Поршневое кольцо

 

Использование: для уплотнения двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения: на упругое металлическое кольцо 1 нанесено покрытие из нескольких слоев с наружным приработочным слоем 6 из металла . Покрытие выполнено из внутреннего металлического адгезионного подслоя 2 и следующих за ним чередующихся слоев 3, 4 пористой керамики и пластичного металла. В качестве пористой керамики использован нитрид титана, а в качестве пластичного металла -титан. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s F 16 J 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4849726/29 (22) 10.07.90 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Тульский политехнический институт и

Тульский машиностроительный завод им.

B.М.Рябикова (72) А,А.Воеводин, B.Â.ËþáèìoB, В.М.Романов, Ю.С.Тимофеев и М.Я.Чмир (53) 62-762(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1546688, кл. F 16 J 9/22, 1988, (54) ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО

ЫЛ 1742559 А1 (57) Использование: для уплотнения двигателей внутреннего сгорания. Сущность изобретения; на упругое металлическое кольцо

1 нанесено покрытие из нескольких слоев с наружным приработочным слоем 6 из металла. Покрытие выполнено из внутреннего металлического адгезионного подслоя 2 и следующих за ним чередующихся слоев 3, 4 пористой керамики и пластичного металла, В качестве пористой керамики использован нитрид титана, а в качестве пластичного металла — титан. 1 з.п. ф-.лы, 1 ил., 1 табл.

1742559

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение надежности поршневого кольца, На чертеже изображено кольцо, разрез.

Кольцо выполнено с покрытием, нанесенным на распорное металлическое кольцо 1, первый слой которого — адгезионный подслой 2. Толщиной 0,1-0,5 МКМ. Далее следуют слой 3 из пористой керамики толщиной 1 — 3 мкм с размерами пор 50-100 А, слой 4 из пластичного металла толщиной

1,0-1,5 мкм с плотной структурой, второй слой 5 из пористой керамики, аналогичный слою 3 и металлический приработочный слой 6 толщиной 3 мкм. Число керамических и металлических слоев может быть увеличено до количества, обеспечивающего необходимую толщину покрытия и может быть от 4 до 8, В качестве пористой керамики может быть использован нитрид титана (ТЧ), а плас тичного металла — титан (Ti).

Кольцо работает следующим образом.

B течение первых циклов работы двигателя интенсивно изнашивается слой 6, в результате чего происходит притирка кольца к поверхности цилиндра с минимальным износом цилиндра. При работе двигателя металл из слоев 4 и 6 затекает в поры слоев 3 и 5 под действием механических и тепловых напряжений. По мере износа слоев 3 и 5 металл из пор покрытия попадает на рабочую поверхность цилиндра и выполняет роль противозадирной смазки в периоды работы поршневой пары в условиях сухого трения. Подслой 2 рассредотачивает сдвиговые усилия на границе кольца 1 и слоя 3 керамики, возникающие в процессе работы пары трения, и предотвращает развитие межграничной трещины;

Пример. При изготовлении поршневых колец со слоями из TiN u Ti материалом распорных колец был специальный чугун с

/ составом: Собщ 36 — 3,9, Ссе 0,55-0,8; Sl

2,5 — 2,9; Мп 0,5 — 0,7; P 0,3 — 0,7; S < 0,07; Cr

0,12-0,25; Ni 0,6 — 0,15, Мо 0,15-0,35, Tl до

0,1, Си следы, остальное Fe.

Покрытие состояло из четырех основных слоев и одного адгезионного подслоя.

Адгезионный подслой создавали путем ускорения ионов титана Tl в направлении поверхности колец с плавным снижением отрицательного смещающего потенциала на них от 1700 до 100 В в течении 5 мин и переходом от внедрения атомов Ti и к их осаждению на поверхности распорного кольца. Пористый керамический слой TiN толщиной 3 мкм осаждался при режимах осаждения приведенных в таблице.

Режимы обеспечивают свободный рост отдельных столбчатых кристаллитов. При этом кристаллиты износостойкого слоя росли направлено от подложки к поверхности и между ними образовывались вытянутые по толщине слоя поры размером 100А, в сечении, параллельном поверхности, Затем осаждался промежуточный металлический слой из титана Ti с плотной структурой толщины 1 мкм. После чего наносился второй износостойкий слой по составу, структуре и толщине аналогичный первому. По окончании наносился приработочный слой из титана Ti толщиной 3 мкм (см. таблицу). Суммарная толщина пористого износостойкого слоя составляла 6 мкм.

Микротвердость износостойких слоев при нагрузке 100 г составляла 2400 кг/мм, промежуточных слоев 600 кг/мм, приработочного слоя 700 кг/мм .

Изобретение позволяет снизить износ поверхностей и снижает вероятность заклинивания поршневой пары при работе цилиндров в условиях недостатка или отсутствия смазки.

Формула изоретения

1. Поршневое кольцо, содержащее нанесенное на упругое металлическое кольцо покрытие из нескольких слоев, наружный приработочный слой которого выполнен из металла, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности поршневого кольца, покрытие выполнено из внутреннего металлического адгезионного подслоя и следующих за ним чередующихся слоев пористой керамики и пластичного металла.

2. Кольцо по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве пористой керамики использован нитрид титана, а пластичного металла — титан.

1742559

Составитель А.Бельцова

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор M.Áëàíàð

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2273 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5