JPH0693409A - ピストンリングの溶射被膜の形成方法 - Google Patents

ピストンリングの溶射被膜の形成方法

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JPH0693409A
JPH0693409A JP4361610A JP36161092A JPH0693409A JP H0693409 A JPH0693409 A JP H0693409A JP 4361610 A JP4361610 A JP 4361610A JP 36161092 A JP36161092 A JP 36161092A JP H0693409 A JPH0693409 A JP H0693409A
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piston ring
coating
base structure
spraying
molybdenum
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JP4361610A
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Jan Vatavuk
ジヤン・バタブク
Jose R Z Neto
ジヨセ・ロベルト・ザリ・ネツト
Marcos R Piccili
マルコス・エレ・ピツシーリ
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Marelli Cofap do Brasil Ltda
Original Assignee
COFAP Companhia Fabricadora de Pecas Ltda
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピストンリングの溶射被膜の形成方法を提供
する。 【構成】 複数のピストンヘッド（１）の外側接触面が
円筒状表面を形成するように、複数のピストンヘッドを
互いに相対的にずらした状態で基礎構造（２）に装着す
る初期段階を含むピストンリングの溶射被膜の形成方法
であって、方法が更に、基礎構造（２）の前記円筒状表
面の全範囲に、少なくとも１つのモリブデン供給ワイヤ
（４）と少なくとも１つのより軟質の材料から成る金属
結合材料供給ワイヤとから供給され且つ酸素アセチレン
トーチによって溶融された溶滴材料を強制気体流によっ
て徐々に且つ連続的に噴霧する段階を含み、溶滴材料の
約３０〜６０％がモリブデンから成り溶滴材料の残りの
％が結合材料から成る一体的被膜が形成され、噴霧中に
噴霧点が円筒状表面全体にわたって螺旋状に移動するよ
うに、前記円筒状表面をその幾何学軸の回りで回転運動
させことを特徴とするピストンリングの溶射被膜形成方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の材料を使用で
き、処理コストが廉く、更に、変質しない平均被膜特性
を維持し得るピストンリングの溶射被膜の形成方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】公知のピストンリングの溶射被膜の形成
方法は、純度９９.９％のモリブデン供給ワイヤを使用
し、これを酸素トーチ及びアセチレントーチによって溶
融する。この方法では、溶融モリブデンの溶滴を、到着
する溶滴の温度に比べて比較的低温のピストンリングの
外側接触面に噴霧する。推進剤として圧縮空気が使用さ
れる。溶滴とピストンリングの外側接触面との間の付着
力は、凝固中の溶滴の高い収縮力の結果として前記外側
接触面の凹凸部に前記溶滴が凝結することによって得ら
れる機械的付着力である。
【０００３】この方法はモリブデンだけを使用するので
コストが高い。しかも、被膜を構成する複数の連続層が
酸化物に富む界面を介して結合しているので、得られる
被膜が脆性である。このため、ピストンリングに機械的
応力が作用したときに、被膜が割れたり欠けたりし易
い。モリブデン被膜の結合性は、燃焼室の近傍における
ピストンリングの高い作動温度の影響も受ける。その主
な理由は、モリブデンの熱膨張率と鉄合金の基材金属の
熱膨張率とにかなりの差があるので、応力下に割れが生
じ易いからである。
【０００４】更に、ワイヤを使用する噴霧被膜形成方法
は、種々の材料の組合わせの使用適性がほとんどない。
【０００５】別の公知の方法では、複数の材料の組合わ
せを使用することが可能な粉末噴霧を使用している。し
かしながらこの方法は、特にプラズマアークによって噴
霧を行なう場合には、極めてコスト高になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、大きい機械的応力下に割れたり欠けたりし難い被膜
を低コストで形成し得るピストンリングの溶射被膜の形
成方法を提供することである。
【０００７】本発明の別の目的は、種々の材料の組合わ
せの使用適性を有しており、従って種々の特性に適した
組成を与えることが可能なピストンリングの溶射被膜の
形成方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
ごとき目的は、複数のピストンヘッドの外側接触面が円
筒状表面を形成するように、複数のピストンヘッドを互
いに相対的にずらした状態で基礎構造に装着する初期段
階を含み、基礎構造の前記円筒状表面の全範囲に、少な
くとも１つのモリブデン供給ワイヤと少なくとも１つの
より軟質の材料から成る金属結合材料供給ワイヤとから
供給され且つ酸素アセチレントーチによって溶融された
溶滴材料を強制気体流によって徐々に且つ連続的に噴霧
する段階を含み、溶滴材料の約３０〜６０％がモリブデ
ンから成り、溶滴材料の残りの％が結合材料から成り、
前記噴霧段階で溶滴材料によって前記円筒状表面に少な
くとも１つの層から成る一体的被膜を形成させるピスト
ンリングの溶射被膜形成方法によって達成される。
【０００９】
【実施例】本発明を図面に基づいて以下に説明する。
【００１０】本発明によれば、往復動ピストンＰに装着
され燃焼中にシリンダＣの内壁の近傍で作動するピスト
ンリング１が提供される。ピストンリング１の各々は、
外側接触面１ａを有しており、この外側接触面１ａは、
燃焼サイクル中の高温及び高圧の作用下のピストンリン
グ１を保護するための付着防止性及び摩耗防止性の被膜
を備えている。本発明の１つの実施態様によれば、ピス
トンリング１の外側接触面１ａを作製するために、ま
ず、各ピストンリング１を機械加工することによってピ
ストンリング１の円周面の中央部に環状表面溝を設け
る。次いで、ピストンリング１の外側接触面１ａの直径
が元の値に戻るまでこの溝に被膜材料を充填する。
【００１１】本発明の別の実施態様によれば、ピストン
リング１の外側接触面の外側に設ける被膜層は、最終機
械加工後に得られる被膜の厚みがリングの基準環幅の２
〜７％になるようにする。
【００１２】図２に示すように、複数のピストンリング
１はボルト及びナットのような保持手段を介して基礎構
造２の全長に装着固定されている。これらのピストンリ
ングは互いに相対的にずれないように位置保持されてい
る。ピストンリングは更に、装着されたリングの中心を
通り且つ基礎構造２の幾何学軸と一致する回転軸の回り
で回転運動し、同時に前記幾何学軸に沿って並進運動す
る円筒状表面を形成するように配列されている。２つの
ガスサイフォン３が上記基礎構造２からある程度離間し
て配備されており、このガスサイフォンの入口ａ及びｂ
は、本発明の噴霧方法に使用する化学的成分を溶融させ
る火炎を形成するための酸素及びアセチレンを夫々受容
する。酸素及びアセチレンはガスサイフォン３に同時に
供給され、ガスサイフォン３の各々は、火炎中の酸素と
アセチレンとの割合を変化させることによって火炎を調
節できるようになっている。
【００１３】各サイフォン３は、上記のごとく供給され
る火炎形成用ガスを受容するほかに、第３の入口ｃ及び
第４の入口ｄの夫々に、溶融して前記ピストンリング１
の被膜形成に使用されるべき化学的成分、及び、溶融し
た各化学的成分の溶滴を各サイフォン３の出口ｓから基
礎構造２の円筒状表面の外側接触面に連行する圧縮空気
を受容する。
【００１４】本発明の好ましい実施態様においては、ロ
ール４の形態を夫々が有する２種類の化学的成分をサイ
フォン３を介して同時溶射することによって被膜を形成
させる。２種類の化学的成分は勿論種類の異なる物質で
あるが等しい濃度を有している。
【００１５】好ましくは、一方の被膜形成用化学的成分
は、耐摩耗性及び耐焼付き性の被膜を与えるために有効
なモリブデンであり、これを純度９９.９％という条件
で使用する。他方の成分はステンレススチールである。
モリブデンよりも低い硬度を有するこの物質の機能は、
モリブデンをピストンリング１の外側接触面に金属結合
させること及び被膜の複数の層が積層されたときに層間
の結合性をよくすることである。使用される材料の供給
ワイヤ毎に、供給ワイヤを構成する各元素の融点に従っ
て適正な酸素対アセチレン比を与えることによって酸素
アセチレン火炎を個々に調節する。
【００１６】低い融点を有するステンレススチールは、
金属結合を改善し、機械的応力下の被膜の耐割れ性を強
化し、ピストンリング１の基材金属に対する被膜の付着
性を向上させ、また、噴霧される粒子の凝集性を向上さ
せる。
【００１７】基材金属に対する被膜の付着力は主として
金属結合である。モリブデン溶滴はピストンリングの外
側接触面に向かって噴霧され、低温の該接触面に到着
し、基礎金属の面ずり処理によって予め与えられた凹凸
部にトラップされて凝固する。
【００１８】本発明によれば、ピストンリングの外側接
触面１ａに対するモリブデンの付着性を改善し、燃焼室
の近傍でピストンリング１が高温作動するときの割れ及
び欠けに対する耐性を与えるために、合金、この場合に
はモリブデン及びステンレススチールの化学的冶金学的
合金を使用することによって被膜が得られる。
【００１９】前記に特定したような環状幅を有するモリ
ブデン／ステンレススチール混合物から成る均質連続被
膜が基礎構造２の各ピストンリング１の外側接触面１ａ
に形成されるまで、基礎構造２の所定回数の運動サイク
ルを維持しながら噴霧を継続する。
【００２０】本発明によれば、ガスサイフォン３に対し
て、従って噴霧によって溶融された溶滴に対して基礎構
造２を回転運動及び並進運動させることによって前記基
礎構造２の円筒状表面に螺旋状通路を形成させ、基礎構
造２の全範囲にわたって噴霧点を長手方向に移動させな
がらモリブデンとステンレススチールとを同時噴霧する
ことによって被膜を形成させる。
【００２１】ステンレススチールは、各ピストンリング
１の外側接触面１ａの基材金属に対するモリブデンの付
着性を確保し、同時にモリブデン溶滴を互いに結合させ
る。材料供給ワイヤロール４の各々は、被膜形成に使用
される各化学的成分の混合物に必要な濃度に応じた供給
速度で夫々のサイフォン３に供給する。
【００２２】更に、基礎構造２の回転速度は、ガスサイ
フォン３に材料を供給するワイヤロール４の回転速度と
の釣合を維持している。各ワイヤロール４の回転速度と
基礎構造２の回転速度との相対速度は零でもよい。
【００２３】円筒状表面に対するモリブデン／ステンレ
ススチール合金の噴霧の終了後に、各ピストンリング１
の外側接触面１ａを機械加工してその作業プロフィルを
仕上げる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シリンダ内部で作動するピストンリングを備え
たピストンの長手方向部分断面図であり、気体の圧力を
矢印で示し、１つのピストンリングの拡大詳細部によっ
て外側接触面の被膜をより明らかに示している説明図で
ある。
【図２】本発明方法の噴霧方法を材料供給ワイヤを使用
しながら実施中のピストンリングの概略図である。
【図３】外側接触面に被膜を備えたピストンリングの一
部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１ ピストンリング １ａ 外側接触面 ２ 基礎構造 ３ ガスサイフォン ４ ワイヤロール
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１月２５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】本発明の別の実施態様によれば、被膜層
は、外側接触面１ａの外側に設けられ、これにより、最
終機械加工後に得られる被膜の厚みがリングの基準環幅
の２〜７％になるのに充分な環幅を有する被膜層が得ら
れるまで、被膜が付される部分の直径を増大させる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】更に、基礎構造２の回転速度は、ガスサイ
フォン３に材料を供給する供給ワイヤロール４の回転速
度との釣合を維持している。ワイヤロール４は、被膜の
数及び各被膜層の環幅に従って、各ピストンリング１の
外部接触面１ａに溶着される。各ワイヤロール４の回転
速度に対する基礎構造２に対する回転速度は相対的に、
例えば零でもよい。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年６月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
フロントページの続き (72)発明者 ジヨセ・ロベルト・ザリ・ネツト ブラジル国、サン・パウロ、サント・アン ドレ、アベニユ・アレキサンドレ・デ・グ スマオ、1395 (72)発明者 マルコス・エレ・ピツシーリ ブラジル国、サン・パウロ、サン・パウ ロ、ルア・グアラレマ、707、アパルトメ ント・93

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のピストンヘッドの外側接触面が円
    筒状表面を形成するように、複数のピストンヘッドを互
    いに相対的にずらした状態で基礎構造に装着する初期段
    階を含むピストンリングの溶射被膜の形成方法であっ
    て、方法が更に、基礎構造の前記円筒状表面の全範囲
    に、少なくとも１つのモリブデン供給ワイヤと少なくと
    も１つのより軟質の材料から成る金属結合材料供給ワイ
    ヤとから供給され且つ酸素アセチレントーチによって溶
    融された溶滴材料を強制気体流によって徐々に且つ連続
    的に噴霧する段階を含み、溶滴材料の約３０〜６０％が
    モリブデンから成り、溶滴材料の残りの％が結合材料か
    ら成り、前記噴霧段階で溶滴材料によって前記円筒状表
    面に少なくとも１つの層から成る一体的被膜を形成する
    ために、噴霧中に噴霧点が円筒状表面全体にわたって螺
    旋状に移動するように、前記円筒状表面をその幾何学軸
    の回りで回転運動させ同時に同じ幾何学軸の回りで並進
    運動させることを特徴とするピストンリングの溶射被膜
    の形成方法。
  2. 【請求項２】 金属結合材料がステンレススチールであ
    ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 溶滴材料が実質的に等しい部のモリブデ
    ン及びステンレススチールから成ることを特徴とする請
    求項２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記ピストンリングの外側接触面の被膜
    の仕上げ厚みがリングの環幅の２〜７％に相当すること
    を特徴とする請求項３に記載の方法。
JP4361610A 1992-01-03 1992-12-28 ピストンリングの溶射被膜の形成方法 Pending JPH0693409A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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BR9200089 1992-01-03
BR929200089A BR9200089A (pt) 1992-01-03 1992-01-03 Processo de revestimento de aneis de pistao por aspersao termica

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ID=4053529

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