WO2016126170A1 - Assembly unit and component with a wear-resistant surface - Google Patents

Assembly unit and component with a wear-resistant surface Download PDF

Info

Publication number
WO2016126170A1
WO2016126170A1 PCT/RU2015/000063 RU2015000063W WO2016126170A1 WO 2016126170 A1 WO2016126170 A1 WO 2016126170A1 RU 2015000063 W RU2015000063 W RU 2015000063W WO 2016126170 A1 WO2016126170 A1 WO 2016126170A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wear
resistant
nitrided
layers
layer
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000063
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Валерий Туркубеевич ПЧЕНТЛЕШЕВ
Original Assignee
Валерий Туркубеевич ПЧЕНТЛЕШЕВ
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 Валерий Туркубеевич ПЧЕНТЛЕШЕВ filed Critical Валерий Туркубеевич ПЧЕНТЛЕШЕВ
Priority to PCT/RU2015/000063 priority Critical patent/WO2016126170A1/en
Publication of WO2016126170A1 publication Critical patent/WO2016126170A1/en

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F5/00—Piston rings, e.g. associated with piston crown
    • 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

Definitions

  • the invention relates to parts having wear-resistant surfaces, and relates in particular to piston rings and cylinder liners of internal combustion engines (ICE).
  • ICE internal combustion engines
  • the cost of overhaul is 70- ⁇ 80% of the cost of a new internal combustion engine (Grigoryev MA, Deletsky V. A. Domestic and foreign experience in improving the reliability and durability of auto-mooring engines. M: NIIINAutoprom. 1973, p. . P, [2]).
  • the nitrided surface has high: wear resistance; corrosion resistance; and heat resistance (Engine technology. M .: MAMI, 2001, p. 409 ⁇ -410, [4]).
  • the widespread occurrence of nitriding is hindered by the long duration of the process (up to 70- ⁇ 90 hours) ([4], p.
  • Nitriding of steel and cast iron cylinder liners of the internal combustion engine reduces their wear by 8- ⁇ 20 times, and the durability of the nitrided crankshafts exceeds the amortization life of the internal combustion engine (Garkunov D.N. Tribotekhnika. M.: ICHA, 2002, p. 344, [5 ]).
  • Hardening temperature 1000- ⁇ 1050 ° ⁇ (Lakhtin Yu.M. Steel nitriding. M: Mashinostroenie, 1976, p. 43-44, [6])
  • nitriding of the working surfaces of ICE parts is one of the effective ways to increase their service life (resource).
  • the disadvantage of nitriding is the limited thickness of the nitrided layer, which does not allow the resource of cylinder liners of the internal combustion engine to equal the resource of nitrided crankshafts of the internal combustion engine.
  • Chrome coating has high: wear resistance; corrosion resistance; and heat resistance (Ragelsky I.V. et al. Friction, wear and lubrication. Book 2. M.: Mechanical Engineering, 1979, p.181, [9]).
  • the height of the compression rings in modern carburetor ICEs is within 1.5- ⁇ 2.0 mm (Afineevsky S.A. et al. Features of the design of piston rings of modern automobile engines. M: NIINavtoprom, 1984, p. 11, table 2, [1 1]).
  • the disadvantage of chrome plating of piston rings is that the conventional technology allows applying a layer of chromium with a thickness of not more than 0.5 mm ([3], p.26).
  • the casting temperature of AL25 cast aluminum alloy is 68 ( ⁇ 730 ° ⁇ ([4], p.216, table 6.2).
  • the strength of cast aluminum alloys can be improved by heat treatment (hardening) (Structural materials. Handbook. P / r. Arzamasova BN M: Engineering, 1990, p. 257, [12]). Hardening of cast aluminum alloys AL4 and AL9 is carried out at a temperature of 535 ° C ([12], p.268, table 19).
  • the temperature of diffusion welding for homogeneous metals is 0.5–10.7 from the melting temperature of the metal, and when welding dissimilar metals is 0.5–10.7 from the melting point of a metal with a lower melting temperature (Welding in mechanical engineering. Volume 1. M .: Mechanical engineering, 1978, p.401, [13]). Diffusion welding can occur either with a melting interlayer (which can be a foil from solder) or without a melting interlayer ([13], P.410).
  • Soldering is widely used in various fields of technology.
  • Aluminum solders have a melting point of 490- ⁇ 530 ° C, and the soldering temperature is 505 ⁇ -580 ° C (Lashko SV., Lashko NF Soldering of metals. M: Mechanical Engineering, 1988, p. 102, [14 ]).
  • this wear-resistant layer is located directly on the working surface (wear-resistant surface) of the part (at the cylinder liner of the engine its inner surface in contact with the internal surface of the piston ring in contact with the internal combustion engine tsa, and for a piston ring it is its external surface, which contacts the internal surface of the cylinder liner during ICE operation).
  • the service life (resource) of such wear-resistant layers is several times less than the crankshaft resource ICE.
  • nitrided steel cylinder liners of ICE for example, known from [5].
  • the objective of the invention is to eliminate the disadvantage of the prototype.
  • the invention in one of the possible variants of its implementation, for example, in the embodiment of the compression piston ring ICE, has the following essential features in common with the prototype: the part has at least one wear-resistant surface, which is the working contact surface, at least one surface which is adjacent to the above wear-resistant surface, at least one wear-resistant layer.
  • the essential features distinguishing from the prototype are: the above wear-resistant layer is located on the above surface, which is adjacent to the above wear-resistant surface, while at least one of the edges of the above wear-resistant layer extends to the above wear-resistant surface.
  • Such a mutual arrangement of the wear-resistant surface and the wear-resistant layer in the claimed invention allows the claimed invention to have the following.
  • the claimed invention be a compression piston ring of an internal combustion engine, and its wear-resistant surface is its outer cylindrical surface (the working surface is the contact surface of the compression piston ring with the inner surface of the cylinder liner).
  • the above wear-resistant layer (for example, obtained by nitriding the surface) is located on the side surface of the compression piston ring, which is adjacent to the above wear-resistant surface, and which is in contact with the side face of the ICE piston groove (into which the compression piston ring is installed).
  • one of the edges of the above nitrided wear-resistant layer protrudes onto the above wear-resistant surface (in fact, this edge (in the form of a surface, since the wear-resistant layer has a very specific, non-zero, thickness (depth)) is a single whole with above wear resistant surface).
  • the resistant layer does not go along its thickness (as in the prototype), but along its length (in the direction of the radial width of the compression piston ring - in the direction perpendicular to the contact surface of the piston ring with the inner surface of the cylinder liner), which can be any desired quantities.
  • the wear-resistant surface may have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape).
  • the wear-resistant layer can also be located on a surface that can have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape).
  • the abrasion-resistant layer is located on a surface adjacent to the abrasion-resistant surface (i.e., the abrasion-resistant surface and the abrasion-resistant layer must not overlap), and that at least one edge of the abrasion-resistant layer extends to the abrasion-resistant surface . Only in this case can the required service life (resource) of the wear-resistant surface of the claimed part be provided.
  • Figure 1-KZ shows the claimed invention in the form of a split compression piston ring ICE.
  • Figure 1-3 shows one of the possible embodiments of the claimed invention, when the compression piston ring consists of one part.
  • 1 steel split (with lock) compression piston ring
  • D is the outer diameter of the ring 1
  • d is the inner diameter of the ring 1
  • e is the radial width of the ring 1
  • h the height of the ring 1
  • l non-nitrided layer
  • B] is the contact surface (working surface) of the compression piston ring 1 with the inner surface of the cylinder liner (surface B i is a wear-resistant surface);
  • and T1 are the lateral surfaces of the compression piston ring;
  • G] - the inner surface of the compression piston ring 1.
  • the boundary between the above nitrided layers in the figures is shown by dash-dotted lines.
  • FIG. 1 shows a top view (in plan) of the compression piston ring 1.
  • the section A Ai is shown.
  • FIG. 2 shows a cross-section ApA] of an embodiment of the claimed invention when two nitrided wear-resistant layers and and k and one non-nitrided layer L.
  • FIG. 3 shows a section Ai-Aj of an embodiment of the claimed invention, when ring 1 has nitrided wear-resistant layers and, k, m and n on all four surfaces B], C ⁇ and ⁇ ⁇ . There is a non-nitrided region of n. The boundary between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines.
  • Figure 4- ⁇ 5 shows an embodiment of the claimed invention, when the compression piston ring consists of three parts interconnected by diffusion welding.
  • the compression piston ring is an assembly unit consisting (until assembly) of three separate parts.
  • FIG. 4- ⁇ 5 it is indicated: 2 and 3 — steel split rings with nitrided wear-resistant layers (each ring 2 and 3 is similar to the ring shown in FIG.
  • B 2 contact surface (working surface) of the compression piston ring with the inner wall of the cylinder liner (surface B 2 is a wear-resistant surface); B 2 and G 2 - lateral surfaces of the compression piston ring; W 2 - the inner surface of the compression piston ring; p - nitrided wear-resistant layers; c - non-nitrided layers.
  • the boundary between the above nitrided layers in the figure is indicated by dash-dotted lines.
  • FIG. 4 shows a top view (in plan) of a compression piston ring. The place of section A 2 -A 2 is shown.
  • Figure 5 shows a cross section A 2 -A 2 .
  • FIG. 6 shows embodiments of the claimed invention when the compression piston ring 5 is the same as the ring shown in FIG. 4 ⁇ -5, and the cylinder liner consists of a set of steel (continuous) rings 6 with nitrided wear-resistant layers ( rings 6 are similar to the ring shown in FIG. 2), placed at a certain (not equal to zero) distance relative to each other in the direction of the cylinder axis, the space between which is filled with material of the cylinder block 7 (cast aluminum alloy).
  • FIG.6 indicated: 8 - piston; B - contact surface (working surface) of the compression piston ring 5 with the inner surface of the cylinder liner (surface B 2 is wear resistant surface); T 2 is the inner surface (working surface) of the cylinder liner (the surface of T 2 is a wear-resistant surface).
  • FIG. 7 shows embodiments of the claimed invention when the compression piston ring 10 is the same as that shown in FIG. 4- ⁇ 5 ring, and the cylinder liner consists of a set of alternating steel (continuous) rings 1 1 with nitrided wear-resistant layers (similar to those shown in FIG. 2) and rings of solder 12, interconnected into a single assembly unit by soldering.
  • 13 cylinder block
  • 14 - a piston
  • B 3 contact surface (working surface) of the compression piston ring 10 with the inner surface of the cylinder liner
  • surface B 3 is a wear-resistant surface
  • T 3 is the inner surface (working surface) of the cylinder liner (surface T 3 is a wear-resistant surface).
  • the boundary between the above nitrided layers is shown in dotted lines in the figure.
  • FIGS. 8- ⁇ 10 show an embodiment of the claimed invention when it is made in the form of a flat sealing plate.
  • ⁇ - 10 indicated: 16 - aluminum matrix (cast aluminum alloy); 17 - pieces (fragments) of a certain (not equal to zero) length of a steel wire with an external nitrided wear-resistant layer; ⁇ - contact surface (working surface) of the sealing plate (surface ⁇ is a wear-resistant surface); w - the thickness of the nitrided wear-resistant layer on the outer surface of a piece of steel wire Loki 17; g — plate height.
  • FIG. 8 shows a side view and a direction of the view Y.
  • FIG. 8 shows a side view and a direction of the view Y.
  • FIG. 9 shows the view Y (top view of the surface F) and shows the cross-section location XX.
  • FIG. 10 shows a section XX. The boundary of the above nitrided layer on pieces of wire 17 is shown in FIG. 10 by a dash-dot line.
  • FIG. 1 + 2 in the embodiment of a steel split (with lock) compression piston ring of the internal combustion engine, the claimed invention is as follows.
  • Steel split (with lock) compression piston ring 1 consists of one part.
  • ring 1 is nitrided from all sides.
  • ring 1 is finalized by machining surfaces B] and G] (in any suitable way, for example, by grinding).
  • surfaces B] and G] in any suitable way, for example, by grinding.
  • Surfaces Ei and F ! in the final processed form they have a cylindrical shape.
  • Surfaces ⁇ ] and ⁇ ] after nitriding of ring 1 are not mechanically refined (but they can also be refined, for example, by grinding them, and, after refinement, part of the nitrided layers remains on them).
  • the surfaces D, and C) are flat surfaces, while they are perpendicular to the axis of the cylinder of the cylindrical surface B].
  • Ring 1 on the side surface D] has a nitrided wear-resistant layer and, and on the side surface B i has a nitrided wear-resistant layer k. Between the above layers and and k there is a non-nitrided layer L.
  • He nitrided layer l can have any acceptable thickness, depending on the height of the ring 1, for example, equal to 0.4 mm
  • the surface B] is the contact surface (working surface) of the ring 1 with the inner surface (working surface) of the cylinder liner (that is, the surface B ⁇ is the wear-resistant surface of the ring 1).
  • Side surfaces B] and D are the surfaces in contact with the side faces of the groove of the internal combustion engine piston (into which ring 1 is installed).
  • the lateral surface W] is the inner surface of the compression piston ring 1 (not a working surface).
  • the wear-resistant nitrided layers u and k are located on surfaces D] and B which are adjacent to surface B).
  • the edges of two nitrided wear-resistant layers and k, and the edge of one non-nitrided layer l are part of the wear-resistant surface B].
  • the non-nitrided layer l (in the form of a surface - since the layer l have a very specific thickness of 0.4 mm) are also part of the wear-resistant surface B]. Therefore, the wear-resistant surface B [consists of the edges of the layers and, to and L. The boundary between the above layers and, to and l in FIG. 1 ⁇ 2 is shown by dash-dotted lines.
  • the wear-resistant surface B] is a cylindrical surface, and the layers and and lie on the flat surfaces D] and C] (which are perpendicular to the cylinder axis of the cylindrical surface B]), the layers and and to are perpendicular to the axis of the cylinder cylindrical surface B].
  • the inventive invention wears out the wear-resistant surface Bi (in contact with the inner surface of the cylinder liner) during the operation of the internal combustion engine.
  • the nitrided wear-resistant layers u and k (having equal thickness) and the non-nitrided layer l begin to wear out on the surface B].
  • the contribution of the non-nitrided layer l to the service life (resource) of the ring 1 is small, since the service life (resource) of the ring 1 is determined by the nitrided wear-resistant layers and and k, whose length is in the direction perpendicular to the surface B] (in the direction of the radial width e of the ring 1), can be any (equal to the radial width e of the ring 1).
  • wear of the wear-resistant layers and and k does not occur according to their thickness (as with well-known technical solutions), which is limited by a very specific value, but along their valley, which can be any acceptable value.
  • its service lines may be equal to the service life of the crankshaft. This will dramatically reduce the cost of operating (repairing) ICE.
  • Figure 2 shows the ring 1 with two nitrided wear-resistant layers and to, and one non-nitrided layer l as an example of one of the possible embodiments of the claimed invention.
  • FIG. 3 An embodiment of the claimed invention (FIG. 3) is possible, which differs from that shown in FIG. 2 in that the ring 1 after nitriding is not finalized on all sides (after nitriding, ring 1 has the final dimensions - it is ready for installation on Shen).
  • all side surfaces B 1? In G] and G] rings 1 have nitrided wear-resistant layers n, k, and and m, respectively.
  • Surfaces B C], D, and G] have the same shape and relative position as shown in FIG. 2 surfaces B C D] and G,.
  • the nitrided wear-resistant layers and, k, t and p have an equal thickness (for example, equal to 0.8 mm).
  • Ring 1 has a non-nitrided inner region.
  • the boundary between the above nitrided layers in the figure is indicated by dash-dotted lines.
  • the layer n is located on the side surface B] (wear-resistant surface).
  • the lateral surface B] (working surface) is the contact surface of the ring 1 with the inner surface (working surface) of the cylinder liner.
  • Side surfaces B] and D] are surfaces in contact with the side faces of the groove of the internal combustion engine piston (in which The ring is installed 1).
  • the lateral surface ⁇ ] is the inner (not working) surface of the ring 1.
  • the nitrided wear-resistant layer n of the ring 1 lies on the wear-resistant surface B, this layer gradually wears out during the operation of the internal combustion engine.
  • nitrided wear-resistant layers u and k begin to wear out, which are located on surfaces D] and B and which can have any acceptable length (in the direction of the radial width e of ring 1, in the direction perpendicular to surface B]) . Therefore, the ring 1 can have any desired service life (resource), including equal to the service life (resource) of the crankshaft.
  • the claimed invention in the embodiment of a steel compression piston ring of an internal combustion engine with nitrided wear-resistant layers will have a durability (resource) equal to the depreciation life of the internal combustion engine. That is, one set of steel compression piston rings will work for the entire life of the engine. This dramatically reduces the operating costs of the internal combustion engine.
  • FIG. 4-5 An embodiment of the claimed invention (FIG. 4-5) is possible, which differs from that shown in FIGS. 1 + 2 in that the compression piston ring consists of three parts (but can also consist of a larger number of parts) interconnected by diffusion welding (but can be interconnected in any other acceptable way: by means of other types of welding; soldering; gluing; and more).
  • the compression piston ring is an assembly unit consisting (up to the moment of assembly) of three separate parts - of two steel split rings 2 and 3 with nitrided wear-resistant layers p and one non-nitrided layer c (each of rings 2 and 3 like the ring shown in FIG. 2), and one copper ring 4 (interlayer).
  • the surface B 2 is the contact surface (working surface) of the compression piston ring with the inner surface (working surface) of the cylinder liner (that is, surface B 2 is the wear-resistant surface of the compression piston ring).
  • Surfaces ⁇ 2 and ⁇ 2 are the lateral surfaces of the compression piston ring in contact with the side faces of the piston groove (into which the above compression piston ring is installed).
  • the surface G 2 is the inner surface (not the working surface) of the compression piston ring.
  • the edges extend onto the wear-resistant surface B 2 : nitrided wear-resistant layers p of rings 2 and 3; non-nitrided layers from rings 2 and 3; copper ring 4.
  • the above external nitrided p wear layers disposed on surfaces r 2 and B 2, which are adjacent to the surface B 2, and the inner wear layers above nitrided p are parallel external nitrided wear-resistant layers on p.
  • nitrided wear-resistant layers of p rings 2 and 3, non-nitrided layers from rings 2 and 3, and copper ring 4 are part of the wear-resistant surface B 2 .
  • Gra- the face between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines.
  • the claimed invention during operation of the internal combustion engine wears out the wear-resistant surface B 2 (in contact with the inner surface of the cylinder liner).
  • wear resistance p rings 2 and 3 having an equal thickness, eg, of 0.8 mm) not nitrided layers with rings 2 and 3 and the copper ring 4.
  • FIG.6 A possible embodiment of the claimed invention (FIG.6), when used in a piston engine, when it is as follows.
  • a cylinder block 7 ICE (FIG.6), made of cast aluminum alloy.
  • the inner working surface T 2 (a wear-resistant surface having a cylindrical shape) of the cylinder 7 in contact with the compression piston ring 5 (with a working surface B 2 (wear-resistant surface) of the ring 5) is dialed from several steel continuous rings 6 with nitrided wear-resistant layers.
  • the compression piston ring 5 is similar to that shown in FIG. 4- ⁇ 5.
  • the rings 6 (similar to that shown in FIG.
  • the above nitrided wear-resistant layers of rings 6 are flat layers and are located at an angle of 90 ° to the cylinder axis of the cylindrical surface T 2 (surface T 2 is a wear-resistant surface).
  • the boundary between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines.
  • the distance between the steel rings 6 is less than the height of the compression piston ring 5 (in the direction of the axis of the cylinder 7).
  • cylinder 7 (which is, in fact, an assembly unit consisting of several parts — several steel nitrided rings 6 and an aluminum block 7) is obtained as follows. Before casting the cylinder 7, the rings 6 are nitrided and mechanically modified (for example, by grinding) from the inside and outside (but may not be finished). Lateral nitrided surfaces are not refined. Then, the nitrided rings 6 are placed before the casting of the cylinder 7 into the casting mold at a certain (not equal to zero) distance relative to each other along the axis of the cylinder 7. During the casting process of the cast aluminum alloy, the distance between the rings 6 is filled with the cast aluminum alloy. Thus, steel nitrided rings 6 firmly grasp with aluminum alloy.
  • the cylinder 7 After casting the cylinder 7, it is machined, including the boring of the internal wear-resistant surface T 2 . At this, part of the inner surface of the rings 6 is ground. However, the remaining radial thickness of the rings 6 is sufficient to provide the required resource of the wear-resistant surface T 2 of the cylinder 7. In the final processed form, the edges of the above nitrided and non-nitrided layers of steel rings extend to the wear-resistant surface T 2 (inner surface of the cylinder liner). 6, and the edges of alu- minievogo cylinder 7.
  • the inner surface of the cylinder liner (wearproof surface T 2) represents the striped IU - Do a nitrided layer and the nitrided steel rings 6, and the layers of aluminum alloy of the cylinder block 7.
  • the distance between the rings 6 is less than the height of the compression piston ring 5. Therefore, during the operation of the ICE, the ring 5 will constantly contact (slide) along one of the rings 6 with nitrided wear-resistant layers, which will ensure a high life the service of both the wear-resistant surface T 2 of the cylinder 7 and the wear-resistant surface B 2 of the ring 5. This dramatically reduces the operating costs of the internal combustion engine.
  • FIG. 7 shows an embodiment of the claimed invention that differs from that shown in FIG. 6 in that it has an engine cylinder liner consisting of a set of several alternating steel continuous rings 1 1 (each ring is similar to that shown in FIG. 2 rings) with nitrided wear-resistant layers, and rings from solder 12. Rings 1 1 and 12 are interconnected (before the filling of cylinder block 13) into a single assembly unit by soldering. Before pouring the cylinder block 13, the aforementioned soldered cylinder liner (which is an assembly unit) is installed in the casting mold. After pouring cylinder 13 the cylinder liner is firmly seized with aluminum alloy.
  • an engine cylinder liner consisting of a set of several alternating steel continuous rings 1 1 (each ring is similar to that shown in FIG. 2 rings) with nitrided wear-resistant layers, and rings from solder 12. Rings 1 1 and 12 are interconnected (before the filling of cylinder block 13) into a single assembly unit by soldering. Before pouring the
  • the ring 10 will constantly contact (slide) with its wear-resistant surface B 3 along any of the rings 1 1 with nitrided wear-resistant layers, which will provide a high service life as a wear-resistant surface T 3 cylinder 13, and wear-resistant surface B 3 of the ring 10.
  • FIG. 8 + - 10 shows an embodiment of the claimed invention when it is made in the form of a flat sealing plate.
  • sealing plates for example, are used to seal a triangular rotor in known Wankel rotary piston engines.
  • the sealing plate has a wear-resistant surface ⁇ (working surface), which, in the process of the engine operation, contacts with the reciprocal part - with the inner surface of the cylinder of the Wankel engine.
  • the sealing plate is obtained by casting a cast aluminum alloy 16 (matrix) of pieces (fragments) of wire 17 (or rods or pipes) having on the outer surface a nitrided wear-resistant layer of thickness w.
  • the resulting plate (including surface ⁇ ) is mechanically refined (but may not be refined).
  • the above nitrided wear-resistant layers with a thickness of wire 17 are perpendicular to the wear-resistant surface ⁇ (that is, the axis of the cylinder of wire 17 is perpendicular to the surface ⁇ - but can have any other angle, not equal to 0 ° and 180 °).
  • the pieces of wire 17 are located at a certain (not equal to zero) distance relative to each other (the space between them is filled with a cast aluminum alloy - a matrix). The boundary between the above nitrided layers on wire 17 in FIG.
  • 9-H O is indicated by dash-dotted lines.
  • the wire 17 is located along the entire height h of the plate (but may not occupy the entire height of the plate).
  • the edges of the wear-resistant layers of the parts (wire) 17 go to the wear-resistant surface F.
  • the claimed invention is an assembly unit consisting of several parts 17 having wear-resistant layers of thickness w and matrix 16 of aluminum alloy.
  • the service life of the sealing plate could be of any desired size, since wire 1 7 can occupy the entire height of the plate h and have nitrided wear-resistant layers with a thickness w to its entire height. It is known from ([7], p. 38) that when testing nitrided samples during short-term heating (up to 20 minutes) to temperatures of 800 ° ⁇ , the hardness of the nitrided layer is still high.
  • heating to 1050 ° C does not affect the nitrided layer —that is, the nitrided layer is heat-resistant (retains its high wear-resistant properties during short-term heating to 1050 ° C).
  • both nitrided surfaces of the part (as described above) and chrome plated layers can be used as wear-resistant layers.
  • any suitable wear-resistant layers can be used as wear-resistant layers: nitrided surfaces; chrome surfaces; surfaces with a wear-resistant ceramic layer; and other. At the same time, these wear-resistant layers should be located with respect to the wear-resistant surface in the same way as the above nitrided wear-resistant layers.
  • An embodiment of the claimed invention is possible when its wear-resistant surface is randomly oriented pieces (fragments) of chrome-plated or nitrided wire (or other shapes, for example, balls), cast in a cast aluminum alloy (or plastic).
  • a possible embodiment of the claimed invention, when it has a wear-resistant surface is a fabric made of chrome or nitrided (or with another wear-resistant coating) wire, cast in aluminum alloy (or plastic).
  • any of its acceptable type can be used as casting material: metals (for example, cast aluminum alloys - as described in FIG. 6-Ch0 cases); plastics and more.
  • metals for example, cast aluminum alloys - as described in FIG. 6-Ch0 cases
  • plastics and more.
  • the type of casting material must comply with the operating conditions of the claimed invention.
  • a possible embodiment of the claimed invention differs from that shown in FIGS. 4 - ⁇ - 5 in that the parts are not made in the form of rings, but in the form of round plates.
  • the claimed invention can be used, for example, in the form of a roller in a rolling bearing.
  • a part having a wear-resistant surface may have any acceptable shape: rings; a flat plate; piece of wire (or bar or pipe); and other.
  • any of its acceptable type can be used (steel (as in the cases considered above); cast iron: aluminum alloys; and others) on which wear-resistant layers can be applied ( by nitriding, chromium plating and more).
  • the wear-resistant surface of the part or assembly unit may have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape).
  • the wear-resistant layer can be located on the surface of the part, which can have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape).
  • the inventive part (or assembly unit) can be used both as a friction part (both in the compression piston ring variant discussed above) and in a rolling part (for example, in a roller variant consisting of several steel disks with nitrided wear-resistant layers interconnected, for example, by soldering).
  • the abrasion resistant layer is located on a surface that is adjacent to the abrasion resistant surface (i.e., the abrasion resistant surface and the abrasion resistant layer must not coincide), and that at least one the edge of the wear-resistant layer exited to the wear-resistant surface.
  • the edge of the wear-resistant layer should extend onto the wear-resistant surface of the assembly unit. Only in this case, wear of the wear-resistant layer will occur not by its thickness (which is limited by a very specific value) but by its length (the value of which can be any). Only in this case can the required service life (resource) of the wear-resistant surface of the claimed part or assembly unit be ensured.
  • the claimed invention can be used in any field of technology where parts or assembly units having wear-resistant surfaces are used: in internal combustion engines; in compressors; in hydraulic machines; and other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

The claimed invention relates to components which have wear-resistant surfaces and which are used, for example, in internal combustion engines. In one of the possible variant embodiments thereof, the claimed invention is a component which has a wear-resistant surface and a second surface which adjoins the above-mentioned wear-resistant surface. A wear-resistant layer is arranged on the above-mentioned second surface. Furthermore, at least one of the edges of the above-mentioned wear-resistant layer leads onto the above-mentioned wear-resistant surface.

Description

О П И С А Н И Е И З О Б Р Е Т Е Н И Я  O P I S A N I E I Z O B R E T E N I
СБОРОЧНАЯ ЕДИНИЦА И ДЕТАЛЬ С ИЗНОСОСТОЙКОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ASSEMBLY UNIT AND DETAILED PART SURFACE
Область техники Technical field
Изобретение имеет отношение к деталям, имеющим износостойкие поверхности, и касается в частности поршневых колец и гильз цилинд- ров двигателей внутреннего сгорания (ДВС). The invention relates to parts having wear-resistant surfaces, and relates in particular to piston rings and cylinder liners of internal combustion engines (ICE).
Предшествующий уровень техники State of the art
Одним из важнейших направлений совершенствования ДВС является увеличения их срока службы (ресурса). One of the most important areas for improving ICE is to increase their service life (resource).
Затраты на ДВС (в процентах от общих затрат) составляют: на изго- товление - 10%; на техобслуживание - 25%; на эксплуатационные ре- монты - 45%; на капитальные ремонты - 20% (Венцель СВ. Смазка и долговечность двигателей внутреннего сгорания. Киев.: Техника. 1977, С.95, [1]).  The costs of internal combustion engines (as a percentage of total costs) are: manufacturing - 10%; for maintenance - 25%; maintenance repairs - 45%; capital repairs - 20% (Wenzel SV. Lubrication and durability of internal combustion engines. Kiev: Technics. 1977, S.95, [1]).
Стоимость капитального ремонта составляет 70-^80% от стоимости но- вого ДВС (Григорьев М.А., Делецкий В. А. Отечественный и зарубеж- ный опыт повышения надежности и долговечности автомооильных дви- гателей. М.: НИИНАвтопром. 1973, с. П , [2]).  The cost of overhaul is 70- ^ 80% of the cost of a new internal combustion engine (Grigoryev MA, Deletsky V. A. Domestic and foreign experience in improving the reliability and durability of auto-mooring engines. M: NIIINAutoprom. 1973, p. . P, [2]).
У современных автотракторных дизелей ресурс гильзы цилиндра в 2- З раза выше ресурса поршневых колец (Трение и теплопередача в порш- невых кольцах двигателей внутреннего сгорания. П/р. Петриченкова P.M. Л.: ЛГУ, 1990, с.7, [3]) In modern automotive diesel engines, the cylinder liner resource is 2–3 times higher than the piston ring resource (Friction and heat transfer to piston rings neva rings of internal combustion engines. Etc. Petrichenkova PM L.: Leningrad State University, 1990, p. 7, [3])
Следовательно, увеличение ресурса поршневых колец до ресурса гильз цилиндров может дать большую экономию в затратах на ДВС.  Therefore, increasing the resource of the piston rings to the resource of the cylinder liners can give great savings in the cost of internal combustion engines.
Для увеличения ресурса поршневых колец и гильз цилиндров в на- стоящее время используют разные способы: химико-термическая обра- ботка поверхности (азотирование; и другое); нанесение на поверхность износостойких покрытий (хромирование; и другое).  At present, different methods are used to increase the resource of piston rings and cylinder liners: chemical-thermal surface treatment (nitriding; and others); drawing on the surface of wear-resistant coatings (chrome plating; and more).
Азотированная поверхность имеет высокие: износостойкость; коррози- онную стойкость; и теплостойкость (Технология двигателестроения. М.: МАМИ, 2001, с.409^-410, [4]). Широкому распространению азотирования препятствует большая длительность процесса (до 70-^90 часов) ([4], С.41 К412).  The nitrided surface has high: wear resistance; corrosion resistance; and heat resistance (Engine technology. M .: MAMI, 2001, p. 409 ^ -410, [4]). The widespread occurrence of nitriding is hindered by the long duration of the process (up to 70- ^ 90 hours) ([4], p.
Азотирование стальных и чугунных гильз цилиндров ДВС уменьшает их износ в 8-^20 раз, а долговечность азотированных коленчатых валов превосходит амортизационный срок службы ДВС (Гаркунов Д.Н. Три- ботехника. М.: МСХА, 2002, с.334, [5]).  Nitriding of steel and cast iron cylinder liners of the internal combustion engine reduces their wear by 8- ^ 20 times, and the durability of the nitrided crankshafts exceeds the amortization life of the internal combustion engine (Garkunov D.N. Tribotekhnika. M.: ICHA, 2002, p. 344, [5 ]).
Для штампов применяют азотирование перед закалкой. Температура закалки 1000-^1050°С (Лахтин Ю.М. Азотирование стали. М.: Машино- строение, 1976, с.43-44, [6])  For dies apply nitriding before hardening. Hardening temperature 1000- ^ 1050 ° С (Lakhtin Yu.M. Steel nitriding. M: Mashinostroenie, 1976, p. 43-44, [6])
При кратковременных нагревах (до 20 минут) до температур 800°С твердость азотированного слоя все еще велика (Юргенсон А.А. Азоти- рование в энергомашиностроении. М.: Машгиз. 1962, с.38, [7]). Азоти- рованный слой очень хорошо шлифуется ([7], с.108).  With short-term heating (up to 20 minutes) to temperatures of 800 ° С, the hardness of the nitrided layer is still high (AA Yurgenson, Nitriding in power engineering. M: Mashgiz. 1962, p. 38, [7]). The nitrided layer is very well polished ([7], p. 108).
Гильзы цилиндров ДВС азотируют на глубину 0,5-Ю,9 мм (Юргенсон А.А. Металлы быстроходных дизелей и их термообработка. Справочное пособие. М.: Машиностроение. 1964, с.54, [8] ). Следовательно, азотирование рабочих поверхностей деталей ДВС (в частности, гильз цилиндров) является одним из эффективных способов увеличения их срока службы (ресурса). Недостатком азотирования (по- мимо длительности процесса азотирования) является ограниченная тол- щина азотированного слоя, которая не позволяет иметь ресурс гильз ци- линдров ДВС равный ресурсу азотированных коленчатых валов ДВС.The cylinder liners of the internal combustion engine are nitrided to a depth of 0.5-U, 9 mm (Yurgenson A. A. Metals of high-speed diesel engines and their heat treatment. Reference manual. M.: Mechanical engineering. 1964, p. 54, [8]). Therefore, nitriding of the working surfaces of ICE parts (in particular, cylinder liners) is one of the effective ways to increase their service life (resource). The disadvantage of nitriding (in addition to the duration of the nitriding process) is the limited thickness of the nitrided layer, which does not allow the resource of cylinder liners of the internal combustion engine to equal the resource of nitrided crankshafts of the internal combustion engine.
Другим способом повышения срока службы (ресурса) поршневых ко- лец и гильз цилиндров ДВС является нанесение на их рабочие поверхно- сти износостойких покрытий, в частности, хромирование. Another way to increase the service life (resource) of piston rings and cylinder liners of ICEs is to apply wear-resistant coatings to their working surfaces, in particular, chrome plating.
Хромовое покрытие имеет высокие: износостойкость; коррозионную стойкостью; и теплостойкостью ( рагельский И.В. и др. Трение, изна- шивание и смазка. Книга 2. М.: Машиностроение, 1979, с.181, [9]).  Chrome coating has high: wear resistance; corrosion resistance; and heat resistance (Ragelsky I.V. et al. Friction, wear and lubrication. Book 2. M.: Mechanical Engineering, 1979, p.181, [9]).
Компрессионные поршневые кольца ДВС из стали Х12М после закал- ки и отпуска проходят окончательную механическую обработку и по- ристое хромирование ([8], с.160).  After quenching and tempering, the compression piston rings of ICE made of X12M steel undergo final machining and porous chrome plating ([8], p.160).
Износостойкость хромированных поршневых колец в 2- З раза выше, чем нехромированных (Молдованов В. П. и др. Производство поршне- вых колец. М.: Машиностроение, 1980, с.36, [10]).  The wear resistance of chromed piston rings is 2–3 times higher than that of non-chromed ones (Moldovanov VP, et al. Production of piston rings. M: Mashinostroenie, 1980, p. 36, [10]).
Высота компрессионных колец у современных карбюраторных ДВС лежит в пределах 1,5-^2,0 мм (Афинеевский С. А. и др. Особенности кон- струкций поршневых колец современных автомобильных двигателей. М.: НИИНавтопром, 1984, с. 1 11, таблица 2, [1 1]).  The height of the compression rings in modern carburetor ICEs is within 1.5- ^ 2.0 mm (Afineevsky S.A. et al. Features of the design of piston rings of modern automobile engines. M: NIINavtoprom, 1984, p. 11, table 2, [1 1]).
Недостатком хромирования поршневых колец является то, что обыч- ная технология позволяет наносить слой хрома толщиной не более 0,5 мм ([3], с.26).  The disadvantage of chrome plating of piston rings is that the conventional technology allows applying a layer of chromium with a thickness of not more than 0.5 mm ([3], p.26).
Это ограничивает срок службы (ресурс) поршневых колец ДВС (ре- сурс поршневых колец ДВС меньше ресурса гильз цилиндров и ресурса коленчатых валов). Многие детали современных ДВС (блоки цилиндров, головки цилинд- ров, и другое) изготавливаются методом литья из алюминиевых сплавов.This limits the service life (resource) of the internal combustion engine piston rings (the resource of internal combustion engine piston rings is less than the life of cylinder liners and the resource of crankshafts). Many parts of modern ICEs (cylinder blocks, cylinder heads, and others) are made by casting from aluminum alloys.
Температура литья у литейного алюминиевого сплава АЛ25 равна 68(Н730°С ([4], с.216, таблица 6.2). The casting temperature of AL25 cast aluminum alloy is 68 (Н730 ° С ([4], p.216, table 6.2).
Прочность литейных алюминиевых сплавов можно повысить термиче- ской обработкой (закалкой) (Конструкционные материалы. Справочник. П/р. Арзамасова Б.Н. М.: Машиностроение, 1990, с.257, [12]). Закалку литейных алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ9 проводят при температуре 535°С ([12], с.268, таблица 19).  The strength of cast aluminum alloys can be improved by heat treatment (hardening) (Structural materials. Handbook. P / r. Arzamasova BN M: Engineering, 1990, p. 257, [12]). Hardening of cast aluminum alloys AL4 and AL9 is carried out at a temperature of 535 ° C ([12], p.268, table 19).
В технике довольно широко используется диффузионная сварка.  Diffusion welding is widely used in technology.
Температура диффузионной сварки для однородных металлов состав- ляет 0,5-Ю,7 от температуры плавления металла, а при сварке разнород- ных металлов - 0,5-Ю,7 от температуры плавления металла с более низ- кой температурой плавления (Сварка в машиностроении. Том 1. М.: Машиностроение, 1978, с.401, [13]). Диффузионная сварка может проис- ходить или с расплавляющейся прослойкой (в качестве которой может выступать фольга из припоя) или без расплавляющейся прослойки ([13], С.410).  The temperature of diffusion welding for homogeneous metals is 0.5–10.7 from the melting temperature of the metal, and when welding dissimilar metals is 0.5–10.7 from the melting point of a metal with a lower melting temperature (Welding in mechanical engineering. Volume 1. M .: Mechanical engineering, 1978, p.401, [13]). Diffusion welding can occur either with a melting interlayer (which can be a foil from solder) or without a melting interlayer ([13], P.410).
В различных областях технике широко используется пайка.  Soldering is widely used in various fields of technology.
Алюминиевые припои имеют температуру плавления 490-^530°С, а температуру пайки - 505^-580°С (Лашко СВ., Лашко Н.Ф. Пайка метал- лов. М.: Машиностроение, 1988, с.102, [ 14]).  Aluminum solders have a melting point of 490- ^ 530 ° C, and the soldering temperature is 505 ^ -580 ° C (Lashko SV., Lashko NF Soldering of metals. M: Mechanical Engineering, 1988, p. 102, [14 ]).
Во всех известных технических решениях, вне зависимости от исполь- зуемого у них износостойкого слоя (азотирование или хромирование по- верхности; и другое), этот износостойкий слой расположен непосредст- венно на рабочей поверхности (износостойкой поверхности) детали (у гильзы цилиндра ДВС - это ее внутренняя поверхность, контактирую- щая в процессе работы ДВС с внешней поверхностью поршневого коль- ца, а у поршневого кольца - это его внешняя поверхность, контакти- рующая в процессе работы ДВС с внутренней поверхностью гильзы ци- линдра). In all known technical solutions, regardless of the wear-resistant layer used for them (nitriding or chrome-plating of the surface; and another), this wear-resistant layer is located directly on the working surface (wear-resistant surface) of the part (at the cylinder liner of the engine its inner surface in contact with the internal surface of the piston ring in contact with the internal combustion engine tsa, and for a piston ring it is its external surface, which contacts the internal surface of the cylinder liner during ICE operation).
Однако, из-за ограниченности (по технологическим причинам) толщи- ны износостойкого слоя (неважно какого, азотированного или хромиро- ванного) несколькими десятыми долями миллиметра, срок службы (ре- сурс) таких износостойких слоев в несколько раз меньше ресурса колен- чатого вала ДВС.  However, due to the limited (for technological reasons) thickness of the wear-resistant layer (no matter what, nitrided or chrome plated) by several tenths of a millimeter, the service life (resource) of such wear-resistant layers is several times less than the crankshaft resource ICE.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению являются азотирован- ные стальные гильзы цилиндров ДВС, например, известные из [5].  Closest to the claimed invention are nitrided steel cylinder liners of ICE, for example, known from [5].
Недостаток прототипа: небольшая глубина (толщина) азотированного слоя, что ограничивает срок службы (ресурс) гильзы цилиндра.  The disadvantage of the prototype: a small depth (thickness) of the nitrided layer, which limits the service life (resource) of the cylinder liner.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Задачей заявляемого изобретения является устранение недостатка про- тотипа. The objective of the invention is to eliminate the disadvantage of the prototype.
Очевидно, если такая задача может быть решена, то это "неочевидное" решение для специалиста, сведущего в соответствующей области техни- ки, поскольку у прототипа она не решена.  Obviously, if such a problem can be solved, then this is a “non-obvious” solution for a specialist who is knowledgeable in the corresponding field of technology, since the prototype has not solved it.
Заявляемое изобретение, в одном из возможных вариантов его испол- нения, например, в варианте компрессионного поршневого кольца ДВС, имеет следующие общие с прототипом существенные признаки: деталь имеет, по меньшей мере одну износостойкую поверхность, являющейся рабочей поверхностью контакта, по меньшей мере одну поверхность, которая примыкает к вышеуказанной износостойкой поверхности, по меньшей мере один износостойкий слой. Отличительными от прототипа существенными признаками являются: вышеуказанный износостойкий слой расположен на вышеуказанной по- верхности, которая примыкает к вышеуказанной износостойкой поверх- ности, при этом, по меньшей мере один из краев вышеуказанного изно- состойкого слоя выходит на вышеуказанную износостойкую поверх- ность. The invention, in one of the possible variants of its implementation, for example, in the embodiment of the compression piston ring ICE, has the following essential features in common with the prototype: the part has at least one wear-resistant surface, which is the working contact surface, at least one surface which is adjacent to the above wear-resistant surface, at least one wear-resistant layer. The essential features distinguishing from the prototype are: the above wear-resistant layer is located on the above surface, which is adjacent to the above wear-resistant surface, while at least one of the edges of the above wear-resistant layer extends to the above wear-resistant surface.
Такое взаимное расположение в заявляемом изобретении износостой- кой поверхности и износостойкого слоя позволяет заявляемому изобре- тению иметь следующее.  Such a mutual arrangement of the wear-resistant surface and the wear-resistant layer in the claimed invention allows the claimed invention to have the following.
Например, пусть заявляемое изобретение представляет собой компрес- сионное поршневое кольцо ДВС, а его износостойкой поверхностью яв- ляется его внешняя цилиндрическая поверхность (рабочая поверхность - поверхность контакта компрессионного поршневого кольца с внутрен- ней поверхностью гильзы цилиндра). Вышеуказанный износостойкий слой (например, получаемый путем азотирования поверхности) распо- ложен на боковой поверхности компрессионного поршневого кольца, которая примыкает к вышеуказанной износостойкой поверхности, и ко- торая контактирует с боковой гранью проточки поршня ДВС (в которую устанавливается компрессионное поршневое кольцо). При этом, один из краев вышеуказанного азотированного износостойкого слоя выступает на вышеуказанную износостойкую поверхность (по сути, этот край (в виде поверхности, так как износостойкий слой имеет вполне конкрет- ную, не равную нулю, толщину (глубину)) представляет собой единое целое с вышеуказанной износостойкой поверхностью).  For example, let the claimed invention be a compression piston ring of an internal combustion engine, and its wear-resistant surface is its outer cylindrical surface (the working surface is the contact surface of the compression piston ring with the inner surface of the cylinder liner). The above wear-resistant layer (for example, obtained by nitriding the surface) is located on the side surface of the compression piston ring, which is adjacent to the above wear-resistant surface, and which is in contact with the side face of the ICE piston groove (into which the compression piston ring is installed). In this case, one of the edges of the above nitrided wear-resistant layer protrudes onto the above wear-resistant surface (in fact, this edge (in the form of a surface, since the wear-resistant layer has a very specific, non-zero, thickness (depth)) is a single whole with above wear resistant surface).
Такое расположение вышеуказанного износостойкого слоя (при задан- ной его толщине) по отношению к вышеуказанной износостойкой по- верхности приводит к тому, что в заявляемом изобретении износ изно- состойкого слой идет не по его толщине (как у прототипа), а по его дли- не (в направлении радиальной ширины компрессионного поршневого кольца - в направлении, перпендикулярном поверхности контакта порш- невого кольца с внутренней поверхностью гильзы цилиндра), которая может быть любой требуемой величины. Such an arrangement of the aforementioned wear-resistant layer (at a given thickness thereof) with respect to the above-mentioned wear-resistant surface leads to wear in the claimed invention. the resistant layer does not go along its thickness (as in the prototype), but along its length (in the direction of the radial width of the compression piston ring - in the direction perpendicular to the contact surface of the piston ring with the inner surface of the cylinder liner), which can be any desired quantities.
Это позволяет увеличить срок службы (ресурс) компрессионного поршневого кольца ДВС в несколько раз (до любой приемлемой вели- чины), по сравнению с прототипом, а, следовательно, резко снизить за- траты на эксплуатацию ДВС.  This allows you to increase the service life (resource) of the internal combustion engine compression piston ring by several times (up to any acceptable value), compared to the prototype, and, therefore, dramatically reduce the cost of operating the internal combustion engine.
В заявляемом изобретении износостойкая поверхность может иметь любую приемлемую форму (плоскую, цилиндрическую, любую иную приемлемую форму). В заявляемом изобретении износостойкий слой также может располагаться на поверхности, которая может иметь лю- бую приемлемую форму (плоскую, цилиндрическую, любую иную при- емлемую форму). Однако, обязательным является условие, чтобы изно- состойкий слой был расположен на поверхности, которая примыкает к износостойкой поверхности (тоесть, износостойкая поверхность и изно- состойкий слой не должны совпадать между собой), и чтобы хотя бы один край износостойкого слоя выходил на износостойкую поверхность. Только в этом случае можно обеспечить требуемый срок службы (ре- сурс) износостойкой поверхности заявляемой детали.  In the claimed invention, the wear-resistant surface may have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape). In the claimed invention, the wear-resistant layer can also be located on a surface that can have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape). However, it is imperative that the abrasion-resistant layer is located on a surface adjacent to the abrasion-resistant surface (i.e., the abrasion-resistant surface and the abrasion-resistant layer must not overlap), and that at least one edge of the abrasion-resistant layer extends to the abrasion-resistant surface . Only in this case can the required service life (resource) of the wear-resistant surface of the claimed part be provided.
Краткое описание фигур чертежей Brief Description of the Drawings
На ФИГ.1 -КЗ показано заявляемое изобретение в варианте разрезно- го компрессионного поршневого кольца ДВС . Figure 1-KZ shows the claimed invention in the form of a split compression piston ring ICE.
На ФИГ.1- З показан один из возможных вариантов исполнения за- являемого изобретения, когда компрессионное поршневое кольцо состоит из одной детали. На ФИГ.1-^-3 обозначено (обозначения идентичны для всех фигур): 1 - стальное разрезное (с замком) ком- прессионное поршневое кольцо; D - внешний диаметр кольца 1 ; d - внутренний диаметр кольца 1 ; е - радиальная ширина кольца 1 ; з - высота кольца 1 ; и и к - азотированные износостойкие слои ; л— не азотированный слой; Б ] - поверхность контакта (ра- бочая поверхность) компрессионного поршневого кольца 1 с внутренней поверхностью гильзы цилиндра (поверхность B i - это износостойкая поверхность); В | и Т\ - боковые поверхности компрессионного поршневого кольца; Ж] - внутренняя поверх- ность компрессионного поршневого кольца 1 . Граница между вышеуказанными азотированными слоями на фигурах показана штрихпунктирными линиями. Figure 1-3 shows one of the possible embodiments of the claimed invention, when the compression piston ring consists of one part. In FIG. 1 - ^ - 3 is indicated (the designations are identical for all figures): 1 — steel split (with lock) compression piston ring; D is the outer diameter of the ring 1; d is the inner diameter of the ring 1; e is the radial width of the ring 1; h - the height of the ring 1; and k - nitrided wear-resistant layers; l — non-nitrided layer; B] is the contact surface (working surface) of the compression piston ring 1 with the inner surface of the cylinder liner (surface B i is a wear-resistant surface); In | and T1 are the lateral surfaces of the compression piston ring; G] - the inner surface of the compression piston ring 1. The boundary between the above nitrided layers in the figures is shown by dash-dotted lines.
На ФИГ.1 показан вид сверху (в плане) компрессионного поршне- вого кольца 1. Показано место сечения A Ai .  FIG. 1 shows a top view (in plan) of the compression piston ring 1. The section A Ai is shown.
На ФИГ.2 показано сечение АрА] варианта исполнения заявляемого изобретения, когда на поверхность Б ] кольца 1 выходятся два азо- тированных износостойких слоя и и к, и один не азотированный слой л.  FIG. 2 shows a cross-section ApA] of an embodiment of the claimed invention when two nitrided wear-resistant layers and and k and one non-nitrided layer L.
На ФИГ.З показано сечение Ai-Aj варианта исполнения заявляемого изобретения, когда кольцо 1 имеет азотированные износостойкие слои и, к, м и н на всех четырех поверхностях Б], В Γι и Ж\ . Име- ется не азотированная область п. Граница между вышеуказанными азотированными слоями на фигуре показана штрихпунктирными л иниями. FIG. 3 shows a section Ai-Aj of an embodiment of the claimed invention, when ring 1 has nitrided wear-resistant layers and, k, m and n on all four surfaces B], C Γι and Ж \ . There is a non-nitrided region of n. The boundary between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines.
На ФИГ.4-^5 показан вариант исполнения заявляемого изобретения, когда компрессионное поршневое кольцо состоит из трех деталей, соединенных между собой посредством диффузионной сварки. По су- ти, в данном варианте своего исполнения компрессионное поршне- вое кольцо представляет собой сборочную единицу, состоящую (до момента сборки) из трех отдельных деталей. На ФИГ.4-^5 обозначе- но: 2 и 3 - стальные разрезные кольца с азотированными износо- стойкими слоями (каждое кольцо 2 и 3 подобно показанному на ФИГ.2 кольцу); 4 - медное кольцо; Б2 - поверхность контакта (ра- бочая поверхность) компрессионного поршневого кольца с внутренней стенкой гильзы цилиндра (поверхность Б2 - это из- носостойкая поверхность); В2 и Г2 - боковые поверхности ком- прессионного поршневого кольца; Ж2 - внутренняя поверхность компрессионного поршневого кольца; р - азотированные изно- состойкие слои; с - не азотированные слои . Граница между вы- шеуказанными азотированными слоями на фигуре показана штрихпунктирными линиями. Figure 4- ^ 5 shows an embodiment of the claimed invention, when the compression piston ring consists of three parts interconnected by diffusion welding. By sou In this embodiment, the compression piston ring is an assembly unit consisting (until assembly) of three separate parts. In FIG. 4- ^ 5 it is indicated: 2 and 3 — steel split rings with nitrided wear-resistant layers (each ring 2 and 3 is similar to the ring shown in FIG. 2); 4 - copper ring; B 2 - contact surface (working surface) of the compression piston ring with the inner wall of the cylinder liner (surface B 2 is a wear-resistant surface); B 2 and G 2 - lateral surfaces of the compression piston ring; W 2 - the inner surface of the compression piston ring; p - nitrided wear-resistant layers; c - non-nitrided layers. The boundary between the above nitrided layers in the figure is indicated by dash-dotted lines.
На ФИГ.4 показан вид сверху (в плане) компрессионного поршне- вого кольца. Показано место сечения А2-А2. FIG. 4 shows a top view (in plan) of a compression piston ring. The place of section A 2 -A 2 is shown.
На ФИГ.5 показано сечение А2-А2. Figure 5 shows a cross section A 2 -A 2 .
На ФИГ.6 показан вариантов исполнения заявляемого изобретения, когда компрессионное поршневое кольцо 5 такое же, как показан- ное на ФИГ.4^-5 кольцо, а гильза цилиндра состоит из набора сталь- ных (неразрезных) колец 6 с азотированными износостойкими слоями (кольца 6 подобны показанному на ФИГ.2 кольцу), размещенных на некотором (не равном нулю) расстоянии друг относительно друга в направлении оси цилиндра, пространство между которыми заполнено материалом блока цилиндра 7 (литейным алюминиевым сплавом). На ФИГ.6 обозначено: 8 - поршень; Б - поверхность контакта (рабо- чая поверхность) компрессионного поршневого кольца 5 с внут- ренней поверхностью гильзы цилиндра (поверхность Б2 - это износостойкая поверхность); Т2 - внутренняя поверхность (ра- бочая поверхность) гильзы цилиндра (поверхность Т2 - это из- носостойкая поверхность). Граница между вышеуказанными азотированными слоями на фигуре показана штрихпунктирными линиями. FIG. 6 shows embodiments of the claimed invention when the compression piston ring 5 is the same as the ring shown in FIG. 4 ^ -5, and the cylinder liner consists of a set of steel (continuous) rings 6 with nitrided wear-resistant layers ( rings 6 are similar to the ring shown in FIG. 2), placed at a certain (not equal to zero) distance relative to each other in the direction of the cylinder axis, the space between which is filled with material of the cylinder block 7 (cast aluminum alloy). In FIG.6 indicated: 8 - piston; B - contact surface (working surface) of the compression piston ring 5 with the inner surface of the cylinder liner (surface B 2 is wear resistant surface); T 2 is the inner surface (working surface) of the cylinder liner (the surface of T 2 is a wear-resistant surface). The boundary between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines.
На ФИГ.7 показан вариантов исполнения заявляемого изобретения, когда компрессионное поршневое кольцо 10 такое же, как показан- ное на ФИГ. 4-^5 кольцо, а гильза цилиндра состоит из набора чере- дующихся между собой стальных (неразрезных) колец 1 1 с азотиро- ванными износостойкими слоями (подобны показанным на ФИГ.2) и колец из припоя 12, соединенных между собой в единую сборочную единицу посредством пайки. На ФИГ.7 обозначено: 13 - блок цилин- дра; 14 - поршень; Б3 - поверхность контакта (рабочая поверх- ность) компрессионного поршневого кольца 10 с внутренней по- верхностью гильзы цилиндра (поверхность Б3 - это износостой- кая поверхность); Т3 - внутренняя поверхность (рабочая по- верхность) гильзы цилиндра (поверхность Т3 - это износостой- кая поверхность). Граница между вышеуказанными азотирован- ными слоями показана на фигуре штрихпунктирными линиями.FIG. 7 shows embodiments of the claimed invention when the compression piston ring 10 is the same as that shown in FIG. 4- ^ 5 ring, and the cylinder liner consists of a set of alternating steel (continuous) rings 1 1 with nitrided wear-resistant layers (similar to those shown in FIG. 2) and rings of solder 12, interconnected into a single assembly unit by soldering. In FIG. 7 it is indicated: 13 — cylinder block; 14 - a piston; B 3 - contact surface (working surface) of the compression piston ring 10 with the inner surface of the cylinder liner (surface B 3 is a wear-resistant surface); T 3 is the inner surface (working surface) of the cylinder liner (surface T 3 is a wear-resistant surface). The boundary between the above nitrided layers is shown in dotted lines in the figure.
На ФИГ.8-^10 показан вариант исполнения заявляемого изобрете- ния, когда оно выполнено в виде плоской уплотнительной пластины. На ФИГ.8^- 10 обозначено: 16 - алюминиевая матрица (литейный алюминиевый сплав); 17 - куски (фрагменты) определенной (не равной нулю) длины стальной проволоки с внешним азотирован- ным износостойким слоем; Ф - поверхность контакта (рабочая поверхность) уплотнительной пластины (поверхность Ф - это износостойкая поверхность); ш - толщина азотированного изно- состойкого слоя на внешней поверхности куска стальной прово- локи 17; г— высота пластины. На ФИГ.8 показан вид сбоку и на- правление вида У. На ФИГ.9 показан вид У (вид сверху на поверх- ность Ф) и показано место сечения Х-Х. На ФИГ.10 показано сечение Х-Х. Граница вышеуказанного азотированного слоя на кусках проволоки 17 показана на ФИГ.9 10 штрихпунктирной линией. FIGS. 8- ^ 10 show an embodiment of the claimed invention when it is made in the form of a flat sealing plate. On FIG.8 ^ - 10 indicated: 16 - aluminum matrix (cast aluminum alloy); 17 - pieces (fragments) of a certain (not equal to zero) length of a steel wire with an external nitrided wear-resistant layer; Ф - contact surface (working surface) of the sealing plate (surface Ф is a wear-resistant surface); w - the thickness of the nitrided wear-resistant layer on the outer surface of a piece of steel wire Loki 17; g — plate height. FIG. 8 shows a side view and a direction of the view Y. FIG. 9 shows the view Y (top view of the surface F) and shows the cross-section location XX. FIG. 10 shows a section XX. The boundary of the above nitrided layer on pieces of wire 17 is shown in FIG. 10 by a dash-dot line.
Варианты осуществление изобретения Embodiments of the invention
В одном из возможных вариантов своего исполнения (ФИГ.1+2), в ва- рианте стального разрезного (с замком) компрессионного поршневого кольца ДВС, заявляемое изобретение представляет собой следующее. Стальное разрезное (с замком) компрессионное поршневое кольцо 1 состоит из одной детали. В процессе изготовления кольцо 1 азотиру- ется со всех сторон. После азотирования кольцо 1 дорабатывается пу- тем механической обработки поверхностей Б] и Ж] (любым приемлемым способом, например, путем шлифования). При этом, азотированные слои на поверхностях Б] и Ж] полностью удаляются. Поверхности Ei и Ж! в окончательно обработанном виде имеют цилиндрическую форму. По- верхности Г] и В ] после азотирования кольца 1 не дорабатыва- ются механически (но могут и дорабатываться - например, пу- тем их шлифования, при этом, после доработки часть азотиро- ванных слоев на них остается). Поверхности Г, и В ) являются плоскими поверхностями, при этом, они перпендикулярны оси цилиндра цилиндрической поверхности Б ] . Кольцо 1 на боковой поверхности Г] имеет азотированный износостойкий слой и, а на бо- ковой поверхности B i имеет азотированный износостойкий слой к. Между вышеуказанными слоями и и к имеется не азотирован- ный слой л. Слои и и к имеют равную толщину, например, 0,8 мм. He азотированный слой л может иметь любую приемлемую толщину, зависящую от высоты з кольца 1 , например, равную 0,4 мм. Поверхность Б] является поверхностью контакта (рабо- чей поверхностью) кольца 1 с внутренней поверхностью (рабо- чей поверхностью) гильзы цилиндра (тоесть, поверхность Б \ яв- ляется износостойкой поверхностью кольца 1 ). Боковые поверх- ности В ] и Г | являются поверхностями, контактирующими с бо- ковыми гранями проточки поршня ДВС (в которое устанавлива- ется кольцо 1 ). Боковая поверхность Ж ] является внутренней поверхностью компрессионного поршневого кольца 1 (не рабо- чая поверхность). Таким образом, износостойкие азотированные слои и и к расположены на поверхностях Г] и В которые при- мыкают к поверхности Б ) . На износостойкую поверхность Б ] выходят края двух азотированных износостойких слоев и и к, и край одного не азотированного слоя л . По сути, края слоев и к (в виде поверхностей - так как слои и и к имеют вполне кон- кретную толщину, равную 0,8 мм) являются частью износостой- кой поверхности Б ] . Не азотированный слой л (в виде поверхно- сти - так как слой л имеют вполне конкретную толщину, равную 0,4 мм) также являются частью износостойкой поверхности Б] . Следовательно, износостойкая поверхность Б [ состоит из краев слоев и, к и л. Граница между вышеуказанными слоями и, к и л на ФИГ.1 ^2 показана штрихпунктирными линиями. In one possible embodiment (FIG. 1 + 2), in the embodiment of a steel split (with lock) compression piston ring of the internal combustion engine, the claimed invention is as follows. Steel split (with lock) compression piston ring 1 consists of one part. In the manufacturing process, ring 1 is nitrided from all sides. After nitriding, ring 1 is finalized by machining surfaces B] and G] (in any suitable way, for example, by grinding). In this case, the nitrided layers on the surfaces B] and G] are completely removed. Surfaces Ei and F ! in the final processed form they have a cylindrical shape. Surfaces Г] and В] after nitriding of ring 1 are not mechanically refined (but they can also be refined, for example, by grinding them, and, after refinement, part of the nitrided layers remains on them). The surfaces D, and C) are flat surfaces, while they are perpendicular to the axis of the cylinder of the cylindrical surface B]. Ring 1 on the side surface D] has a nitrided wear-resistant layer and, and on the side surface B i has a nitrided wear-resistant layer k. Between the above layers and and k there is a non-nitrided layer L. Layers and and to have equal thickness, for example, 0.8 mm He nitrided layer l can have any acceptable thickness, depending on the height of the ring 1, for example, equal to 0.4 mm The surface B] is the contact surface (working surface) of the ring 1 with the inner surface (working surface) of the cylinder liner (that is, the surface B \ is the wear-resistant surface of the ring 1). Side surfaces B] and D | are the surfaces in contact with the side faces of the groove of the internal combustion engine piston (into which ring 1 is installed). The lateral surface W] is the inner surface of the compression piston ring 1 (not a working surface). Thus, the wear-resistant nitrided layers u and k are located on surfaces D] and B which are adjacent to surface B). On the wear-resistant surface B], the edges of two nitrided wear-resistant layers and k, and the edge of one non-nitrided layer l. In fact, the edges of the layers and k (in the form of surfaces - since the layers and and k have a very specific thickness equal to 0.8 mm) are part of the wear-resistant surface B]. The non-nitrided layer l (in the form of a surface - since the layer l have a very specific thickness of 0.4 mm) are also part of the wear-resistant surface B]. Therefore, the wear-resistant surface B [consists of the edges of the layers and, to and L. The boundary between the above layers and, to and l in FIG. 1 ^ 2 is shown by dash-dotted lines.
Таким образом, так как износостойкая поверхность Б ] являет- ся цилиндрической поверхностью, а слои и и к лежат на плоских поверхностях Г] и В ] (которые перпендикулярны оси цилиндра цилиндрической поверхности Б] ), то слои и и к перпендикуляр- ны оси цилиндра цилиндрической поверхности Б ] . В вышеуказанном варианте исполнения у заявляемого изобретения в процессе работы ДВС изнашивается износостойкая поверхность Bi (кон- тактирующая с внутренней поверхностью гильзы цилиндра). При этом, начинают изнашиваться выходящие на поверхность Б] азотированные износостойкие слои и и к (имеющие равную толщину), и не азоти- рованный слой л. Вклад не азотированного слоя л на срок служ- бы (ресурс) кольца 1 невелик, так как срок службы (ресурс) кольца 1 определяется азотированными износостойкими слоями и и к, длина которых в направлении, перпендикулярном к по- верхности Б ] (в направлении радиальной ширины е кольца 1 ), может быть любой (равной радиальной ширине е кольца 1 ). Thus, since the wear-resistant surface B] is a cylindrical surface, and the layers and and lie on the flat surfaces D] and C] (which are perpendicular to the cylinder axis of the cylindrical surface B]), the layers and and to are perpendicular to the axis of the cylinder cylindrical surface B]. In the aforementioned embodiment, the inventive invention wears out the wear-resistant surface Bi (in contact with the inner surface of the cylinder liner) during the operation of the internal combustion engine. At the same time, the nitrided wear-resistant layers u and k (having equal thickness) and the non-nitrided layer l begin to wear out on the surface B]. The contribution of the non-nitrided layer l to the service life (resource) of the ring 1 is small, since the service life (resource) of the ring 1 is determined by the nitrided wear-resistant layers and and k, whose length is in the direction perpendicular to the surface B] (in the direction of the radial width e of the ring 1), can be any (equal to the radial width e of the ring 1).
Таким образом, в заявляемом изобретении износ износостой- ких слоев и и к происходит не по их толщине (как у известных технических решений), которая ограничена вполне конкретной величиной, а по их долине, которая может быть любой прием- лемой величины.  Thus, in the claimed invention, wear of the wear-resistant layers and and k does not occur according to their thickness (as with well-known technical solutions), which is limited by a very specific value, but along their valley, which can be any acceptable value.
Следовательно, в таком варианте исполнения заявляемого изобретения его строк службы (ресурс) может быть равным сро- ку службы коленчатого вала. Это позволит резко снизить затра- ты на эксплуатацию (на ремонт) ДВС.  Therefore, in such an embodiment of the claimed invention its service lines (resource) may be equal to the service life of the crankshaft. This will dramatically reduce the cost of operating (repairing) ICE.
На ФИГ.2 приведено кольцо 1 с двумя азотированными изно- состойкими слоями и к, и одним не азотированным слоем л в качестве примера одного из возможных вариантов исполнения заявляемого изобретения.  Figure 2 shows the ring 1 with two nitrided wear-resistant layers and to, and one non-nitrided layer l as an example of one of the possible embodiments of the claimed invention.
Из ([8], с.54) известно, что стальные гильзы цилиндров ДВС азоти- руют на глубину 0,5-Ю,9 мм.  From ([8], p. 54) it is known that the steel cylinder liners of the internal combustion engine are nitrided to a depth of 0.5-10.9 mm.
В ([1 1], с. 1 11, таблица 2) указывалось, что высота компрессионных поршневых колец у современных карбюраторных ДВС равна 1 ,5^2,0 мм. Следовательно, если высота з кольца 1 (ФИГ.2) будет равна 1 ,5 мм, и при принятой толщине азотированных слоев и н к, равной 0,8 мм, то практически не азотированного слоя л не бу- дет. Тоесть, все кольцо 1 будет азотировано - вся износостойкая поверхность B i будет состоять из износостойких азотированных слоев. Следовательно, в таком варианте исполнения заявляемого изобретения его строк службы (ресурс) может быть максималь- но возможным. Это позволит резко снизить затраты на эксплуа- тацию (на ремонт) ДВС. In ([1 1], p. 11, table 2), it was indicated that the height of compression piston rings in modern carburetor ICEs is 1.5-5.0 mm. Therefore, if the height h of the ring 1 (FIG. 2) is equal to 1.5 mm, and with the accepted thickness of the nitrided layers and nk equal to 0.8 mm, then practically no nitrided layer will not be. That is, the entire ring 1 will be nitrided - the entire wear-resistant surface B i will consist of wear-resistant nitrided layers. Therefore, in such an embodiment of the claimed invention, its service lines (resource) may be the maximum possible. This will dramatically reduce the cost of operating (repairing) ICE.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения (ФИГ.З), от- личающийся от показанного на ФИГ.2 тем, что кольцо 1 после азотиро- вания со всех сторон не дорабатывается (после азотирования кольцо 1 имеет окончательные размеры - оно готово к установке на пор- шень). В этом варианте исполнения заявляемого изобретения все боко- вые поверхности Б 1 ? В Г] и Ж] кольца 1 имеют азотированные износостойкие слои н, к, и и м, соответственно. Поверхности Б В ] , Г, и Ж] имеют такую же форму и взаимное расположение, что и показанные на ФИГ.2 поверхности Б В Г] и Ж, . Азоти- рованные износостойкие слои и, к, т и п имеют равную толщину (например, равную 0,8 мм). Кольцо 1 имеет не азотированную внутреннюю область п. Граница между вышеуказанными азоти- рованными слоями на фигуре показана штрихпунктирными ли- ниями. При этом, слой н расположен на боковой поверхности Б] (износостойкой поверхности). Боковая поверхность Б ] (рабочая поверхность) является поверхностью контакта кольца 1 с внут- ренней поверхностью (рабочей поверхностью) гильзы цилиндра. Боковые поверхности В ] и Г] являются поверхностями, контак- тирующими с боковыми гранями проточки поршня ДВС (в кото- рое устанавливается кольцо 1 ). Боковая поверхность Ж] являет- ся внутренней (не рабочей) поверхностью кольца 1 . An embodiment of the claimed invention (FIG. 3) is possible, which differs from that shown in FIG. 2 in that the ring 1 after nitriding is not finalized on all sides (after nitriding, ring 1 has the final dimensions - it is ready for installation on Shen). In this embodiment of the claimed invention, all side surfaces B 1? In G] and G] rings 1 have nitrided wear-resistant layers n, k, and and m, respectively. Surfaces B C], D, and G] have the same shape and relative position as shown in FIG. 2 surfaces B C D] and G,. The nitrided wear-resistant layers and, k, t and p have an equal thickness (for example, equal to 0.8 mm). Ring 1 has a non-nitrided inner region. The boundary between the above nitrided layers in the figure is indicated by dash-dotted lines. Moreover, the layer n is located on the side surface B] (wear-resistant surface). The lateral surface B] (working surface) is the contact surface of the ring 1 with the inner surface (working surface) of the cylinder liner. Side surfaces B] and D] are surfaces in contact with the side faces of the groove of the internal combustion engine piston (in which The ring is installed 1). The lateral surface Ж] is the inner (not working) surface of the ring 1.
Так как азотированный износостойкий слой н кольца 1 лежит на износостойкой поверхности Б то в процессе работы ДВС данный слой постепенно весь изнашивается. При дальнейшей работе ДВС начинают изнашиваться азотированные износостой- кие слои и и к, которые расположены на поверхностях Г] и В и которые могут иметь любую приемлемую длину (в направлении радиальной ширины е кольца 1 - в направлении, перпендику- лярном к поверхности Б] ). Следовательно, кольцо 1 может иметь любой требуемый срок службы (ресурс), в том числе равный сроку службы (ресурсу) коленчатого вала.  Since the nitrided wear-resistant layer n of the ring 1 lies on the wear-resistant surface B, this layer gradually wears out during the operation of the internal combustion engine. With further operation of the internal combustion engine, nitrided wear-resistant layers u and k begin to wear out, which are located on surfaces D] and B and which can have any acceptable length (in the direction of the radial width e of ring 1, in the direction perpendicular to surface B]) . Therefore, the ring 1 can have any desired service life (resource), including equal to the service life (resource) of the crankshaft.
Из ([5], с.334) известно, что износостойкость шеек азотированных ко- ленчатых валов ДВС по долговечности превосходит амортизационный срок службы ДВС.  From ([5], p.334) it is known that the wear resistance of the necks of the nitrided crankshafts of the internal combustion engine exceeds the amortization life of the internal combustion engine in terms of durability.
Следовательно, заявляемое изобретение в варианте стального ком- прессионного поршневого кольца ДВС с азотированными износостой- кими слоями будет иметь долговечность (ресурс), равную амортизаци- онному сроку службы ДВС. Тоесть, один комплект стальных компрес- сионных поршневых колец будет работать в течение всего срока службы ДВС. Это резко снижает эксплуатационные затраты на ДВС.  Therefore, the claimed invention in the embodiment of a steel compression piston ring of an internal combustion engine with nitrided wear-resistant layers will have a durability (resource) equal to the depreciation life of the internal combustion engine. That is, one set of steel compression piston rings will work for the entire life of the engine. This dramatically reduces the operating costs of the internal combustion engine.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения (ФИГ.4 5), отличающийся от показанного на ФИГ.1+2 тем, что компрессионное поршневое кольцо состоит из трех деталей (но может состоять и из большего количества деталей), соединенных между собой посредст- вом диффузионной сварки (но могут быть соединены между собой любым иным приемлемым способом: посредством других типов свар- ки; пайки; склейки; и другое). По сути, в данном варианте своего ис- полнения компрессионное поршневое кольцо представляет собой сборочную единицу, состоящую (до момента сборки) из трех отдель- ных деталей - из двух стальных разрезных колец 2 и 3 с азотирован- ными износостойкими слоями р и одним не азотируемым слоем с (каждое из колец 2 и 3 подобно показанному на ФИГ.2 кольцу), и одного медного кольца 4 (прослойки). Поверхность Б2 является поверхностью контакта (рабочей поверхностью) компрессион- ного поршневого кольца с внутренней поверхностью (рабочей поверхностью) гильзы цилиндра (тоесть, поверхность Б2 являет- ся износостойкой поверхностью компрессионного поршневого кольца). Поверхности В2 и Г2 являются боковыми поверхностя- ми компрессионного поршневого кольца, контактирующие с бо- ковыми гранями проточки поршня (в которую устанавливается вышеуказанное компрессионное поршневое кольцо). Поверх- ность Ж2 является внутренней поверхностью (не рабочей по- верхностью) компрессионного поршневого кольца. На износо- стойкую поверхность Б2 выходят края: азотированных износо- стойких слоев р колец 2 и 3 ; не азотированных слоев с колец 2 и 3 ; медного кольца 4. При этом, внешние вышеуказанные азоти- рованные износостойкие слои р расположены на поверхностях Г2 и В2, которые примыкают к поверхности Б2, а внутренние вышеуказанные азотированные износостойкие слои р парал- лельны внешним азотированным износостойким слоям р. Таким образом, азотированные износостойкие слои р колец 2 и 3, не азотированные слои с колец 2 и 3 , и медное кольцо 4 (в виде поверхностей, так как они имеют некоторую, не равную нулю толщину) являются частью износостойкой поверхности Б2. Гра- ница между вышеуказанными азотированными слоями на фигуре показана штрихпунктирными линиями. An embodiment of the claimed invention (FIG. 4-5) is possible, which differs from that shown in FIGS. 1 + 2 in that the compression piston ring consists of three parts (but can also consist of a larger number of parts) interconnected by diffusion welding (but can be interconnected in any other acceptable way: by means of other types of welding; soldering; gluing; and more). In fact, in this version of its The compression piston ring is an assembly unit consisting (up to the moment of assembly) of three separate parts - of two steel split rings 2 and 3 with nitrided wear-resistant layers p and one non-nitrided layer c (each of rings 2 and 3 like the ring shown in FIG. 2), and one copper ring 4 (interlayer). The surface B 2 is the contact surface (working surface) of the compression piston ring with the inner surface (working surface) of the cylinder liner (that is, surface B 2 is the wear-resistant surface of the compression piston ring). Surfaces В 2 and Г 2 are the lateral surfaces of the compression piston ring in contact with the side faces of the piston groove (into which the above compression piston ring is installed). The surface G 2 is the inner surface (not the working surface) of the compression piston ring. The edges extend onto the wear-resistant surface B 2 : nitrided wear-resistant layers p of rings 2 and 3; non-nitrided layers from rings 2 and 3; copper ring 4. In this case, the above external nitrided p wear layers disposed on surfaces r 2 and B 2, which are adjacent to the surface B 2, and the inner wear layers above nitrided p are parallel external nitrided wear-resistant layers on p. Thus, nitrided wear-resistant layers of p rings 2 and 3, non-nitrided layers from rings 2 and 3, and copper ring 4 (in the form of surfaces, since they have a certain non-zero thickness) are part of the wear-resistant surface B 2 . Gra- the face between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines.
В таком варианте исполнения у заявляемого изобретения в процессе работы ДВС изнашивается износостойкая поверхность Б2 (контакти- рующая с внутренней поверхностью гильзы цилиндра). При этом начи- нают изнашиваться выходящие на поверхность Б2 азотированные изно- состойкие слои р колец 2 и 3 (имеющие равную толщину, напри- мер, равную 0,8 мм), не азотированные слои с колец 2 и 3 и медное кольцо 4. Вклад не азотированных слоев с колец 2 и 3 и медного кольца 4 на срок службы компрессионного поршневого кольца невелик, так как срок службы компрессионного поршне- вого кольца определяется азотированными износостойкими слоями р колец 2 и 3 , длина которых (в направлении, перпенди- кулярном поверхности Б2 - в направлении радиальной ширины компрессионного поршневого кольца), может быть любой вели- чины (равной радиальной ширине компрессионного поршневого кольца). Следовательно, в таком варианте исполнения заявляе- мого изобретения его строк службы (ресурс) может быть равным сроку службы коленчатого вала, что резко снижает эксплуатацион- ные затраты на ДВС. In this embodiment, the claimed invention during operation of the internal combustion engine wears out the wear-resistant surface B 2 (in contact with the inner surface of the cylinder liner). Thus wear begin to be facing the surface B 2 nitrided layers wear resistance p rings 2 and 3 (having an equal thickness, eg, of 0.8 mm) not nitrided layers with rings 2 and 3 and the copper ring 4. The contribution of non-nitrided layers from rings 2 and 3 and copper ring 4 to the life of the compression piston ring is small, since the life of the compression piston ring is determined by nitrided wear-resistant layers of p rings 2 and 3, the length of which (in the direction perpendicular to the surface B 2 - in the direction of the radial width to compression piston ring), can be any value (equal to the radial width of the compression piston ring). Therefore, in such an embodiment of the claimed invention, its service lines (resource) may be equal to the service life of the crankshaft, which dramatically reduces the operating costs of the internal combustion engine.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения (ФИГ.6), при его использовании в поршневом ДВС, когда оно представляет собой следующее. Имеется блок цилиндра 7 ДВС (ФИГ.6), изготовленный из литейного алюминиевого сплава. Внутренняя рабочая поверхность Т2 (износостойкая поверхность, имеющая цилиндрическую форму) цилин- дра 7, контактирующая с компрессионным поршневым кольцом 5 (с ра- бочей поверхностью Б2 (износостойкая поверхность) кольца 5), набрана из нескольких стальных неразрезных колец 6 с азотированными износо- стойкими слоями. Компрессионное поршневое кольцо 5 аналогично то- му, что показано на ФИГ.4-^5. Кольца 6 (аналогичные тому, что показано на ФИГ.2, только не разрезные) расположены на некотором (не равном нулю) расстоянии друг относительно друга в направлении оси цилиндра 7, а пространство между ними заполнено литейным алюминиевым спла- вом. При этом, вышеуказанные азотированные износостойкие слои ко- лец 6 являются плоскими слоями и расположены под углом 90° к оси цилиндра цилиндрической поверхности Т2 (поверхность Т2 - износо- стойкая поверхность). Граница между вышеуказанными азотиро- ванными слоями на фигуре показана штрихпунктирными линия- ми. Расстояние между стальными кольцами 6 меньше, чем высота ком- прессионного поршневого кольца 5 (в направлении оси цилиндра 7).A possible embodiment of the claimed invention (FIG.6), when used in a piston engine, when it is as follows. There is a cylinder block 7 ICE (FIG.6), made of cast aluminum alloy. The inner working surface T 2 (a wear-resistant surface having a cylindrical shape) of the cylinder 7 in contact with the compression piston ring 5 (with a working surface B 2 (wear-resistant surface) of the ring 5) is dialed from several steel continuous rings 6 with nitrided wear-resistant layers. The compression piston ring 5 is similar to that shown in FIG. 4- ^ 5. The rings 6 (similar to that shown in FIG. 2, but not split) are located at a certain (not equal to zero) distance relative to each other in the direction of the axis of the cylinder 7, and the space between them is filled with cast aluminum alloy. Moreover, the above nitrided wear-resistant layers of rings 6 are flat layers and are located at an angle of 90 ° to the cylinder axis of the cylindrical surface T 2 (surface T 2 is a wear-resistant surface). The boundary between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines. The distance between the steel rings 6 is less than the height of the compression piston ring 5 (in the direction of the axis of the cylinder 7).
Такая конструкция цилиндра 7 (являющаяся, по сути, сборочной еди- ницей, состоящей из нескольких деталей - нескольких стальных азоти- рованных колец 6 и алюминиевого блока 7) получается следующим об- разом. Перед отливкой цилиндра 7 кольца 6 азотируются и дорабатыва- ются механически (например, путем шлифовки) с внутренней и внешней сторон (но могут и не дорабатываться). Боковые азотированные поверх- ности не дорабатываются. Затем азотированные кольца 6 перед отлив- кой цилиндра 7 устанавливаются в форму для литья на некотором (не равном нулю) расстоянии друг относительно друга вдоль оси цилиндра 7. В процессе заливки формы литейным алюминиевым сплавом расстоя- ние между кольцами 6 заполняется литейным алюминиевым сплавом. Таким образом, стальные азотированные кольца 6 прочно схватываются с алюминиевым сплавом. This design of cylinder 7 (which is, in fact, an assembly unit consisting of several parts — several steel nitrided rings 6 and an aluminum block 7) is obtained as follows. Before casting the cylinder 7, the rings 6 are nitrided and mechanically modified (for example, by grinding) from the inside and outside (but may not be finished). Lateral nitrided surfaces are not refined. Then, the nitrided rings 6 are placed before the casting of the cylinder 7 into the casting mold at a certain (not equal to zero) distance relative to each other along the axis of the cylinder 7. During the casting process of the cast aluminum alloy, the distance between the rings 6 is filled with the cast aluminum alloy. Thus, steel nitrided rings 6 firmly grasp with aluminum alloy.
После отливки цилиндра 7 происходит его механическая обработка, в том числе растачивание внутренней износостойкой поверхности Т2. При этом, часть внутренней поверхности колец 6 стачивается. Однако, ос- тавшейся радиальной толщины колец 6 достаточно для обеспечения требуемого ресурса износостойкой поверхности Т2 цилиндра 7. В окон- чательно обработанном виде на износостойкую поверхность Т2 (внут- реннюю поверхность гильзы цилиндра) выходят края вышеуказанных азотированных и не азотированных слоев стальных колец 6, и края алю- миниевого блока цилиндра 7. Таким образом, в таком варианте исполне- ния заявляемого изобретения внутренняя поверхность гильзы цилиндра (износостойкая поверхность Т2) представляет собой чередующиеся меж- ду собой азотированные и не азотированные слои стальных колец 6, и слои алюминиевого сплава блока цилиндра 7. After casting the cylinder 7, it is machined, including the boring of the internal wear-resistant surface T 2 . At this, part of the inner surface of the rings 6 is ground. However, the remaining radial thickness of the rings 6 is sufficient to provide the required resource of the wear-resistant surface T 2 of the cylinder 7. In the final processed form, the edges of the above nitrided and non-nitrided layers of steel rings extend to the wear-resistant surface T 2 (inner surface of the cylinder liner). 6, and the edges of alu- minievogo cylinder 7. Thus, in this embodiment ispolne- Nia claimed invention, the inner surface of the cylinder liner (wearproof surface T 2) represents the striped IU - Do a nitrided layer and the nitrided steel rings 6, and the layers of aluminum alloy of the cylinder block 7.
В таком варианте исполнения заявляемого изобретения расстояние между кольцами 6 меньше высоты компрессионного поршневого кольца 5. Следовательно, в процессе работы ДВС кольцо 5 все время будет кон- тактировать (скользить) по какому-либо из колец 6 с азотированными износостойкими слоями, что обеспечит высокий срок службы как изно- состойкой поверхности Т2 цилиндра 7, так и износостойкой поверхности Б2 кольца 5. Это резко снижает эксплуатационные затраты на ДВС. In this embodiment of the claimed invention, the distance between the rings 6 is less than the height of the compression piston ring 5. Therefore, during the operation of the ICE, the ring 5 will constantly contact (slide) along one of the rings 6 with nitrided wear-resistant layers, which will ensure a high life the service of both the wear-resistant surface T 2 of the cylinder 7 and the wear-resistant surface B 2 of the ring 5. This dramatically reduces the operating costs of the internal combustion engine.
На ФИГ.7 показан вариант исполнения заявляемого изобретения, от- личающийся от показанного на ФИГ.6 тем, что у него гильза цилиндра ДВС состоит из набора нескольких чередующихся между собой стальных неразрезных колец 1 1 (каждое из колец подобно показанно- му на ФИГ.2 кольцу) с азотированными износостойкими слоями, и колец из припоя 12. Кольца 1 1 и 12 соединенных между собой (до процесса заливки блока цилиндра 13) в единую сборочную единицу посредством пайки. Перед заливкой блока цилиндра 13 вышеуказан- ная паяная гильза цилиндра (представляющая собой сборочную еди- ницу) устанавливается в форму для литья. После заливки цилиндра 13 гильза цилиндра прочно схватываются с алюминиевым сплавом. В даль- нейшем происходит механическая обработка (например, растачива- ние) внутренней поверхности (рабочей поверхности) гильзы ци- линдра Т3 (поверхность Т3 - является износостойкой поверхно- стью). В окончательно обработанном виде на износостойкую поверх- ность Т3 (внутреннюю поверхность гильзы цилиндра) выходят края вы- шеуказанных азотированных и не азотированных слоев стальных колец 1 1 , и края колец из припоя 12. Граница между вышеуказанными азотированными слоями на фигуре показана штрихпунктирными линиями. Вышеуказанные азотированные слои расположены по отношению к поверхности Т3 также, как на ФИГ.6 азотированные слои расположены по отношению к поверхности Т2 (как указано выше). FIG. 7 shows an embodiment of the claimed invention that differs from that shown in FIG. 6 in that it has an engine cylinder liner consisting of a set of several alternating steel continuous rings 1 1 (each ring is similar to that shown in FIG. 2 rings) with nitrided wear-resistant layers, and rings from solder 12. Rings 1 1 and 12 are interconnected (before the filling of cylinder block 13) into a single assembly unit by soldering. Before pouring the cylinder block 13, the aforementioned soldered cylinder liner (which is an assembly unit) is installed in the casting mold. After pouring cylinder 13 the cylinder liner is firmly seized with aluminum alloy. Subsequently, mechanical processing (for example, boring) of the inner surface (working surface) of the cylinder liner T 3 (surface T 3 is a wear-resistant surface) takes place. In the final processed form, the edges of the above nitrided and non-nitrided layers of steel rings 1 1 and the edges of the rings from solder 12 extend to the wear-resistant surface T 3 (inner surface of the cylinder liner) and the border between the above nitrided layers in the figure is shown by dash-dotted lines. The above nitrided layers are located relative to the surface of T 3 in the same way as in FIG.6 nitrided layers are located relative to the surface of T 2 (as described above).
В таком варианте исполнения заявляемого изобретения в процессе ра- боты ДВС кольцо 10 все время будет контактировать (скользить) своей износостойкой поверхностью Б3 по какому либо из колец 1 1 с азотиро- ванными износостойкими слоями, что обеспечит высокий срок службы как износостойкой поверхности Т3 цилиндра 13, так и износостойкой поверхности Б3 кольца 10. In this embodiment of the claimed invention, during the operation of the ICE, the ring 10 will constantly contact (slide) with its wear-resistant surface B 3 along any of the rings 1 1 with nitrided wear-resistant layers, which will provide a high service life as a wear-resistant surface T 3 cylinder 13, and wear-resistant surface B 3 of the ring 10.
На ФИГ.8+- 10 показан вариант исполнения заявляемого изобрете- ния, когда оно выполнено в виде плоской уплотнительной пластины. Такие уплотнительные пластины, например, используются для уплот- нения треугольного ротора в известных роторно-поршневых двигате- лях Ванкеля. Уплотнительная пластина имеет износостойкую поверх- ность Ф (рабочая поверхность), которая в процессе работы дви- гателя контактирует с ответной деталью - с внутренней поверх- ностью цилиндра двигателя Ванкеля . Уплотнительная пластина получается методом заливки литейным алюминиевым сплавом 16 (матрицей) кусков (фрагментов) проволоки 17 (или прутков или труб), имеющей на внешней поверхности азотированный износостой- кий слой толщиной ш. После заливки кусков проволоки 17 литейным алюминиевым сплавом (матрицей) 16 полученная пластина (в том числе поверхность Ф) дорабатывается механически (но может и не дорабатываться). При этом, вышеуказанные азотированные износо- стойкие слои толщиной ш проволоки 17 перпендикулярны износо- стойкой поверхности Ф (тоесть, ось цилиндра проволоки 17 перпен- дикулярна поверхности Ф - но может иметь любой иной угол, не рав- ный 0° и 180°). Куски проволоки 17 расположены на некотором (не равном нулю) расстоянии друг относительно друга (пространство между ними заполнено литейным алюминиевым сплавом - матрицей). Граница между вышеуказанными азотированными слоями на проволоке 17 на ФИГ.9-Н О показана штрихпунктирными линия- ми. При этом, проволока 17 расположена по всей высоте h пла- стины (но может занимать и не всю высоту пластины). Края из- носостойких слоев деталей (проволоки) 17 выходят на износо- стойкую поверхность Ф. FIG. 8 + - 10 shows an embodiment of the claimed invention when it is made in the form of a flat sealing plate. Such sealing plates, for example, are used to seal a triangular rotor in known Wankel rotary piston engines. The sealing plate has a wear-resistant surface Ф (working surface), which, in the process of the engine operation, contacts with the reciprocal part - with the inner surface of the cylinder of the Wankel engine. The sealing plate is obtained by casting a cast aluminum alloy 16 (matrix) of pieces (fragments) of wire 17 (or rods or pipes) having on the outer surface a nitrided wear-resistant layer of thickness w. After pouring pieces of wire 17 with a cast aluminum alloy (matrix) 16, the resulting plate (including surface Ф) is mechanically refined (but may not be refined). At the same time, the above nitrided wear-resistant layers with a thickness of wire 17 are perpendicular to the wear-resistant surface Ф (that is, the axis of the cylinder of wire 17 is perpendicular to the surface Ф - but can have any other angle, not equal to 0 ° and 180 °). The pieces of wire 17 are located at a certain (not equal to zero) distance relative to each other (the space between them is filled with a cast aluminum alloy - a matrix). The boundary between the above nitrided layers on wire 17 in FIG. 9-H O is indicated by dash-dotted lines. In this case, the wire 17 is located along the entire height h of the plate (but may not occupy the entire height of the plate). The edges of the wear-resistant layers of the parts (wire) 17 go to the wear-resistant surface F.
Таким образом, в данном варианте исполнения заявляемое изобретение представляет собой сборочную единицу, состоя- щую из нескольких деталей 17, имеющих износостойкие слои толщиной ш и матрицы 16 из алюминиевого сплава.  Thus, in this embodiment, the claimed invention is an assembly unit consisting of several parts 17 having wear-resistant layers of thickness w and matrix 16 of aluminum alloy.
В таком варианте исполнения заявляемого изобретения срок службы уплотнительной пластины может быль любой требуемой величины, так как проволока 1 7 может занимать всю высоту пластины h и иметь азотированные износостойкие слои толщи- ной ш на всю свою высоту. Из ([7], с.38) известно, что при испытаниях азотированных образцов при кратковременных нагревах (до 20 минут) до температур 800°С твер- дость азотированного слоя все еще велика. In such an embodiment of the claimed invention, the service life of the sealing plate could be of any desired size, since wire 1 7 can occupy the entire height of the plate h and have nitrided wear-resistant layers with a thickness w to its entire height. It is known from ([7], p. 38) that when testing nitrided samples during short-term heating (up to 20 minutes) to temperatures of 800 ° С, the hardness of the nitrided layer is still high.
В ([6], с.43-44) указывалось, что для штампов применяют азотирование перед закалкой. Температура закалки 100(Н1050°С.  In ([6], pp. 43-44), it was pointed out that nitriding is used for dies before quenching. Quenching temperature 100 (Н1050 ° С.
Следовательно, нагрев до 1050°С не влияет на азотированный слой - тоесть, азотированный слой теплостоек (сохраняет свои высокие износо- стойкие свойства при кратковременном нагреве до 1050°С).  Therefore, heating to 1050 ° C does not affect the nitrided layer — that is, the nitrided layer is heat-resistant (retains its high wear-resistant properties during short-term heating to 1050 ° C).
В ([4], с.216, таблица 6.2) указывалось, что температура литья у литей- ного алюминиевого сплава АЛ25 равна 68(Н730 °С.  In ([4], p.216, table 6.2), it was pointed out that the casting temperature of the cast aluminum alloy AL25 is 68 (Н730 ° С.
Из ([12], с.257; с.268, таблица 19) известно, что прочность литейных алюминиевых сплавов можно повысить термической обработкой (закал- кой), и что закалку литейных алюминиевых сплавов АЛ4 и АЛ9 прово- дят при температуре 535°С.  From ([12], p. 257; p. 268, table 19) it is known that the strength of cast aluminum alloys can be increased by heat treatment (quenching), and that the casting of aluminum cast alloys AL4 and AL9 is carried out at a temperature of 535 ° FROM.
Следовательно, в заявляемом изобретении в процессе литья цилиндра из литейного алюминиевого сплава и в процессе последующей его тер- мической обработки (закалки) свойства азотированных износостойких слоев стальных колец (их высокие износостойкие свойства) полностью сохраняются.  Therefore, in the claimed invention, during the casting of a cylinder made of cast aluminum alloy and during its subsequent heat treatment (hardening), the properties of nitrided wear-resistant layers of steel rings (their high wear-resistant properties) are fully preserved.
Из ([13], с.401 , с.403 и с.410) известно, что температура диффузионной сварки при сварке разнородных металлов составляет 0,5^-0,7 от темпера- туры плавления металла с более низкой температурой плавления. Диф- фузионная сварка может происходить также с расплавляющейся про- слойкой (в качестве которой может выступать фольга из припоя).  From [13], p.401, p.403 and p.410) it is known that the temperature of diffusion welding during welding of dissimilar metals is 0.5 ^ -0.7 of the melting temperature of a metal with a lower melting temperature. Diffusion welding can also occur with a fusible interlayer (which can be a solder foil).
Выше в ([14], с.102) указывалось, что алюминиевые припои имеют температуру плавления 490^-530°С, а температуру пайки - 505^-580°С. Above ([14], p.102), it was indicated that aluminum solders have a melting point of 490 ^ -530 ° С, and the soldering temperature is 505 ^ -580 ° С.
Следовательно, в заявляемом изобретении, при его изготовлении из нескольких деталей методом диффузионной сварки или пайки, свойства азотированных износостойких слоев (их высокие износостойкие свойст- ва) полностью сохраняются. Therefore, in the claimed invention, in its manufacture of several parts by diffusion welding or soldering, properties nitrided wear-resistant layers (their high wear-resistant properties) are fully preserved.
В ([7], с.108) указывалось, что азотированный слой очень хорошо шлифуется.  In ([7], p.108) it was indicated that the nitrided layer is very well polished.
Следовательно, механическая обработка заявляемого изобретения по- сле его азотирования и заливки литейным алюминиевым сплавом не представляет никакой проблемы.  Therefore, the machining of the claimed invention after its nitriding and pouring by cast aluminum alloy does not present any problem.
Из ([10], с.36) известно, что износостойкость хромированных поршне- вых колец в 2-^3 раза выше, чем нехромированных.  From ([10], p. 36) it is known that the wear resistance of chromed piston rings is 2–3 times higher than that of non-chromed ones.
Следовательно, в заявляемом изобретении в качестве износостойких слоев могут использоваться как азотированные поверхности детали (как рассмотрено выше), так и хромированные слои (расположенные по от- ношению к износостойкой поверхности так же, как вышерассмотренные азотированные износостойкие слои).  Therefore, in the claimed invention, both nitrided surfaces of the part (as described above) and chrome plated layers (located with respect to the wear surface in the same way as the above nitrided wear layers) can be used as wear-resistant layers.
В более общем плане, в заявляемом изобретении в качестве износо- стойких слоев могут использоваться любые приемлемые износостойкие слои: азотированные поверхности; хромированные поверхности; по- верхности с нанесенным износостойким керамическим слоем; и другое. При этом, эти износостойкие слои должны быть расположенные по от- ношению к износостойкой поверхности так же, как вышерассмотренные азотированные износостойкие слои.  More generally, in the claimed invention, any suitable wear-resistant layers can be used as wear-resistant layers: nitrided surfaces; chrome surfaces; surfaces with a wear-resistant ceramic layer; and other. At the same time, these wear-resistant layers should be located with respect to the wear-resistant surface in the same way as the above nitrided wear-resistant layers.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, когда у него износостойкая поверхность представляет собой хаотически ориентиро- ванные куски (фрагменты) хромированной или азотированной проволо- ки (или другой формы, например, шарики), залитые литейным алюми- ниевым сплавом (или пластмассой).  An embodiment of the claimed invention is possible when its wear-resistant surface is randomly oriented pieces (fragments) of chrome-plated or nitrided wire (or other shapes, for example, balls), cast in a cast aluminum alloy (or plastic).
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, когда у него износостойкая поверхность представляет собой ткань из хромированной или азотированной (или с иным износостойким покрытием) проволоки, залитая алюминиевым сплавом (или пластмассой). A possible embodiment of the claimed invention, when it has a wear-resistant surface is a fabric made of chrome or nitrided (or with another wear-resistant coating) wire, cast in aluminum alloy (or plastic).
В заявляемом изобретении, когда у него сборочная единица получает- ся методом заливки деталей литейным материалом, в качестве литейно- го материала может использоваться любой его приемлемый тип: метал- лы (например, литейные алюминиевые сплавы - как в рассмотренных на ФИГ.6-Ч0 случаях); пластмассы и другое. Разумеется, тип заливочного материала должен соответствовать условиям эксплуатации заявляемого изобретения.  In the claimed invention, when his assembly unit is obtained by casting parts by casting material, any of its acceptable type can be used as casting material: metals (for example, cast aluminum alloys - as described in FIG. 6-Ch0 cases); plastics and more. Of course, the type of casting material must comply with the operating conditions of the claimed invention.
Возможен вариант исполнения заявляемого изобретения, отличаю- щийся от показанного на ФИГ.4-^-5 тем, что детали выполнены не в виде колец, а в виде круглых пластин. В таком варианте исполнения заявляе- мое изобретение может использоваться, например, в виде ролика в под- шипнике качения.  A possible embodiment of the claimed invention differs from that shown in FIGS. 4 - ^ - 5 in that the parts are not made in the form of rings, but in the form of round plates. In such an embodiment, the claimed invention can be used, for example, in the form of a roller in a rolling bearing.
В заявляемом изобретении деталь, имеющая износостойкую поверх- ность, может иметь любую приемлемую форму: кольца; плоской пла- стины; куска проволоки (или прутка или трубы); и другое.  In the claimed invention, a part having a wear-resistant surface may have any acceptable shape: rings; a flat plate; piece of wire (or bar or pipe); and other.
В заявляемом изобретении в качестве материала детали, имеющей из- носостойкую поверхность, может использоваться любой его приемле- мый тип (сталь (как в рассмотренных выше случаях); чугун: алюминие- вые сплавы; и другое), на которых возможно нанесение износостойких слоев (путем азотирования, хромирования и другое).  In the claimed invention, as the material of a part having a wear-resistant surface, any of its acceptable type can be used (steel (as in the cases considered above); cast iron: aluminum alloys; and others) on which wear-resistant layers can be applied ( by nitriding, chromium plating and more).
В заявляемом изобретении износостойкая поверхность детали или сборочной единицы может иметь любую приемлемую форму (плоскую, цилиндрическую, любую иную приемлемую форму). В заявляемом изо- бретении износостойкий слой может располагаться на поверхности де- тали, которая может иметь любую приемлемую форму (плоскую, ци- линдрическую, любую иную приемлемую форму). Заявляемая деталь (или сборочная единица) может быть использована как в качестве детали трения (как в рассмотренном выше варианте ком- прессионного поршневого кольца), так и в детали качения (например, в варианте ролика, состоящего из нескольких стальных дисков с азотиро- ванными износостойкими слоями, соединенных между собой, например, посредством пайки). In the claimed invention, the wear-resistant surface of the part or assembly unit may have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape). In the claimed invention, the wear-resistant layer can be located on the surface of the part, which can have any acceptable shape (flat, cylindrical, any other acceptable shape). The inventive part (or assembly unit) can be used both as a friction part (both in the compression piston ring variant discussed above) and in a rolling part (for example, in a roller variant consisting of several steel disks with nitrided wear-resistant layers interconnected, for example, by soldering).
Таким образом, в заявляемом изобретении, в варианте детали, обяза- тельным является условие, чтобы износостойкий слой был расположен на поверхности, которая примыкает к износостойкой поверхности (тоесть, износостойкая поверхность и износостойкий слой не должны совпадать между собой), и чтобы хотя бы один край износостойкого слоя выходил на износостойкую поверхность.  Thus, in the claimed invention, in the embodiment of the part, it is imperative that the abrasion resistant layer is located on a surface that is adjacent to the abrasion resistant surface (i.e., the abrasion resistant surface and the abrasion resistant layer must not coincide), and that at least one the edge of the wear-resistant layer exited to the wear-resistant surface.
В заявляемом изобретении, в варианте сборочной единицы, обяза- тельным является условие, чтобы край износостойкого слоя (или слоев) должен выходить на износостойкую поверхность сборочной единицы. Только в этом случае износ износостойкого слоя будет происходить не по его толщине (которая ограничена вполне конкретной величиной) а по его длине (величина которой может быть любой). Только в этом случае можно обеспечить требуемый срок службы (ресурс) износостойкой по- верхности заявляемой детали или сборочной единицы.  In the claimed invention, in the embodiment of the assembly unit, it is mandatory that the edge of the wear-resistant layer (or layers) should extend onto the wear-resistant surface of the assembly unit. Only in this case, wear of the wear-resistant layer will occur not by its thickness (which is limited by a very specific value) but by its length (the value of which can be any). Only in this case can the required service life (resource) of the wear-resistant surface of the claimed part or assembly unit be ensured.
Промышленная применимость Industrial applicability
Заявляемое изобретение может быть использовано в любой области техники, где используются детали или сборочные единицы, имеющие износостойкие поверхности: в ДВС; в компрессорах; в гидравлических машинах; и другое. The claimed invention can be used in any field of technology where parts or assembly units having wear-resistant surfaces are used: in internal combustion engines; in compressors; in hydraulic machines; and other.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Деталь имеет, по меньшей мере одну износостойкую поверхность, являющейся рабочей поверхностью контакта, по меньшей мере одну поверхность, которая примыкает к вышеуказанной износо- стойкой поверхности, по меньшей мере один износостойкий слой, отличающаяся тем, что вышеуказанный износостойкий слой расположен на вышеуказанной поверхности, которая примы- кает к вышеуказанной износостойкой поверхности, при этом, по меньшей мере один из краев вышеуказанного износостойкого слоя выходит на вышеуказанную износостойкую поверхность.  1. The part has at least one wear-resistant surface, which is the working contact surface, at least one surface that is adjacent to the above wear-resistant surface, at least one wear-resistant layer, characterized in that the above wear-resistant layer is located on the above surface which is adjacent to the aforementioned wear-resistant surface, wherein at least one of the edges of the aforementioned wear-resistant layer extends to the aforementioned wear-resistant surface.
2. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде стального компрессионного поршневого кольца двигателя внутреннего сгорания, вышеуказанная износостойкая поверхность представляет собой внешнюю (например, цилиндрическую по форме) поверхность поршневого кольца, которая выполнена с возможностью контакта с внутренней цилиндрической поверхно- стью цилиндра двигателя, вышеуказанная поверхность, на которой расположен износостойкий слой, выполнена плоской и является боковой поверхностью поршневого кольца, выполненная с воз- можностью контакта с боковой гранью проточки поршня.  2. The item according to claim 1, characterized in that it is made in the form of a steel compression piston ring of an internal combustion engine, the above wear-resistant surface is the external (for example, cylindrical in shape) surface of the piston ring, which is made with the possibility of contact with the inner cylindrical surface - by the engine cylinder, the above surface, on which the wear-resistant layer is located, is made flat and is the lateral surface of the piston ring, made with the possibility thu contact with the side face of the groove of the piston.
3. Деталь по п.1, отличающаяся тем, что вышеуказанные износостойкая поверхность и поверхность, на которой расположен износостойкий слой, выполнены плоскими.  3. The item according to claim 1, characterized in that the above wear-resistant surface and the surface on which the wear-resistant layer is located, are made flat.
4. Деталь по любому из п.п.1-3, отличающаяся тем, что в ка- честве вышеуказанного износостойкого слоя использован или азо- тированный слой или хромированный слой. 4. A component according to any one of claims 1 to 3, characterized in that either the nitrided layer or the chrome layer is used as the above wear layer.
5. Деталь по любому из п. п.1-3, отличающаяся тем, что име- ет, по меньшей мере еще одну поверхность, которая примыкает к вышеуказанной износостойкой поверхности, на этой поверхности расположен свой износостойкий слой, при этом, по меньшей мере один из краев вышеуказанного износостойкого слоя выходит на вышеуказанную износостойкую поверхность. 5. A component according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it has at least one more surface that abuts the aforementioned wear-resistant surface, on this surface there is a wear-resistant layer, at least one of the edges of the above wear resistant layer extends to the above wear resistant surface.
6. Деталь по п.5, отличающаяся тем, что в качестве вышеука- занных износостойких слоев использованы или азотированные слои или хромированные слои.  6. A component according to claim 5, characterized in that either nitrided layers or chromium-plated layers are used as the aforementioned wear-resistant layers.
7. Сборочная единица, имеет, по меньшей мере, одну износостойкую поверхность, являющейся рабочей поверхностью контакта, отличающаяся тем, что содержит, по меньшей мере, две детали по п.1, вышеуказанные детали соединены между собой по- средством, или пайки или склейки или сварки или их заливки или металлом или пластмассой таким образом, что края износостой- ких слоев вышеуказанных деталей выходят на вышеуказанную из- носостойкую поверхность сборочной единицы.  7. The assembly unit has at least one wear-resistant surface, which is the working contact surface, characterized in that it contains at least two parts according to claim 1, the above parts are interconnected by means of either soldering or gluing or welding or pouring them either with metal or plastic so that the edges of the wear-resistant layers of the above parts extend onto the above wear-resistant surface of the assembly unit.
8. Сборочная единица по п.7, отличающаяся тем, что выше- указанная износостойкая поверхность сборочной единицы обра- зована вышеуказанными износостойкими поверхностями выше- указанных деталей.  8. The assembly unit according to claim 7, characterized in that the above-mentioned wear-resistant surface of the assembly unit is formed by the above-mentioned wear-resistant surfaces of the above-mentioned parts.
PCT/RU2015/000063 2015-02-04 2015-02-04 Assembly unit and component with a wear-resistant surface WO2016126170A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000063 WO2016126170A1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Assembly unit and component with a wear-resistant surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2015/000063 WO2016126170A1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Assembly unit and component with a wear-resistant surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016126170A1 true WO2016126170A1 (en) 2016-08-11

Family

ID=56564399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000063 WO2016126170A1 (en) 2015-02-04 2015-02-04 Assembly unit and component with a wear-resistant surface

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2016126170A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1399997A (en) * 1972-02-14 1975-07-02 Nippon Piston Ring Co Ltd Piston rings
WO1998025017A1 (en) * 1996-12-05 1998-06-11 Man B & W Diesel A/S A cylinder element, such as a cylinder liner, a piston, a piston skirt or a piston ring, in an internal combustion engine of the diesel type, and a piston ring for such an engine
RU2119108C1 (en) * 1996-06-11 1998-09-20 Игорь Витальевич Севрук Piston sealing member

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1399997A (en) * 1972-02-14 1975-07-02 Nippon Piston Ring Co Ltd Piston rings
RU2119108C1 (en) * 1996-06-11 1998-09-20 Игорь Витальевич Севрук Piston sealing member
WO1998025017A1 (en) * 1996-12-05 1998-06-11 Man B & W Diesel A/S A cylinder element, such as a cylinder liner, a piston, a piston skirt or a piston ring, in an internal combustion engine of the diesel type, and a piston ring for such an engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6136160B2 (en) Cylinder bore inner surface processing method and cylinder structure
Maksarov et al. The formation of surface roughness of piston rings for the purpose of improving the adhesion of wear-resistant coatings
KR20170024018A (en) Piston ring
Takemasu et al. Effect of surface rolling on load bearing capacity of pre-alloyed sintered steel gears with different densities
US20100083791A1 (en) Crank drive
EP3252351A1 (en) Piston ring
CN105171364A (en) Machining method of timing gear of heavy truck automobile engine
CN102152081B (en) Manufacture method of vehicle rocker arm bearing
US7222425B2 (en) Method of forming engine bearing
CN103775605B (en) A kind of method of multiple mounted cam and the manufacture multiple mounted cam
CN110848373A (en) Gear box body of fluid pump, fluid pump and machining method of gear box body
JP6130862B2 (en) Method and tool for increasing the strength of a shaft, in particular a crankshaft
Michalski et al. An experimental study of diesel engine cam and follower wear with particular reference to the properties of the materials
US9719596B2 (en) Piston ring for internal combustion engines with increased fatigue strength, and method for producing same
US9079276B2 (en) Method for producing piston rings
WO2016126170A1 (en) Assembly unit and component with a wear-resistant surface
RU2549275C2 (en) Part having at least one wear-resistant surface and assembly unit containing such part
CN107503857B (en) Piston ring assembly of internal combustion engine
US2624688A (en) Subzero treatment of chromium alloy steel
CN211059337U (en) Gear box body of fluid pump and fluid pump
Eyre Wear characteristics of castings used in internalcombustion engines
US20170130307A1 (en) Alloy composition for thermal spray application
WO2013004018A1 (en) Concrete conveyor pipe and manufacturing method therefor
GB1562455A (en) Process for friction surface of tubular metalli articles such as liners and cylinders
CN106862858B (en) Method for producing a recess in a drive shaft, drive shaft and axial piston machine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15881327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15881327

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1