用於製造活塞環的方法

2023-10-26 21:15:17 1

專利名稱：用於製造活塞環的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於製造活塞環的方法。
背景技術：
活塞環通常由鑄鐵、鑄鋼或鋼線材製成。此外，目前還使用以鍍有鉻層的有腔環的形式的帶有所謂的自銳性刮汙稜邊的活塞環。DE102007007961A1公開了一種活塞環，包括基體，該基體具有基本上環繞的工作面、上側面和下側面以及內圓周面，其中工作面的至少通到下側面的過渡區域設有< 0.1mm的稜邊，並且工作面至少設有< IOmm的PVD覆蓋層。DE10359802B3公開了一種活塞環及其製造方法。該活塞環包括設有工作面輪廓的工作面以及上側面和下側面，其中至少工作面設有噴鍍層，使得工作面的局部區域設有可去除的覆蓋部，從而在形成噴鍍層和去除覆蓋部之後在工作面和至少一個側面之間形成基本上尖稜形的工作稜邊。

發明內容
本發明所基於的任務是提供一種用於製造設有PVD層的活塞環的可替代方法，該活塞環相對於現有技術具有改善的刮汙效果。該任務通過一種用於製造活塞環的方法實現，其中，金屬基體至少包括徑向外側的工作面、徑向內側的圓周面以及在其間延伸的上側面和下側面並在構造成大致圓柱形的工作面的區域中設有規定的錐度，至少為所述工作面設置至少一個耐磨層，並且將所述至少一個耐磨層的構成刮汙稜邊的區域至少局部切除成大致圓柱形的、具有可預定的寬度的環岸。根據本發明方法的有利的擴展方案由關於該方法的從屬權利要求給出。此外，提供一種設有自銳性刮汙稜邊的壓縮活塞環，其根據本發明的方法製造。藉助根據本發明的方法、即在工作面的與所述至少一個耐磨層作用連接的區域中形成規定的錐度，可改善活塞環、尤其是壓縮活塞環的刮汙效果，使得形成自銳性刮汙稜邊(功能稜邊)，其沒有折斷的危險。根據活塞環的應用領域，可以有益的是，工作面設有所謂的多層系統。這種系統例如在DE102006046915B3中被說明。 有利的是，環工作面的錐度以機械方式被安設到工作面中。根據本發明的進一步的構思，在圓柱形加工之後露出的環岸寬度在0.05與
0.45mm 之間。在鍍層之前，將適宜形成的例如30與120分之間的工作面錐度安設到待製造的工作面中，其中該過程與環材料無關。在鑄鐵活塞環中，刮汙稜邊可以是尖稜形(90° )的，或根據需要被倒圓為直至
0.1mm的半徑。
在鋼環中，刮汙稜邊的區域可實施成滲氮或非滲氮的。在非滲氮的實施結構中，刮汙稜邊可構造成尖稜形(90° )的。在滲氮的鋼環實施結構中，根據需要可給出如下環實施結構:-刮汙稜邊具有〈0.1mm的徑向縮入，鋼環岸和工作面被滲氮，在此在PVD覆蓋層下面沒有滲氮層。-刮汙稜邊具有〈0.15mm的斜面，鋼環岸和工作面被滲氮，在此情況下在PVD覆蓋層下面保留滲氮層。因此可根據材料和應用情況來製造活塞環、尤其是壓縮活塞環，其設有至少一個耐磨層、優選PVD層。如果PVD層已被看作覆蓋層，則該PVD層在刮汙稜邊的區域中被大致圓柱形地切除直至基底材料，從而形成具有可預定的寬度的環岸。如果設置多個耐磨層，則PVD覆蓋層可被磨除直至工作面的基底材料或僅被這樣磨除，使得保留PVD覆蓋層下面的至少一個耐磨層(例如滲氮層)。兩種實施方式的共同點在於:在任何情況下，在尖稜形的、倒圓的或設有斜面的刮汙稜邊的區域中形成具有規定的寬度的環岸。


下面藉助附圖中的實施例說明本發明技術方案。附圖如下:圖1為用於製造活塞環的視圖；圖2根據本發明的方法製造的活塞環的不同實施方式的視圖；圖3為至少局部滲氮的且設有PVD覆蓋層的活塞環的視圖。
具體實施例方式圖1包括三個圖。上面的圖示出活塞環基體I的放大圖，如圖所示，該活塞環基體首先具有矩形形狀。該橫截面輪廓公開了如下活塞環區域:下側面2、上側面3、內圓周面4以及工作面5。為了產生尖稜形的刮汙稜邊6(功能稜邊)，在工作面5的可預定的高度h上以機械方式將工作面錐度5』(例如100分)安設到工作面5中。在接下來的圖中可以看到基體1，但該基體在此設有PVD覆蓋層7，該PVD覆蓋層對應於預定的工作面輪廓5』沉積在工作面5上。圖1的下面的圖示出:為了形成具有預定寬度h』的環岸8，PVD覆蓋層7被磨除直至工作面5的基底材料。通過這種方式的加工形成尖稜形的刮汙稜邊6，該刮汙稜邊由於距PVD覆蓋層7規定的距離h』而沒有折斷的危險並且在運行狀態下自銳。在圖1中示出:PVD層7同時作為唯一的耐磨層構成覆蓋層。圖2也示出三個圖，其中上面的圖示出完成的根據圖1下面的圖的活塞環I』。在此環岸8的寬度被給定為0.05至0.45mm。根據活塞環I』的材料選擇，可以有利的是，在活塞環I』的刮汙稜邊6的區域中設置半徑或倒稜(斜面)。中間的圖示出活塞環I』在刮汙稜邊6的區域中具有最大0.1mm的半徑。在圖2的下面的圖中可以看到倒稜/斜面，其以一個角度延伸到下側面2中。環岸寬度在此最多減小0.15mm。在鋼活塞環中，刮汙稜邊6可實施成滲氮或非滲氮的，其中在非滲氮的實施結構中更加有利的是，刮汙稜邊6構造為尖稜形(90° )的，如在圖2的上面的圖所示。圖3也包括三個圖，其輪廓對應於圖2的各圖。與圖2的區別在於，在施加PVD覆蓋層7之前，環岸8和工作面5被滲氮。在此情況下，PVD層7的磨除過程應這樣進行，使得保留環岸側的滲氮層9。在滲氮的鋼環實施結構中，可設定刮汙稜邊6的在圖3的其餘圖中所示的改進方案。在此，在施加PVD覆蓋層7之前，不僅側面2和3以及工作面5而且內圓周面都被滲氮。在切除在環岸8的區域中的PVD覆蓋層7之後，不保留在PVD覆蓋層7下面的滲氮層(圖3的圖1)。但也可想到這樣切除在環岸8的區域中的PVD覆蓋層7，使得保留所希望的環岸8的滲氮層(圖3的圖2和3)。
權利要求
1.一種用於製造活塞環(I』)的方法，其中，金屬基體(I)至少包括徑向外側的工作面(5)、徑向內側的圓周面(4)以及在該工作面與該圓周面之間延伸的上側面和下側面(2、3)並在構造成大致圓柱形的工作面(5)的區域中具有規定的錐度(5』)，至少為所述工作面(5)設置至少一個耐磨層(7)，並且將所述至少一個耐磨層(7)的構成刮汙稜邊(6)的區域至少局部切除成大致圓柱形的、具有可預定的寬度(h』 )的環岸(8)。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述錐度(5』)以機械方式被安設到工作面(5)中。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述工作面(5)設有多層系統。
4.根據權利要求1至3之一所述的方法，其特徵在於，所述工作面(5)設有PVD覆蓋層(7)。
5.根據權利要求1至4之一所述的方法，其特徵在於，在已有PVD覆蓋層(7)的情況下，為了形成環岸(8)，將該PVD覆蓋層消除切除直到工作面(5)的基底材料。
6.根據權利要求1至4之一所述的方法，其特徵在於，對構造成錐形的工作面(5)的至少局部區域進行滲氮，接著為工作面(5)設置PVD覆蓋層(J)。
7.根據權利要求1至6之一所述的方法，其特徵在於，以非滲氮或滲氮的形式設置所述刮汙稜邊(6)的區域。
8.根據權利要求1至7之一所述的方法，其特徵在於，所述刮汙稜邊(6)構造成尖稜形的。
9.根據權利要求1至7之一所述的方法，其特徵在於，所述刮汙稜邊(6)構造有倒圓，該倒圓以最大0.2mm的半徑延伸到相配的側面(2)中。
10.根據權利要求1至7之一所述的方法，其特徵在於，所述刮汙稜邊(6)設有以>30°的角度延伸到相配的側面(2)中的斜面。
11.根據權利要求1至10之一所述的方法，其特徵在於，使用由鑄鐵、鑄鋼或鋼線材製成的基體(I)。
12.—種壓縮活塞環，其根據權利要求1至11之一所述的方法來製造。
全文摘要
本發明涉及一種用於製造活塞環(1')的方法，其中，金屬基體(1)至少包括徑向外側的工作面(5)、徑向內側的圓周面(4)以及在其間延伸的上側面和下側面(2、3)並在構造成大致圓柱形的工作面(5)的區域中設有規定的錐度(5')，至少為所述工作面(5)設置至少一個耐磨層(7)，並且將所述至少一個耐磨層(7)的構成刮汙稜邊(6)的區域至少局部切除成大致圓柱形的、具有可預定的寬度(h')的環岸(8)。
文檔編號F16J9/26GK103119343SQ201180046389
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月2日 優先權日2010年10月8日
發明者P-K·埃澤爾, J·吉倫 申請人:輝門布爾沙伊德有限公司