JPS6240425B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6240425B2 JPS6240425B2 JP54039971A JP3997179A JPS6240425B2 JP S6240425 B2 JPS6240425 B2 JP S6240425B2 JP 54039971 A JP54039971 A JP 54039971A JP 3997179 A JP3997179 A JP 3997179A JP S6240425 B2 JPS6240425 B2 JP S6240425B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylindrical body
- ring
- sprayed
- rings
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
- C23C4/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関用ピストンリングの製法に係
り、更に詳しくは耐摩耗性、耐焼付性が要求され
るシリンダあるいはシリンダライナとのピストン
リングの摺動面に溶射処理を施こす方法に関する
ものである。
り、更に詳しくは耐摩耗性、耐焼付性が要求され
るシリンダあるいはシリンダライナとのピストン
リングの摺動面に溶射処理を施こす方法に関する
ものである。
近年、内燃機関において、性能を向上させる目
的で行なわれる高速回転化、高圧縮化や排気ガス
対策による熱負荷の増大等は、ピストン、ピスト
ンリング、シリンダライナの各摺動部にかかる負
担を増加し、これらに対する要求を益々苛酷なも
のにしている。特にデイーゼル内燃機関において
は、カーボンスーツの発生もあつて、ピストンリ
ングはデイーゼル内燃機関の高速回転化にともな
い耐焼付性、耐摩耗性、耐スカツフイング性が
益々要求されてきている。
的で行なわれる高速回転化、高圧縮化や排気ガス
対策による熱負荷の増大等は、ピストン、ピスト
ンリング、シリンダライナの各摺動部にかかる負
担を増加し、これらに対する要求を益々苛酷なも
のにしている。特にデイーゼル内燃機関において
は、カーボンスーツの発生もあつて、ピストンリ
ングはデイーゼル内燃機関の高速回転化にともな
い耐焼付性、耐摩耗性、耐スカツフイング性が
益々要求されてきている。
従来、これらの機械的特性が改良されたピスト
ンリングとして、シリンダライナに接続する外周
面にクロム（Cr）メツキ又はモリブデン溶射を
施こしたものが知られている。このうち、クロム
メツキを施こしたピストンリングは、耐摩耗性は
良好であるが、相手側のシリンダライナ鋳鉄材と
の耐焼付性がよくないため、焼付、スカツフイン
グを発生し易いという欠点を有している。これら
の理由から、モリブデン溶射やカーバイト、セラ
ミツクの溶射が採用されたり、検討されたりして
いるが、製造にあたり溶射工程で種々の制約があ
ることから、多くの工程を必要とし、コスト高の
一因ともなつている。すなわち、ピストンリング
は、１個づつ溶射するには小さすぎるため、第１
図に示すように多数のピストンリング１，１，
１，…を重ね合せて筒状体１１とし、この筒状体
の外周に溶射したのち、個々のリングに分けると
いう方法が経済的でもあることから従来より行な
われているが、単に筒状体１１の外周に溶射した
のでは、溶射層によつて一体化され個々のリング
に分割できないという問題があつた。そのため従
来は、第２図に示すようにリングの外周中央部に
リング溝２を形成し、このリング溝２内に溶射層
３を形成しているのが実情である。
ンリングとして、シリンダライナに接続する外周
面にクロム（Cr）メツキ又はモリブデン溶射を
施こしたものが知られている。このうち、クロム
メツキを施こしたピストンリングは、耐摩耗性は
良好であるが、相手側のシリンダライナ鋳鉄材と
の耐焼付性がよくないため、焼付、スカツフイン
グを発生し易いという欠点を有している。これら
の理由から、モリブデン溶射やカーバイト、セラ
ミツクの溶射が採用されたり、検討されたりして
いるが、製造にあたり溶射工程で種々の制約があ
ることから、多くの工程を必要とし、コスト高の
一因ともなつている。すなわち、ピストンリング
は、１個づつ溶射するには小さすぎるため、第１
図に示すように多数のピストンリング１，１，
１，…を重ね合せて筒状体１１とし、この筒状体
の外周に溶射したのち、個々のリングに分けると
いう方法が経済的でもあることから従来より行な
われているが、単に筒状体１１の外周に溶射した
のでは、溶射層によつて一体化され個々のリング
に分割できないという問題があつた。そのため従
来は、第２図に示すようにリングの外周中央部に
リング溝２を形成し、このリング溝２内に溶射層
３を形成しているのが実情である。
この従来法は、第１図に示すようにピストンリ
ング１，１…を重ね合せて筒状体１１とした後、
両端の保持具４．４を軸として筒状体１１を回転
させて、第３図Ａに示すようにリング１の１本、
１本に所定のリング溝２を切削加工し、シヨツト
ブラストしたのち、予熱し溶射する（第３図
Ｂ）。このように溶射した面をリング表面の一部
が削り取られるまで（第３図ＢのＸ−Ｘ線まで）
研削加工して筒状体を個々に切離し、溶射リング
を得ている。
ング１，１…を重ね合せて筒状体１１とした後、
両端の保持具４．４を軸として筒状体１１を回転
させて、第３図Ａに示すようにリング１の１本、
１本に所定のリング溝２を切削加工し、シヨツト
ブラストしたのち、予熱し溶射する（第３図
Ｂ）。このように溶射した面をリング表面の一部
が削り取られるまで（第３図ＢのＸ−Ｘ線まで）
研削加工して筒状体を個々に切離し、溶射リング
を得ている。
しかして、上記従来法によるときは、クロムメ
ツキ法に比べて、工程上では溝加工や溶射層の研
削加工などの加工数が増大し、また製品としては
摺動面の減少というマイナス面があり、又コスト
面でもクロムメツキ法に比べ割高になるため、我
が国では特殊な車を除いては、性能、耐久性の点
で有利であるにもかかわらず溶射リングが使用さ
れていないのが実状である。
ツキ法に比べて、工程上では溝加工や溶射層の研
削加工などの加工数が増大し、また製品としては
摺動面の減少というマイナス面があり、又コスト
面でもクロムメツキ法に比べ割高になるため、我
が国では特殊な車を除いては、性能、耐久性の点
で有利であるにもかかわらず溶射リングが使用さ
れていないのが実状である。
本発明は、溶射リングの製造工程においてリン
グの溝加工をすることなく、量産的にしかも低コ
ストで溶射ピストンリングが製造できる新らしい
製法を提供することを目的としている。
グの溝加工をすることなく、量産的にしかも低コ
ストで溶射ピストンリングが製造できる新らしい
製法を提供することを目的としている。
本発明方法は、鋳鉄、鋼母材よりなるリングの
外周面に、必要ならばその両端に0.1〜0.3cの面
取りを行ない、さらに面取り部を含めて外周面に
弗素樹脂（テフロン）、四三酸化鉄などの溶射粒
子が付着しにくい表面処理を施した後、溶射すべ
き部分の表面処理層を除去し、溶射することを特
徴とする。
外周面に、必要ならばその両端に0.1〜0.3cの面
取りを行ない、さらに面取り部を含めて外周面に
弗素樹脂（テフロン）、四三酸化鉄などの溶射粒
子が付着しにくい表面処理を施した後、溶射すべ
き部分の表面処理層を除去し、溶射することを特
徴とする。
本発明において、面取り加工したときは、筒状
体の全外周に表面処理を施し、次に軽度の研削加
工を施すことによつて、面取り部にのみテフロ
ン、四三酸化鉄などの表面処理層が残るため、溶
射時の溶射粒子はこの面取り部には付着せず、ラ
イナとの摺動面にのみ付着するので溶射後の研削
加工による取代は基本的には、溶射による表面粗
さのみを加工するだけでよく、クロムメツキ並の
コストでしかも耐スカツフイング性、耐焼付性の
優れた溶射リングを得ることができる。
体の全外周に表面処理を施し、次に軽度の研削加
工を施すことによつて、面取り部にのみテフロ
ン、四三酸化鉄などの表面処理層が残るため、溶
射時の溶射粒子はこの面取り部には付着せず、ラ
イナとの摺動面にのみ付着するので溶射後の研削
加工による取代は基本的には、溶射による表面粗
さのみを加工するだけでよく、クロムメツキ並の
コストでしかも耐スカツフイング性、耐焼付性の
優れた溶射リングを得ることができる。
なお、四三酸化鉄皮膜を形成するような場合に
は、面取り加工をせず従来の溝に相当する部分の
四三酸化鉄皮膜を除去するだけでよい。
は、面取り加工をせず従来の溝に相当する部分の
四三酸化鉄皮膜を除去するだけでよい。
次に本発明の一例を第４図Ａ〜Ｅにしたがつて
説明する。
説明する。
まず、第４図Ａに示すように外周面両端に面取
り５を行なつたピストンリング１を重ね合せて筒
状体（マンドレル）１１にした後、テフロン又は
四三酸化鉄などの溶射粒子の付着し難い表面処理
層６を形成し（第４図Ｂ）、次に外周面のみを研
削加工して溶射すべきリング表面を露出させると
ともに所定の寸法に仕上げた後（第４図Ｃ）、予
熱し、溶射を行なう（第４図Ｄ）。その後溶射面
を仕上げ研削して目的とするリングを得る。
り５を行なつたピストンリング１を重ね合せて筒
状体（マンドレル）１１にした後、テフロン又は
四三酸化鉄などの溶射粒子の付着し難い表面処理
層６を形成し（第４図Ｂ）、次に外周面のみを研
削加工して溶射すべきリング表面を露出させると
ともに所定の寸法に仕上げた後（第４図Ｃ）、予
熱し、溶射を行なう（第４図Ｄ）。その後溶射面
を仕上げ研削して目的とするリングを得る。
溶射は、外周面の溶射皮膜が母材の材料と密着
性が劣る場合は、下地溶射として密着性、耐熱性
の優れた金属材料の溶射を施し、しかる後耐摩耗
性、耐焼付性、耐スカツフイング性の優れた溶射
皮膜を外周面に形成させるとよい。
性が劣る場合は、下地溶射として密着性、耐熱性
の優れた金属材料の溶射を施し、しかる後耐摩耗
性、耐焼付性、耐スカツフイング性の優れた溶射
皮膜を外周面に形成させるとよい。
又、テフロン等のコーデイング処理は、工程に
よつては筒状体とする前でも後でもよい。
よつては筒状体とする前でも後でもよい。
溶射皮膜の厚さを0.2mm以上とした製品リング
を得る場合には、従来法ではリング溝は加工取代
を見込んで0.25〜0.3mmにする必要があり、その
溶射厚さは0.25以上必要となる。このとき溶射皮
膜は第３図Ｂに示した様にリング溝以外にも付着
するため、溶射後の研削加工取代は溶射層の厚さ
0.25〜0.3mmとリングの加工取代0.05〜0.1mmを合
せた0.3〜0.4mmとなり、研削加工に手間がかか
る。一方、本発明によれば0.25〜0.3mmの溶射
で、その加工取代は0.05〜0.10mmですむことにな
り、従来の加工取代の1/4以下となり研削加工を
大巾に節減できる。
を得る場合には、従来法ではリング溝は加工取代
を見込んで0.25〜0.3mmにする必要があり、その
溶射厚さは0.25以上必要となる。このとき溶射皮
膜は第３図Ｂに示した様にリング溝以外にも付着
するため、溶射後の研削加工取代は溶射層の厚さ
0.25〜0.3mmとリングの加工取代0.05〜0.1mmを合
せた0.3〜0.4mmとなり、研削加工に手間がかか
る。一方、本発明によれば0.25〜0.3mmの溶射
で、その加工取代は0.05〜0.10mmですむことにな
り、従来の加工取代の1/4以下となり研削加工を
大巾に節減できる。
以下本発明を実施例によつて更に詳細に説明す
る。
る。
実施例 １
第４図Ａに示すように外周面端部に面取り５を
した断面形状を持つ球状黒鉛鋳鉄製のピストンリ
ング母材１を複数個準備し、これらを重ね合せて
筒状体１１にし、その筒状体１１を軸線のまわり
に回転させながらテフロンコーテイングし、コー
テイング後、リング外周面を研削加工して溶射皮
膜厚さを見込んだ所定の寸法に加工し、リング外
周端面５にのみテフロンコートの表面処理層６が
残された筒状体を得る。次にこの筒状体を回転さ
せながら予熱し、NiAlの下地溶射を厚さ20〜60
μ施し、さらに63.3Cr−6.6C−1.9Si−0.02P−
0.04S−残部Feからなる合金粉末をプラズマ溶射
によつて研削加工取代を見込んだ所定の厚さまで
コーデイングし、外周面を円筒研削盤によつて研
削加工し、製品寸法に仕上げてピストンリングを
完成した。
した断面形状を持つ球状黒鉛鋳鉄製のピストンリ
ング母材１を複数個準備し、これらを重ね合せて
筒状体１１にし、その筒状体１１を軸線のまわり
に回転させながらテフロンコーテイングし、コー
テイング後、リング外周面を研削加工して溶射皮
膜厚さを見込んだ所定の寸法に加工し、リング外
周端面５にのみテフロンコートの表面処理層６が
残された筒状体を得る。次にこの筒状体を回転さ
せながら予熱し、NiAlの下地溶射を厚さ20〜60
μ施し、さらに63.3Cr−6.6C−1.9Si−0.02P−
0.04S−残部Feからなる合金粉末をプラズマ溶射
によつて研削加工取代を見込んだ所定の厚さまで
コーデイングし、外周面を円筒研削盤によつて研
削加工し、製品寸法に仕上げてピストンリングを
完成した。
このピストンリングの製品寸法および溶射条件
は下記の通りである。
は下記の通りである。
ピストンリングの呼び径90mm、厚さ３mm、巾
2.5mm、外周面取り0.2c、溶射皮膜厚さ0.20〜0.25
mmプラズマ溶射は米国METCO社“3MB”に同社
のGHノズルおよび２番パウダポートを取付け下
記の条件で行つた。
2.5mm、外周面取り0.2c、溶射皮膜厚さ0.20〜0.25
mmプラズマ溶射は米国METCO社“3MB”に同社
のGHノズルおよび２番パウダポートを取付け下
記の条件で行つた。
Arガス流量 80SCFH
H2ガス流量 15SCFH
アーク電流 450〜500Amp
ピストンリング筒状体の回転数 200〜500rpm
溶射ガン送り速度 0.8〜2.0ｍ／分
粉末供給量 40ｇ／分
参考例
実施例１と同様にしてピストンリングの筒状体
を作り、これにテフロンコーテイングしない状態
で、NiAlの下地溶射、続いて実施例１で用いた
Cr−Fe系合金粉末を溶射し、同様を研削加工し
たが、リング外周の両端面取り部に溶射皮膜が付
着し、リングを１本づつに切り離すことができな
かつた。
を作り、これにテフロンコーテイングしない状態
で、NiAlの下地溶射、続いて実施例１で用いた
Cr−Fe系合金粉末を溶射し、同様を研削加工し
たが、リング外周の両端面取り部に溶射皮膜が付
着し、リングを１本づつに切り離すことができな
かつた。
実施例 ２
実施例１のテフロンコーテイングの代りにピス
トンリングの表面に四三酸化鉄を生成させる水蒸
気処理を施したのち、以下実施例１と同様に
NiAlの下地溶射に続いてCr−Fe系合金の溶射を
施し、研削加工して所定のピストンリングを得
た。
トンリングの表面に四三酸化鉄を生成させる水蒸
気処理を施したのち、以下実施例１と同様に
NiAlの下地溶射に続いてCr−Fe系合金の溶射を
施し、研削加工して所定のピストンリングを得
た。
第１図はピストンリング筒状体の側面図、第２
図は従来法によるピストンリングの一部欠損斜視
図、第３図Ａ，Ｂは従来法を説明するための筒状
体の要部ａの断面図、第４図Ａ〜Ｅは本発明方法
を説明するための筒状体の要部ａの断面図を表わ
す。 図中、１……ピストンリング母材、１１……ピ
ストンリング筒状体、２……溝、３……溶射層、
５……面取り、６……表面処理層。
図は従来法によるピストンリングの一部欠損斜視
図、第３図Ａ，Ｂは従来法を説明するための筒状
体の要部ａの断面図、第４図Ａ〜Ｅは本発明方法
を説明するための筒状体の要部ａの断面図を表わ
す。 図中、１……ピストンリング母材、１１……ピ
ストンリング筒状体、２……溝、３……溶射層、
５……面取り、６……表面処理層。
Claims (1)
- １ 多数のピストンリングを重ねて筒状体とし、
該筒状体の全外周面に溶射粒子が付着しにくい表
面処理を施したのち、該筒状体の溶射すべき部分
の表面処理層を機械加工等により除去して、金属
またはセラミツクを溶射することを特徴とする溶
射ピストンリングの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3997179A JPS55134167A (en) | 1979-04-03 | 1979-04-03 | Manufacture of piston ring by spray process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3997179A JPS55134167A (en) | 1979-04-03 | 1979-04-03 | Manufacture of piston ring by spray process |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55134167A JPS55134167A (en) | 1980-10-18 |
| JPS6240425B2 true JPS6240425B2 (ja) | 1987-08-28 |
Family
ID=12567833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3997179A Granted JPS55134167A (en) | 1979-04-03 | 1979-04-03 | Manufacture of piston ring by spray process |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55134167A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100655366B1 (ko) * | 2005-07-04 | 2006-12-08 | 한국과학기술연구원 | 내열, 내마모, 저마찰 특성을 가지는 코팅제 및 이의코팅방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5322130A (en) * | 1976-08-12 | 1978-03-01 | Sumitomo Chemical Co | Masking method for plasma metallization |
-
1979
- 1979-04-03 JP JP3997179A patent/JPS55134167A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55134167A (en) | 1980-10-18 |
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