングの摩耗量が1
25μであったのに対して、本発明例のピストンリング
の摩耗量は25μであって、本発明例のピストンリング
の耐摩耗性が優れていることが確認された。また、本発
明例のピストンリングの窒化チタンNI3の剥離は試験
後も発生していないことが確認された。
[発明の効果]
本発明のピストンリング及びその製造方法は以上説明し
たように、クラッド圧延により鋼よりなるピストンリン
グ本体にチタンまたはチタン合金層を接着し、窒化処理
によりチタンまたはチタン合金層に窒化チタン層を形成
するものであって、本発明のピストンリングは窒化チタ
ン層を従来のものより厚く形成することができるので、
長時間の使用に耐え得る。また、形成された窒化チタン
層はイオンブレーティングにより形成されるものと比較
して、密着性が良く、かつ剥離等の発生がない、その上
イオンブレーティング等に比較して窒化処理時間が短く
、低コストとなる。
たように、クラッド圧延により鋼よりなるピストンリン
グ本体にチタンまたはチタン合金層を接着し、窒化処理
によりチタンまたはチタン合金層に窒化チタン層を形成
するものであって、本発明のピストンリングは窒化チタ
ン層を従来のものより厚く形成することができるので、
長時間の使用に耐え得る。また、形成された窒化チタン
層はイオンブレーティングにより形成されるものと比較
して、密着性が良く、かつ剥離等の発生がない、その上
イオンブレーティング等に比較して窒化処理時間が短く
、低コストとなる。
第1図は本発明の一実施例の部分拡大断面図である。
1・ ・ピストンリング本体、2・・・チタン層、3
・・・窒化チタン層 3窒化サタン層 リンク”本体
・・・窒化チタン層 3窒化サタン層 リンク”本体
Claims (2)
- (1)鋼よりなるピストンリング本体と、前記ピストン
リング本体の外周面側に接着されたチタンまたはチタン
合金層と、前記チタンまたはチタン合金層の少なくとも
外周面側に形成された窒化チタン層とからなることを特
徴とするピストンリング。 - (2)鋼とチタンまたはチタン合金とをクラッド圧延し
コイル状に成形する工程と、前記コイル材をシリンダボ
アとの接触面となる外周面側がチタンまたはチタン合金
層となるようにピストンリング状に成形する工程と、前
記ピストンリング材に窒化処理を施して少なくともシリ
ンダボアとの接触面となる外周面側に窒化チタン層を形
成させる工程とからなることを特徴とするピストンリン
グの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28215188A JPH02129467A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | ピストンリング及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28215188A JPH02129467A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | ピストンリング及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02129467A true JPH02129467A (ja) | 1990-05-17 |
Family
ID=17648766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28215188A Pending JPH02129467A (ja) | 1988-11-08 | 1988-11-08 | ピストンリング及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02129467A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02159478A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
GB2257716A (en) * | 1991-06-27 | 1993-01-20 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Notched compression ring nitrided on its outer peripheral surface |
US5469616A (en) * | 1990-11-15 | 1995-11-28 | Teikoku Piston Ring Co., Ltd. | Method of manufacturing a side rail of a combined oil ring |
EP0721997A1 (en) * | 1993-10-27 | 1996-07-17 | Fuji Oozx Inc. | Method of treating the surface of TI or TI alloy valve element |
-
1988
- 1988-11-08 JP JP28215188A patent/JPH02129467A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02159478A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-19 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | ピストンリング |
US5469616A (en) * | 1990-11-15 | 1995-11-28 | Teikoku Piston Ring Co., Ltd. | Method of manufacturing a side rail of a combined oil ring |
GB2257716A (en) * | 1991-06-27 | 1993-01-20 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Notched compression ring nitrided on its outer peripheral surface |
US5241748A (en) * | 1991-06-27 | 1993-09-07 | Teikoku Piston Ring Co., Ltd. | Method for manufacturing a compression ring |
GB2257716B (en) * | 1991-06-27 | 1995-01-18 | Teikoku Piston Ring Co Ltd | Compression ring and method for manufacturing the same |
EP0721997A1 (en) * | 1993-10-27 | 1996-07-17 | Fuji Oozx Inc. | Method of treating the surface of TI or TI alloy valve element |
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