内燃机用活塞环制造方法以及此方法制造的活塞环技术

本发明专利技术涉及一种内燃机用活塞环（１０）制造方法，包含以下步骤：加工一条金属带（２０），使其包含至少一个斜面（１５，１６），而至少成为待生产的活塞环（１０）环侧面的一部分；由此金属带（２０）加工出活塞环（１０），活塞环外表面由一个内环面，一个外环面（１１，１２），以及一个上侧面和一个下侧面构成。对活塞环（１０）进行表面硬化处理。此外，本发明专利技术提供一种内燃机用活塞环（１０），其外表面由一个内环面和一个外环面（１１，１２），以及一个上侧面和一个下侧面构成，其特征在于，其外表面由一个均匀厚度硬化层（２１）覆盖。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内燃机用活塞环制造方法及以此方法制造的活 塞环。
技术介绍
梯形截面的活塞环，其外环面宽度大于内环面宽度，也被称为梯形环。 一活塞环，其一个环侧面平行于其外环面和内环面，而另一个侧面以一夹角与外环面内环面相交，则称其为直角梯形环。 一活塞 环若其两个侧面都以一夹角与外环面内环面相交，则称其为梯形环。此类活塞环被优选为柴油机中的顶部活塞环(Topring)，对应的活 塞环环槽也制作为梯形截面造型。柴油机会遗留坚硬的含碳燃烧残渣 在顶部活塞环环槽里，其与活塞环咬合并由此失效。通过顶部活塞环 的梯形截面造型和相对应的环槽，使它们不咬合在一起，并因此保证 活塞环的密封功能。在内燃机用矩形截面的活塞环制造中，众所周知，可在整个活 塞环表面通过渗氮工艺产生一层渗氮层，进行表面硬化，并由此获得 更高的抗磨损性。活塞环工作面的抗磨损性可通过进一步镀覆抗磨损 层继续提高。例如在德国专利号为DE35 06 746 C2的申请中公开 了一种矩形截面的活塞环，其环体全部表面都有一层渗氮层覆盖，其 渗氮层由一层扩散层及其上一层化合物层组成。在活塞将来的工作面 上，这层化合物层需要被去除，再镀覆上一层耐磨层。欧洲专利申请号为EP 0 605 223 Al的专利技术中描述了一种活塞 环，其外表面通过气体渗氮进行硬化处理。在活塞将来的工作面上在气体渗氮硬化层上还镀覆上了一层金属渗氮层作为耐磨层。在德国专 利号为DE102 07 148 Al的申请中也描述了 一种活塞环，其由一层 扩散层及一层化合物层组成的渗氮层覆盖，它将来工作面上的扩散层被去除，然后加工上一层硬陶瓷镀覆层。在钢制直角梯形环和梯形环生产过程中，惯例上都是由一条矩 形截面的钢带开始，首先由它制造出矩形截面的活塞环。之后经过机 械加工及硬化处理，尤其指渗氮处理。在去除掉渗氮处理过程中出现 的扩散层上的化合物层，并再进一步精加工后，通常要在外环面镀覆 上一层耐磨层。最后一步再将环侧面按一定角度磨削掉一部分，使活 塞环拥有一个梯形截面。在这一步环上的硬化层例如渗氮层，根据不 同磨角，在活塞环侧面上部分或全部又被去除了。以此步骤生产的直角梯形环或梯形环在内燃机运转时在环侧面会受到更加严重的磨损侵蚀(所谓的"剥蚀(Fretting)")。这里主 要是因为燃烧额外产生碳化物。特别要注意此处要经受200到220 大气压的很高的点火压强。磨损会在活塞环工作寿命内不断增长直到 活塞环最终损坏。此外还显示，磨损是与位置相关的，也就是说环侧 面周边上磨损严重程度并不相同。尤其在渗氮层被去除的部分上，磨 损更常出现。
技术实现思路
本专利技术的任务是提供一种活塞环制造方法及以此方法制造的活 塞环，通过它可防止直角梯形环或梯形环在内燃机持续运转中出现的 活塞环侧面上的磨损。该任务是通过具有权利要求1的特征部分的特征的下述加工过程得到解决-加工一条金属带，使其包含至少一个斜面，其在要生产的活塞 环上成为环侧面的一部分；-由此金属带加工出活塞环，活塞环外表面由一个内环面， 一个 外环面，以及一个上侧面和一个下侧面构成。-对活塞环进行表面硬化处理。根据本专利技术制造的活塞环，活塞环外表面由一个内环面， 一个 外环面，以及一个上侧面和一个下侧面构成，其特征为全部外表面有 同样厚度的硬化层。根据本专利技术的制造方法，直角梯形环或梯形环拥有抗磨损加固 的环侧面，其在内燃机运转中，相对现有方式生产的活塞环，只受明 显减轻的磨损侵蚀(所谓剥蚀)。通过金属带梯形截面的制造提前于 活塞环的制造，特别是提前于表面硬化处理，使加工出一个同硬度同 厚度的硬化层覆盖于直角梯形环或梯形环侧面成为可能。这样就可 让表面有同等大小硬度值，让环侧面周长上从根本上不会再有明显可 损害活塞环功能的磨损侵蚀出现。同时也有效地阻止了活塞环和活塞 之间微小的熔接效应。其它有优点的实施例由从属权利要求得出。作为根据本专利技术思 路制造活塞环的原料，例如可采用一条矩形截面的钢带。此钢带特别 为一马氏体钢带，其铬含量(质量分数)为12%到17%。当选择渗氮 工艺作为表面硬化处理时，钢带表面会产生一个渗氮层，其中包含坚 硬的渗氮铬合金成分。根据专利技术，将金属带通过例如切削或非切削方法加工成梯形截 面形状，如通过磨削加工将一矩形截面金属带的上侧宽面、禾卩/或下 侧宽面磨削成斜面。被磨削的宽面在后面就成为制造的活塞环的环侧 面。如果在斜面侧保留一部分彼此平行的侧面会有益处。彼此平行侧 面的宽度例如最多至钢带宽度的四分之一。彼此平行的侧面在活塞环 后续加工流程中，可作为直角梯形环或梯形环堆叠时所需的堆叠面。用于专利技术中的活塞环制造，可采用一连续长钢带，也可采用一 段截短钢带，并加工使其至少包含一侧斜面。在采用连续长钢带时， 加工过程可以成为完全连续的流程。以现有方法即可使梯形截面钢带 被加工成一个活塞环，如果是采用了连续长钢带，则需要先截短为所 需长度。然后对工件进行下一步加工，尤其是机械加工例如表面加工 和/或热加工。对活塞环表面进行硬化处理，特别可用现有技术采用渗氮或渗 氮铬处理。然后再对活塞环下侧面上镀覆额外一层防磨损层，特别可 为一层铬层或渗氮铬层。因为根据经验，在活塞环下侧面上磨损格外 严重。进一步可在活塞环外环面或工作面上镀覆额外一层防磨损层或耐磨层，特别可为渗氮铬层，或是一层硬陶瓷层，以提高直角梯形环 或梯形环的工作寿命。在镀覆防磨损层或耐磨层时，可将多个直角梯 形环或梯形环在轴向预应力压力下堆叠成一组。这样可以避免活塞环 侧面在涂层过程中被涂上不期望的抗磨损层。附图说明下面附图示出了一种本专利技术的实施例。 图1示出了目前现有的梯形环制造方法的示意图； 图2示出了根据本专利技术方法制造出来的梯形环的示意图； 图3示出了根据本专利技术思想的梯形环制造方法的示意图； 图4示出了梯形环分别以现有方法制造与根据本专利技术方法制造， 外环面上各个位置磨损侵蚀情况的分布；具体实施方式图1示出了现有技术中梯形环的活塞环30制造方法；当然下面 陈述的操作方法在相称的情况下也适用于制造梯形环。首先由一个钢带20以现有方法加工成一个活塞环30。在第一步机械加工过程-对 环侧面进行平行打磨之后，进行表面硬化处理，通常是渗氮处理。由 此活塞环30外表面为一个硬化层21,在此情况下为一个渗氮层，其 由一层扩散层与一层化合物层组成。在下一步机械加工过程，尤其是 去除化合物层处理之后，环外侧表面32要敷设一抗磨损防护层(图 中未示出)。为敷设抗磨损防护层，活塞环30首先要在轴向预应力 下堆叠成一组。这样可避免环侧面也被敷设上抗磨损防护层，因为这 在规则上是不期望的。最后活塞环30被加工，让它按需要的式样成 为直角梯形环或梯形环。这一步活塞环侧面的一部分需按一定角度磨 去，生成上侧和下侧的斜侧面35、 36，与上侧和下侧的平行环侧面 33、 34相邻。活塞环30的外环面32和内环面31不变。通过如此加 工，在上侧面和下侧面的表面硬化层21的至少一部分会被去除。图2示出了根据本专利技术方法制造出来的梯形环IO的示意图；生 产方法如图3所示。下面陈述的方法在相应的情况下同样也适用于制造直角梯形环。原料例如同图1介绍，为一马氏体钢带20 (铬含量(质量分数)为12%到17%)，其截面为矩形。此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机用活塞环（１０）制造方法，包含以下步骤：－加工一条金属带（２０），使其包含至少一个斜面（１５，１６），而至少成为待生产的活塞环（１０）环侧面的一部分；－由此金属带（２０）加工出活塞环（１０），活塞环外表面由一个内环面，一个外环面（１１，１２），以及一个上侧面和一个下侧面构成。－对活塞环（１０）进行表面硬化处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：库尔特迈尔，
申请(专利权)人：马勒国际公司，
类型：发明
国别省市：DE[]