PT2689166E

PT2689166E - Método para a produção de anéis de pistão

Info

Publication number: PT2689166E
Application number: PT127171502T
Authority: PT
Inventors: Peter-Klaus Esser
Original assignee: Federal Mogul Burscheid Gmbh
Priority date: 2011-03-19
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2015-10-12
Also published as: US9352427B2; JP5950999B2; EP2689166B1; CN103384787A; KR101718418B1; DE102011014483B3; CN103384787B; BR112013023356A2; KR20140007440A; EP2689166A1; RU2577642C2; JP2014515080A; RU2013146683A; WO2012126446A1; US20140008874A1

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE ANÉIS DE PISTÃO A invenção refere-se a um método para a produção de um anel de pistão compartimentado fornecido com uma camada resistente ao desgaste. A DE 102 21 800 AI divulga um método para a produção de revestimentos resistentes ao desgaste num anel de pistão compartimentado em aço, no qual a superfície de rolamento é fornecida numa primeira etapa, pelo menos parcialmente, com uma camada de revestimento de superfície e para produzir uma dureza HV 0,1> 1400 numa segunda etapa, em que pelo menos os flancos são fornecidos por meio de nitretação a plasma com uma camada de nitreto, de modo que a etapa de trabalho de nitretação a plasma é dependente da camada de revestimento utilizada realizada numa gama de temperatura <4 90 °C.

Pela DE 10 2005 023 627 AI é conhecido um anel de pistão em aço, com uma aresta lateral de superfície de rolamento separada, com flanco superior e inferior e uma superfície circunferencial interior, em que a superfície de rolamento é revestida com uma camada resistente ao desgaste à base de cerâmica de crómio provida de microfissuras, e pelo menos os flancos com uma camada nitretada de redução de desgaste, de modo a que pelo menos uma das áreas de transição do flanco forme das superfícies de rolamento bordos relativamente afiados.

Pela realização de um anel de pistão compartimentado em aço tendo um revestimento em PVD, é promovido um bordo afiado. Uma vez que é dada a necessidade de nitretação de superfície, tal facto é excluído. O bordo nitretado precisa de um raio de aresta de no max. 0,1 mm.

Uma aresta afiada produzida em massa compreende um arredondamento verificável pelo perito na arte de no max. R <0,05 mm. A invenção tem como seu objetivo proporcionar um método alternativo para a produção de uma camada de revestimento resistente ao desgaste de um anel de pistão compartimentado em aço, com a qual um caraterístico bordo afiado pode ser formado na área de transição entre um flanco na superfície de rolamento. O objetivo é alcançado através de um método para a produção de um anel de pistão compartimentado em aço, fornecido com uma camada resistente ao desgaste, em que uma superfície lateral de rolamento com um corpo de base provido de uma câmara é produzido, o qual é trabalhado na área de transição de um flanco do corpo de base na superfície de rolamento, de forma que seja formado um chanfro, a superfície de rolamento bem como pelo menos as partes do chanfro sendo fornecidos com uma camada resistente ao desgaste, e em que as áreas circunferenciais e áreas do flanco do corpo de base não providas de camada resistente ao desgaste podem ser nitretadas, de tal modo que na área lateral do flanco, permanece uma secção definida de largura, que não tem qualquer camada nitretada e em que pelo menos a camada resistente ao desgaste é removida, sendo gerado um bordo afiado funcional, contudo não nitretado, na área de transição do flanco na superfície de rolamento.

Os desenvolvimentos vantajosos do processo da presente invenção são revelados pelo método de acordo com as reivindicações dependentes. O método de acordo com a invenção é vantajosamente utilizado para um anel de pistão de compressão para um motor de combustão interna. O chanfro é produzido, de acordo com uma ideia da invenção, mecanicamente, nomeadamente através de polimento.

Na câmara contendo as superfícies de rolamento é possível se necessário ser imediatamente aplicada uma camada de crómio.

Em alternativa é igualmente possível, aplicar na superfície de rolamento uma fina camada de PVD (physical vapor deposition) ou um revestimento de DLC (diamond like carbon).

Dependendo da utilização, há também a possibilidade de aplicar sobre uma camada de PVD ou DLC uma camada de crómio como camada resistente ao desgaste adicional. 0 perito da arte selecionará, dependendo da aplicação particular, a (s) camada (s) de revestimento apropriada (s) .

Numa idealização adicional da invenção encontram-se para otimização do processo utilizado pelo menos dois corpos de base formando um pacote conjunto para, antes da aplicação da camada resistente ao desgaste.

Neste estado, uma ou outra camada resistente ao desgaste pode ser aplicada por meio dos métodos conhecidos.

Aqui, há a possibilidade da utilização de dois corpos de base com chanfros voltados um sobre o outro, ou vários (> 2) corpos de base com chanfros dispostos consecutivamente para formar um pacote.

Devido ao nariz nos respetivos corpos de base com chanfros mutuamente sobrepostos é dada uma incisão aproximadamente em forma de cunha, o que garante, a possibilidade da aplicação da camada resistente ao desgaste ser aplicada em ambas as áreas do chanfro pelo menos parcialmente.

Com corpos de base dispostos consecutivamente e axialmente é possível formar um pacote por meio de dois ou mais corpos de base, de modo que a economia possa ser aumentada ainda mais.

Assim pode ser gerado um bordo funcional afiado, a partir do material do corpo de base, proposto de acordo com um outro aspeto da presente invenção, em que a secção livre de nitretação do flanco associado seja de 0,1 a 1,5 mm. A etapa de processamento final prevê, que pelo menos a camada resistente ao desgaste seja removida para fora da câmara mecanicamente, e processada especialmente por polimento. O material do corpo de base conforme necessário é polido até ao encaixe do chanfro no flanco, de modo que no estado acabado do anel de pistão em aço a camada de revestimento de nitreto esteja ainda afastada em cerca de 0,05 a 0,7 mm da superfície de rolamento.

Deste modo é possível através do método de acordo com a invenção gerar num anel de pistão em aço compartimentado um bordo afiado, contudo um bordo funcional não nitretado na área de transição entre os respetivos flancos e a superfície de rolamento. O bordo funcional é formado vantajosamente na área de transição da parte inferior, isto é no flanco voltado para o cárter do cilindro e para a superfície de rolamento o que contribui para o facto de, que igualmente do lado de fora do pelo menos um anel raspador de óleo seja possível uma extração do óleo residual. A presente invenção é ilustrada a título de exemplo representado nos desenhos e descrito conforme segue.

Os desenhos ilustram: A Figura 1 é anel de pistão compartimentado em aço antes da aplicação do revestimento; A Figura 2 é um anel de pistão compartimentado de acordo com a Figura 1 com a aplicação de chanfro;

As Figuras 3 e 4 um método de empacotamento alternativo de corpos base de acordo com a Figura 2;

As Figuras 5 e 6 um método de revestimento alternativo dos corpos de base empacotados ilustrados nas figuras 3 e 4; A Figura 7 Plano de um corpo de base com uma camada de revestimento PVD fornecida A Figura 8 plano de um corpo de base nitretado e com uma camada de revestimento de PVD fornecida Figura 9 corpo de base de acordo com a Figura 8, mas com uma camada de crómio aplicada à camada de revestimento de PVD,

Figura 10 anel de pistão acabado com um bordo afiado não nitretado. A Figura 1 mostra um corpo de base de anel de pistão 1 formado em aço, incluindo uma superfície de rolamento 3 provida de uma câmara 2, uma superfície interior circunferencial 4, uma parte inferior, ou seja em fase de montagem voltada para um cárter do cilindro, não ilustrado, flanco 5 bem como uma parte superior, ou seja em fase de montagem voltada de frente para uma câmara de combustão, não ilustrada, flanco 6. Este corpo de base 1 constitui a forma de saída, para a posterior compressão do anel de pistão utilizado no anel de pistão. A Figura 2 mostra que a área de transição do flanco 5 na superfície de rolamento 3 é processada de tal modo que, por exemplo é formado um chanfro 7 por meio de polimento:

As Figuras 3 e 4 mostram diversos métodos de empacotamento para corpos de base 1 de acordo com a Fig. 2

Na Figura 3 vários corpos de base 1 estão dispostos axialmente, em que os chanfros 7 se encontram igualmente dispostos axialmente. Através da orientação do prolongamento dos respetivos chanfros 7 da compartimentação 2 não ocorre qualquer problema na aplicação da camada de revestimento da superfície de rolamento 3 de os chanfros 7 serem igualmente providos do material pelo menos parcialmente. A Figura 4 mostra, que dois corpos de base 1 com chanfros 7 que se enfrentam mutuamente, estão dispostos em pares de modo a que uma espécie de cunha seja formada. Também aqui a camada de revestimento da superfície de rolamento 3 pode ser aplicada na área dos chanfros 7.

As Figuras 5 e 6 mostram os revestimentos da superfície de rolamento 3, relativamente às Figuras 3 e 4.

Nestes exemplos, uma camada de crómio 8 resistente ao desgaste será aplicada na área da respetiva superfície de rolamento 3 diretamente sobre a área compartimentada 2 e as áreas remanescentes da superfície de rolamento 3. A respetiva camada 8 é também aplicada, pelo menos na parte maior do chanfro 7. A Figura 7 mostra um único corpo de base 1, o qual foi revestido com uma camada de PVD 9 com uma espessura de camada entre 1 e 5 pm. Por Analogia com as Figuras 5 e 6, as áreas de flanco 5 providas de chanfro 7 também são cobertas pelo menos parcialmente pela camada de PVD.

Na Figura 8 pode ver-se que o corpo de base 1 revestido de PVD de acordo com a Figura 7 foi nitretado no lado exterior da camada de PVD 9. A camada de nitreto 10 é ainda ilustrada na Figura 1 é fornecida nas áreas circunferencial 4 e dos flancos 5,6. Na área do flanco 5 a camada de nitretação 10 não é contudo completa até ao chanfro 7, de modo que é fornecida uma secção livre de camada de nitretação com uma largura definida, por exemplo, 1,5 mm.

Na Figura 9 é mostrado que, sobre a camada de revestimento de PVD 9, foi aplicada uma camada de crómio 8 já descrita nas figuras 5 e 6. Aqui são aplicados os mesmos métodos como os anteriormente descritos na Figura 8. A Figura 10 mostra o anel de pistão em aço 1' acabado. As camadas de revestimento 8, 9 apresentadas nas Figuras 8 e 9 foram distanciadas de tal forma que é formado um bordo funcional afiado 11 na área de transição do flanco 5 na superfície de rolamento 3, em que a camada de nitreto 10 termina com uma distância definida a' em relação ao bordo funcional 11, p. ex. de 0,5 mm.

REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para a conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento de Patente Europeia. Embora tenha sido tomado muito cuidado na compilação das referências, não se poderão excluir erros e omissões e o IEP nao assume qualquer responsabilidade neste sentido.

Documentos de Patente citados na descrição • DE 10221800 Ai [0002] • DE 102005023627 Ai [0003]

Lisboa, 7 de Setembro de 2015

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método para a produção de um anel de pistão (1') compartimentado em aço, com uma camada resistente ao desgaste (8,9) fornecida, em que é produzida uma superfície lateral com um corpo de base (1) provido de uma câmara (2), em que o corpo de base (1) é trabalhado na área de transição de um flanco (5) na superfície de rolamento (3) de tal modo que um chanfro (7) é produzido, em que a superfície de rolamento (3) e pelo menos partes do chanfro (7) estão providas de uma camada resistente ao desgaste (8.9), em que as áreas circunferenciais (4) e as áreas do flanco (5,6) do corpo de base (1) que não são providos de camada resistente ao desgaste (8,9) são nitretadas, de modo que na área do flanco (5) permanece uma secção de largura definida (a), não tendo qualquer camada de nitreto (10) em que pelo menos a camada resistente ao desgaste (8,9) é removida de tal forma que um bordo funcional não nitretado (11) é substancialmente afiado, na área de transição do flanco (5) formado na superfície de rolamento (3).
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o chanfro (7) ser produzido por polimento.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por na câmara (2) contida na superfície de rolamento (3) ser aplicada uma camada de revestimento de crómio (8).
4. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por na superfície de rolamento (3) ser aplicada uma camada de revestimento de PVD ou DLC (9).
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por na camada de PVD ou DLC (9) ser aplicada uma camada de revestimento de crómio (8).
6. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por antes da aplicação da camada resistente ao desgaste (8,9), ter pelo menos dois corpos de base (1) combinados num único pacote.
7. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por respetivamente, dois corpos de base (1) serem combinados um com o outro com os chanfros sobrepostos (7) para formar um pacote.
8. Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por vários corpos de base (1) com sucessivos chanfros sobrepostos (7) serem combinadas num pacote.
9. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a secção sem camada nitretada (a') ter no flanco entre 0,1 a 1,5 mm.
10. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por pelo menos, a camada de revestimento resistente ao desgaste (8,9) ser removida por polimento da superfície de rolamento (3) contendo o chanfro.
11. Método de acordo com uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por o material do corpo de base (1) ser polido até cerca da área de encaixe do chanfro (7) no flanco (5) .
12. Anel de pistão de compressão, produzido de acordo com um método de acordo com as reivindicações 1 a 11. Lisboa, 7 de Setembro de 2015