JPS6088848A - ピストンとピストンリングとの組合せ - Google Patents
ピストンとピストンリングとの組合せInfo
- Publication number
- JPS6088848A JPS6088848A JP19434383A JP19434383A JPS6088848A JP S6088848 A JPS6088848 A JP S6088848A JP 19434383 A JP19434383 A JP 19434383A JP 19434383 A JP19434383 A JP 19434383A JP S6088848 A JPS6088848 A JP S6088848A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- plating
- test piece
- piston ring
- wear
- 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
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Classifications
-
- 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
- F16J9/12—Details
- F16J9/22—Rings for preventing wear of grooves or like seatings
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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】
本発明は往復動機関に於けるピストンとピストンリング
との組合せに関する。
との組合せに関する。
周知のように往復動機［（以下、＊ａと呼ぶ。）の部品
であるピストンは、そのリング溝にピストンリングを遊
嵌し１機関の運転中、シリンダまたはシリンダライナ中
で往復動し、ピストンリングはその外周面がシリンダま
たはシリンダライナの内周面と摺接してシリンダまたは
シリンダライナ中の流体をシールし、或は過不足のない
潤滑油の供給をする。また、ピストンリングはピストン
のリング溝に遊嵌されているため、機関の運転中、その
軸を中心としてランダムに回動し、その結果、ピストン
リングの上下面（通常Ｂ面と呼ばれる。）はピストンの
リング溝側面に衝突して叩かれると共にリング溝側面と
の間で摺動し、叩かれと滑りとの複合摩擦が起って、両
者の摩耗が起ることになる。
であるピストンは、そのリング溝にピストンリングを遊
嵌し１機関の運転中、シリンダまたはシリンダライナ中
で往復動し、ピストンリングはその外周面がシリンダま
たはシリンダライナの内周面と摺接してシリンダまたは
シリンダライナ中の流体をシールし、或は過不足のない
潤滑油の供給をする。また、ピストンリングはピストン
のリング溝に遊嵌されているため、機関の運転中、その
軸を中心としてランダムに回動し、その結果、ピストン
リングの上下面（通常Ｂ面と呼ばれる。）はピストンの
リング溝側面に衝突して叩かれると共にリング溝側面と
の間で摺動し、叩かれと滑りとの複合摩擦が起って、両
者の摩耗が起ることになる。
従って、ピストンリングは外周面の耐摩耗性が要求され
ると共に、Ｂ面の耐摩耗性をも要求される。特にＣ重油
のような低級な燃料を使用する舶用内燃機関にあっては
燃料の燃焼残渣によるピストンリングのＢ面の摩耗とピ
ストンのリング溝側面の摩耗とが問題になる。
ると共に、Ｂ面の耐摩耗性をも要求される。特にＣ重油
のような低級な燃料を使用する舶用内燃機関にあっては
燃料の燃焼残渣によるピストンリングのＢ面の摩耗とピ
ストンのリング溝側面の摩耗とが問題になる。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、ピ
ストンのリング溝側面、ピストンリングのＢ面の摩耗が
共に少ないピストンとピストンリングとの組合せを提供
することを目的としており、少なくともリング溝の側面
がＨｖ ２５０以上の表面硬度を有するピストンと、重
量比で炭素２．０〜４．０％、珪素１．０〜３．０％、
マンガン０．３〜１．０％、燐０．１５％以下、硫黄０
．１２％以下、残部が実質的に鉄よりなる化学組成を有
するピストンリングとの組合せに関する。
ストンのリング溝側面、ピストンリングのＢ面の摩耗が
共に少ないピストンとピストンリングとの組合せを提供
することを目的としており、少なくともリング溝の側面
がＨｖ ２５０以上の表面硬度を有するピストンと、重
量比で炭素２．０〜４．０％、珪素１．０〜３．０％、
マンガン０．３〜１．０％、燐０．１５％以下、硫黄０
．１２％以下、残部が実質的に鉄よりなる化学組成を有
するピストンリングとの組合せに関する。
ピストンリングは鋳鉄製のものが広く使用されているが
、その組織中にＦ ｅ −Ｐ −Ｃ系三元共晶であるス
テダイトを晶出させて耐摩耗性を改善するため、一般に
燐を０．１５重量％（以下、単に％で表わす。）以上を
含有させている。発明者は研究の結果、ピストンリング
の組織中のステダイトがピストンのリング溝側面の摩耗
を増大させる作用を有することを見出し、ピストンのリ
ング溝側面の表面硬度を昇げると共にピストンリングの
燐含有量を低く抑えることによってピストンのリング溝
側面、ピストンリングのＢ面共に摩耗を減少させること
に成功した。
、その組織中にＦ ｅ −Ｐ −Ｃ系三元共晶であるス
テダイトを晶出させて耐摩耗性を改善するため、一般に
燐を０．１５重量％（以下、単に％で表わす。）以上を
含有させている。発明者は研究の結果、ピストンリング
の組織中のステダイトがピストンのリング溝側面の摩耗
を増大させる作用を有することを見出し、ピストンのリ
ング溝側面の表面硬度を昇げると共にピストンリングの
燐含有量を低く抑えることによってピストンのリング溝
側面、ピストンリングのＢ面共に摩耗を減少させること
に成功した。
本発明にあってはピストンのリング溝側面の表面硬度を
Ｈｖ ２５０以上とする。これがＩｌ ｖ２５０よりも
低いとリング溝側面の摩耗が多くなるようになる。表面
硬度をＨｖ ２５０以上とするには、リング溝側面に硬
質クロムめっき、含燐ニッケルめっき、Ｓ ｘ Ｃ、Ｓ
ｘ ａ Ｎ ４若しくはＦｅ−８ｉ粒子を基地中に分
散させた分散ニッケルめっきまたは含燐ニッケルめっき
等の硬質めっきや鉄めっきのほか、鉄系材料にあっては
窒化等の表面硬化処理、高周波焼入その他の表面焼入が
ある。
Ｈｖ ２５０以上とする。これがＩｌ ｖ２５０よりも
低いとリング溝側面の摩耗が多くなるようになる。表面
硬度をＨｖ ２５０以上とするには、リング溝側面に硬
質クロムめっき、含燐ニッケルめっき、Ｓ ｘ Ｃ、Ｓ
ｘ ａ Ｎ ４若しくはＦｅ−８ｉ粒子を基地中に分
散させた分散ニッケルめっきまたは含燐ニッケルめっき
等の硬質めっきや鉄めっきのほか、鉄系材料にあっては
窒化等の表面硬化処理、高周波焼入その他の表面焼入が
ある。
次に本発明に於けるピストンリングの化学組成について
述べる。
述べる。
炭素は２．０％未満ではチルし易く、４．０％を越える
と黒鉛が粗大化して脆くなるようになるので２．０〜４
．０％の範囲とする。
と黒鉛が粗大化して脆くなるようになるので２．０〜４
．０％の範囲とする。
珪素は黒鉛化促進元素であり、かつ鋳造性を良好にする
。これが１．０％未満ではチルし易く、また鋳造欠陥が
生じ易くなり、３．０％を越えると組織中に遊離フエラ
イ１〜が析出するようになって耐摩耗性を害するように
なるので、１．０〜３．０％の範囲とする。
。これが１．０％未満ではチルし易く、また鋳造欠陥が
生じ易くなり、３．０％を越えると組織中に遊離フエラ
イ１〜が析出するようになって耐摩耗性を害するように
なるので、１．０〜３．０％の範囲とする。
マンガンは通常原材料中から入って０．３％以上含有さ
れるが、材料を脆くする作用を有しており、本発明にあ
ってはＪ−５０％以下とする。
れるが、材料を脆くする作用を有しており、本発明にあ
ってはＪ−５０％以下とする。
燐は０，１５％を膜えるとステダイトの多い組織となっ
て、ピストンのリング溝側面の摩耗を増大させるように
なるので、０．１５％以下とする。
て、ピストンのリング溝側面の摩耗を増大させるように
なるので、０．１５％以下とする。
硫黄は不純物で、材料を脆くする作用を有しており、本
発明にあっては０．１２％以下とする。
発明にあっては０．１２％以下とする。
次に叩かれ−滑り摩耗試験を行った実験例ついて説明す
る。
る。
第１図は摩耗試験に使用した試験機の要部を図解的に説
明するための正面図で１円柱状試験片取付具１と２とが
同軸に相対向して位置している。
明するための正面図で１円柱状試験片取付具１と２とが
同軸に相対向して位置している。
試験片取付具１にはピストン用材料で製作された円板状
試験片３が、試験片取付具２にはピストンリング用材料
で製作され、円板４ｂ上に同志に円環状凸部４ａが設け
られた形状の試験片４が同軸に夫々取付けられてあり、
ピストンリング用試験片４の円環状凸部４ａの端面がピ
ストン用試験片３の平面に当接するようになっている。
試験片３が、試験片取付具２にはピストンリング用材料
で製作され、円板４ｂ上に同志に円環状凸部４ａが設け
られた形状の試験片４が同軸に夫々取付けられてあり、
ピストンリング用試験片４の円環状凸部４ａの端面がピ
ストン用試験片３の平面に当接するようになっている。
試験片取付具１には平歯車５が取付られ、試験片取付具
１は平歯車５とこれに噛合う平歯車６を介して電動機７
によって回転するようになっている。試験片取付具１の
下端面には加振機８が取付られ、試験片３と試験片４の
円環状凸部４ａとが互いに叩き合うようにしてあり、試
験片取付具２の上端面にはロードセル９が当接し、上記
試験片同志の叩き合いによる荷重はロードセル９によっ
て検出され、これに接続する動歪計１０で上記荷重が読
取れるようにしである。
１は平歯車５とこれに噛合う平歯車６を介して電動機７
によって回転するようになっている。試験片取付具１の
下端面には加振機８が取付られ、試験片３と試験片４の
円環状凸部４ａとが互いに叩き合うようにしてあり、試
験片取付具２の上端面にはロードセル９が当接し、上記
試験片同志の叩き合いによる荷重はロードセル９によっ
て検出され、これに接続する動歪計１０で上記荷重が読
取れるようにしである。
このような試験機を使用して試験片３には上面に硬質ク
ロムめっきまたは高周波焼入したものを、試験片４には
第１表に示すように燐含有量を変化させ、その余の成分
元素の含有量を大略同じくした鋳鉄で製作したものを使
用し、電動機７で試験片３を回転させなから加振機８で
試験片３と試験片４の円環状凸部４ａとを叩かせ合って
から、高さ寸法の減少で両者の摩耗量を測定した。試験
片３の上面の表面硬度はクロムめっきを施したものでは
Ｈｖ７８１．高周波焼入を施したものではＨｖ４９５で
あった。試験片３の外径は３２．５両、試験片４の円環
状凸部４ａの内径は２５．４田、外径は３０．０ｏｎで
ある。なお、試験片３の母材は舶用内燃機関のピストン
材料として使用されているクロム・モリブデン鋼とした
。
ロムめっきまたは高周波焼入したものを、試験片４には
第１表に示すように燐含有量を変化させ、その余の成分
元素の含有量を大略同じくした鋳鉄で製作したものを使
用し、電動機７で試験片３を回転させなから加振機８で
試験片３と試験片４の円環状凸部４ａとを叩かせ合って
から、高さ寸法の減少で両者の摩耗量を測定した。試験
片３の上面の表面硬度はクロムめっきを施したものでは
Ｈｖ７８１．高周波焼入を施したものではＨｖ４９５で
あった。試験片３の外径は３２．５両、試験片４の円環
状凸部４ａの内径は２５．４田、外径は３０．０ｏｎで
ある。なお、試験片３の母材は舶用内燃機関のピストン
材料として使用されているクロム・モリブデン鋼とした
。
試験条件は次の通りである。
叩きストローク：０．５ｍ、
面圧：１５０ｋｇ／ｃｄ、
単位時間治りｕｐき回数： ３０００ｃｐｍ。
滑り速度二０．６鵬／Ｓ、 試験時間：４ｈｒ試験結果
は第２図に示す通りである。図中、斜線を付したものが
本発明の組合せである。
は第２図に示す通りである。図中、斜線を付したものが
本発明の組合せである。
同図から、試験片４の燐含有量が低くなる程試験片３の
摩耗が減少しており、燐含有量を通例のピストンリング
用鋳鉄のそれよりも低くした本発明に使用する鋳鉄は、
高硬度の表面を有するピストン材料と組合わせると、通
例のピストンリング用鋳鉄に較べてピストン側の摩耗が
減少することが解る。なお、試験片４の燐含有量が低く
なる程試験片３の摩耗が増大しているが、その程度は僅
かであって、実用上問題になる程ではない。また、燐含
有量を低下させることによって、ピストンリング外周面
の摩耗が増大することも考えられるが、そのようなこと
が起る場合には硬質クロムめっき、モリブデン等の溶射
など通例ピストンリングに施される表面処理を外周面に
施せば良い。
摩耗が減少しており、燐含有量を通例のピストンリング
用鋳鉄のそれよりも低くした本発明に使用する鋳鉄は、
高硬度の表面を有するピストン材料と組合わせると、通
例のピストンリング用鋳鉄に較べてピストン側の摩耗が
減少することが解る。なお、試験片４の燐含有量が低く
なる程試験片３の摩耗が増大しているが、その程度は僅
かであって、実用上問題になる程ではない。また、燐含
有量を低下させることによって、ピストンリング外周面
の摩耗が増大することも考えられるが、そのようなこと
が起る場合には硬質クロムめっき、モリブデン等の溶射
など通例ピストンリングに施される表面処理を外周面に
施せば良い。
試験片３に高周波焼入を施した場合は、試験片３に硬質
クロムめっきを施した場合に比べて試験片３．４共に摩
耗量が大きくなっている。従って、より苛酷な条件下で
使用される機関にあってはピストンのリング溝側面には
硬度の高い硬質クロムめっきを施すのが望ましく、比較
的緩やかな条件下で使用される機関にあってはピストン
のリング溝側面に高周波焼入を施したものや鉄めっきを
施したものであっても差支えないことが理解できよ以上
説明したように、本発明のピストンとピストンリング取
組合せを使用するときは、ピストンのリング溝の摩耗が
減少し、ピストンの寿命が延長されてその交換周期が長
くなり１本発明の産業上の利用価値は大きい。
クロムめっきを施した場合に比べて試験片３．４共に摩
耗量が大きくなっている。従って、より苛酷な条件下で
使用される機関にあってはピストンのリング溝側面には
硬度の高い硬質クロムめっきを施すのが望ましく、比較
的緩やかな条件下で使用される機関にあってはピストン
のリング溝側面に高周波焼入を施したものや鉄めっきを
施したものであっても差支えないことが理解できよ以上
説明したように、本発明のピストンとピストンリング取
組合せを使用するときは、ピストンのリング溝の摩耗が
減少し、ピストンの寿命が延長されてその交換周期が長
くなり１本発明の産業上の利用価値は大きい。
第１図は叩かれ−滑り摩耗試験に使用した試験機の概要
を示す正面図、第２図は叩かれ−滑り摩耗試験の結果を
示すグラフである。 ３・・・ピストン材用試験片 ４・・・ピストンリング材用試験片 ７・・・電動機 ８・・・加振機 ９・・・ロードセル １０・・・動歪計出願人 株式会
社リケン
を示す正面図、第２図は叩かれ−滑り摩耗試験の結果を
示すグラフである。 ３・・・ピストン材用試験片 ４・・・ピストンリング材用試験片 ７・・・電動機 ８・・・加振機 ９・・・ロードセル １０・・・動歪計出願人 株式会
社リケン
Claims (1)
- 少なくともリング溝の側面がＨｖ ２５０以上の表面硬
度を有するピストンと１重量比で炭素２．０〜４．０％
、珪素１．０〜３．０％、マンガン０．３〜１．０％、
燐０．１５％以下、硫黄０．１２％以下、残部が実質的
に鉄よりなる化学組成を有するピストンリングとの組合
せ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19434383A JPS6088848A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | ピストンとピストンリングとの組合せ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19434383A JPS6088848A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | ピストンとピストンリングとの組合せ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6088848A true JPS6088848A (ja) | 1985-05-18 |
Family
ID=16323003
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19434383A Pending JPS6088848A (ja) | 1983-10-19 | 1983-10-19 | ピストンとピストンリングとの組合せ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6088848A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0284118A2 (en) * | 1987-02-24 | 1988-09-28 | Ae Plc | Piston and piston ring |
-
1983
- 1983-10-19 JP JP19434383A patent/JPS6088848A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0284118A2 (en) * | 1987-02-24 | 1988-09-28 | Ae Plc | Piston and piston ring |
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