铜铍合金活塞压缩环制造技术

由铜‑铍合金制成活塞环。这种材料允许活塞的顶部压缩环移动得更靠近活塞顶，从而减小缝隙体积并减小提前点火的趋势。点火正时提前可以通过安装环并使ECU在传感器允许的情况下提前正时来实现，从而提高效率。同样，较短的活塞和较长的连杆也是可能的。较短的活塞减小了发动机中的往复质量，而较长的连杆减少了由推动活塞抵靠衬套的径向力引起的摩擦损失。减小体积和提前点火的趋势均提高了发动机效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】铜铍合金活塞压缩环相关申请的交叉引用本申请要求2017年1月6日提交的美国临时专利申请No.62/443,448的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
本公开内容涉及由铜合金制成的压缩环(compressionring)。压缩环可用于活塞中(例如，用于内燃机)。所述环可以表现出高导热性、良好的耐磨性和热稳定性。提高发动机效率(大致理解为单位耗油量行驶的距离，或每加仑英里数)是许多发动机制造商和汽车原始设备制造商的目标。在汽车比赛中，这涉及到使马力最大化的问题。在乘用车方面，即将出台的欧盟温室气体排放标准使发动机效率成为欧洲原始设备制造商(originalequipmentmanufacturer，OEM)的优先考虑事项。然而，市场期望不降低性能，因此期望较小的发动机产生与较大的发动机一样大的马力和扭矩。对功率密度(马力/升)和制动平均有效压力(brakemeaneffectivepressure，BMEP)进行提升需要涡轮增压(turbocharging)或机械增压(supercharging)，这提高了发动机内的压力和温度。发动机气缸中的缝隙体积(crevicevolume)是活塞和气缸套之间从顶部压缩环(topcompressionring)到活塞顶(pistoncrown)的间隙的环空体积。因为缝隙中的燃料不会经历燃烧，所以使缝隙体积最小化会提高发动机效率。减小缝隙体积的一种方法是将顶部压缩环移动得更靠近活塞顶。然而，随着顶部压缩环移动得更靠近正发生燃烧的活塞顶，顶部压缩环槽(ringgroove)的温度升高，这降低了活塞材料的屈服强度和疲劳强度。当顶部压缩环槽达到给定温度时(取决于所使用的活塞合金)，由热导致的活塞强度降低将导致槽磨损。过度的槽磨损可带来其他方面的低效率，例如窜漏。这些低效率会抵消将顶部压缩环移动得更靠近活塞顶的优点，并且最坏的情况是，导致发动机故障。目前使用的活塞压缩环材料限制了设计者通过移动顶部压缩环的位置来提高效率的能力。具有良好耐磨性和热稳定性的合金，如通常用于活塞环的铸铁和钢材，通常具有低导热性。提供具有高导热性、良好耐磨性和热稳定性的压缩环是合乎期望的。
技术实现思路
本公开内容涉及由包含铜和铍的含铜合金制成的活塞环。该活塞环可用于活塞中(例如，用于内燃机)。活塞环表现出高导热性、良好的耐磨性和热稳定性。还公开了制造包含该环的活塞组件(assembly)的方法。在多个实施方案中公开了由包含铜和铍的含铜合金形成的活塞环。在一些实施方案中，含铜-铍合金进一步包含钴。另外一些含钴的含铜-铍合金还包含锆。另外一些含钴的含铜-铍合金还包含镍，并且可以还包含铁。在另一些实施方案中，含铜-铍合金进一步包含镍。另外一些含镍的含铜-铍合金还包含钴。在一些特定实施方案中，含铜合金是铜-铍-钴-锆合金，其包含：约0.2wt％至约1.0wt％的铍；约1.5wt％至约3.0wt％的钴；约0.1wt％至约1.0wt％的锆；以及余量的铜。在另一些实施方案中，含铜合金是铜-铍-钴-镍合金，其包含：约0.2wt％至约1.0wt％的铍；约0.5wt％至约1.5wt％的钴；约0.5wt％至约1.5wt％的镍；以及余量的铜。在另一些实施方案中，含铜合金是铜-铍-镍合金，其包含：约0.1wt％至约1.0wt％的铍；约1.1wt％至约2.5wt％的镍；以及余量的铜。在另一些不同的实施方案中，含铜合金是铜-铍-钴合金，其包含：约0.2wt％至约1.0wt％的铍；约2.0wt％至约3.0wt％的钴；以及余量的铜。在再一些另外的实施方案中，含铜合金是铜-铍-钴合金，其包含：约1.1wt％至约2.5wt％的铍；约0.1wt％至约0.5wt％的钴；以及余量的铜。在另一些实施方案中，含铜合金是含铜-铍合金，其包含：约1.5wt％至约2.5wt％的铍；镍、钴和铁，其量为使得镍+钴的总量为约0.2wt％或更高，并且镍+钴+铁的总量为约0.6wt％或更低；以及余量的铜。这些合金将含有镍或钴中的至少一种，但可能只含有镍或钴。不要求存在铁，但在一些特定实施方案中，铁的存在量为约0.1wt％或更多(达到规定限制)。活塞环可基本上由含铜合金组成。活塞环可以是未经涂覆的。活塞环可具有矩形或梯形横截面。活塞环可具有对接切口(buttcut)、斜角切口(anglecut)、重叠切口(overlappedcut)或钩形切口(hookcut)。在本文的多个实施方案中还公开了活塞组件，其包括：活塞主体，该活塞主体包括顶部环槽；以及在顶部环槽中的活塞环，该活塞环由如本文所述的包含铜和铍的含铜合金形成。还公开了提高发动机效率的方法，其包括在发动机中使用活塞组件，该活塞组件由通过如本文所述的含铜-铍合金形成的活塞环制成。下文更具体地公开了本公开内容的这些及另一些非限制性特征。附图说明以下是对附图的简要描述，给出这些附图是为了说明本文公开的示例性实施方案，而不是为了限制这些示例性实施方案。图1是根据本公开内容的一些实施方案的活塞组件的透视图。图2是可以制得的本公开内容的活塞压缩环的不同横截面的一组图示。图3是可以制得的本公开内容的活塞压缩环的不同接头端(jointend)的一组图示。具体实施方案通过参考附图可以获得对本文所公开制品/装置、工艺和部件的更全面的理解。这些图仅仅是基于方便、容易地说明本公开内容的示意性表示，并且因此不旨在指示设备或其组件的相对大小和尺寸和/或限定或限制示例性实施方案的范围。尽管为了清楚起见在以下描述中使用了特定术语，但是这些术语旨在仅涉及附图中选择用于说明的实施方案的特定结构，而不意图限定或限制本公开内容的范围。在附图和下面的描述中，应当理解，相同的数字标记表示相似功能的部件。除非上下文另有明确规定，否则无数量词修饰和“该/所述”修饰的名词/代词包括复数指代。如说明书和权利要求书中所使用的，术语“包括/包含”可包括实施方案“由...组成”和“基本上由...组成”。如本文中使用的，术语“包括”、“包含”、“具有”、“可(以)”、“含有”及其变体意图指需要存在指定成分/步骤并允许存在其他成分/步骤的开放式过渡连接短语、术语或词语。然而，这种描述应被解释为还将组成或过程描述为“由”和“基本上由”所列举的成分/步骤“组成”，这允许仅存在指定成分/步骤以及可能由此产生的任何不可避免的杂质，并且排除其他成分/步骤。本申请的说明书和权利要求书中的数值应当理解为包括当减少到相同数目的有效数字时相同的数值和与所述值的差值小于当用本申请所描述类型的用于确定该值的常规测量技术之实验误差的数值。本文公开的所有范围都包括所列举的端点并且可独立组合(例如，“2克至10克”的范围包括端点2克和10克以及所有中间值)。术语“约/大约”和“近似”可用于包括可在不改变该值的基本功能的情况下变化的任何数值。当与范围一起使用时，“约/大约”和“近似”还公开了由两个端点的绝对值限定的范围，例如“约2至约4”也公开了“2至4”的范围。通常，术语“约/大约”和“近似”可指所指示的数字加或减10％。本公开内容涉及含铜量为至少50wt％的铜合金。这些含铜合金中还存在另外的元素。当以“A-B-C合金”的形式来描述合金时，合金主要由A、B、C等元素组成，并且任何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由包含铜和铍的含铜合金形成的活塞环。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.06 US 62/443,4481.一种由包含铜和铍的含铜合金形成的活塞环。2.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述含铜合金还包含钴。3.根据权利要求2所述的活塞环，其中，所述含铜合金还包含锆。4.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述含铜合金还包含镍。5.根据权利要求4所述的活塞环，其中，所述含铜合金还包含钴。6.根据权利要求5所述的活塞环，其中，所述含铜合金还包含铁。7.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述含铜合金是铜-铍-钴-锆合金，其包含：约0.2wt％至约1.0wt％的铍；约1.5wt％至约3.0wt％的钴；约0.1wt％至约1.0wt％的锆；以及余量的铜。8.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述含铜合金是铜-铍-钴-镍合金，其包含：约0.2wt％至约1.0wt％的铍；约0.5wt％至约1.5wt％的钴；约0.5wt％至约1.5wt％的镍；以及余量的铜。9.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述含铜合金是铜-铍-镍合金，其包含：约0.1wt％至约1.0wt％的铍；约1.1wt％至约2.5wt％的镍；以及余量的铜。10.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述含铜合金是铜-铍-钴合金，其包含：约0.2wt％至约1.0wt％的铍；约2.0wt％至约3.0wt％的钴...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·J·克鲁斯，斯蒂芬·麦克，罗伯特·E·库斯纳，查德·A·芬克贝涅，迈克尔·J·格德翁，阿南德·V·萨曼特，安德鲁·J·惠特克，
申请(专利权)人：美题隆公司，
类型：发明
国别省市：美国,US