PT2625446E

PT2625446E - Método de fabrico de um anel de pistão

Info

Publication number: PT2625446E
Application number: PT117971812T
Authority: PT
Inventors: Peter-Klaus Esser
Original assignee: Federal Mogul Burscheid Gmbh
Priority date: 2010-10-07
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2015-08-27
Also published as: KR101758750B1; JP5940071B2; CN103124870B; RU2013120518A; WO2012045294A1; JP2013540967A; RU2559210C2; BR112013008403A2; US9132517B2; DE102010047836B4; DE102010047836A1; EP2625446A1; US20130181411A1; CN103124870A; BR112013008403B1; KR20130116870A; EP2625446B1

Description

DESCRIÇÃO

MÉTODO DE FABRICO DE UM ANEL DE PISTÃO A invenção refere-se a um método de fabrico de um anel de pistão de acordo com a parte que forma a categoria da primeira reivindicação. É conhecido, no geral, que para melhorar o efeito de contato, especialmente de anéis de pistão de compressão, a superfície de contacto do segmento é concebida de um lado com uma câmara ou totalmente em câmaras. É igualmente conhecido que a face de contacto seja equipada com anéis de pistão de compressão equipados com câmaras com camadas de cromo.

Da patente WO 2008/098534 AI reconhece-se um anel de pistão, com, um corpo de base que apresenta uma face de contato equipada com uma câmara, uma face de flanco superior e inferior bem como uma superfície do perímetro interior. Na face de contato está colocada, pelo menos, uma camada de cobertura de PVD que apresenta o corpo base no seu estado pronto unicamente do lado da extremidade, ou seja, fora da câmara da camada de cobertura. Aqui, na zona da extremidade, é possível que a camada de PVD relativamente dura, quebre em estado de funcionamento e que reduza o efeito raspador da esquina. A patente DE 10 2006 046 915 B3 revela um anel de pistão para motores de combustão interna que contém um material de suporte, especialmente de aço ou um ferro fundido e com um revestimento de proteção contra desgaste de um sistema de várias camadas construído periodicamente, em que cada periodicidade consiste pelo menos de duas camadas individuais de nitratos de metal.

Na patente GB 1441961 encontra-se um método de fabrico de tipo genérico de um anel de pistão. A patente WO 2011/064888 AI revela um anel de pistão que apresenta uma câmara de um lado, na qual se aplica uma camada resistente ao desgaste. A camada resistente ao desgaste é construída dos mais diferentes materiais, sendo que a primeira camada é construída por uma camada de material duro e a segunda camada contém uma estrutura de camadas de outro tipo.

Através da DE 103 59 802 B3 ficou conhecido um anel de pistão bem como um processo de fabrico do mesmo. Para se gerar uma camada amortecedora sobre uma face de contato prevista com um perfil de face de contato, de um anel de pistão, está previsto um corpo de base equipado com um perfil de face de contato, fora do perfil da face de contato, com uma cobertura. Em seguida, a camada de amortecimento é colocada sobre a face de contato e depois removida a cobertura, de forma que no seguimento da remoção da cobertura entre a face de contato e, pelo, menos uma, das faces do flanco do corpo de base esteja construída uma face de contato essencialmente de esquinas afiadas. A camada de amortecimento pode ser obtida por métodos de PVD ou de CVD. A invenção tem como tarefa disponibilizar um método alternativo para gerar anéis de pistão equipados com, pelo menos, uma camada de PVD na qual o anel de pistão, em relação ao estado da técnica, tem um efeito raspador melhorado e um risco de rutura mais reduzido.

Além disso, pode ser concebido um anel de pistão com segurança à rutura aumentada, especialmente na área das esquinas raspadoras (esquinas funcionais).

Esta tarefa é solucionada de forma que, pelo menos zonas parciais da face de contato e/ou da câmara são nitreradas e, em seguida, a face de contato é equipada com uma camada de cobertura de PVD ou um sistema de várias camadas.

Outras formas de execução vantajosas, do método de acordo com a invenção, encontram-se nas sub-reivindicações pertencentes ao método.

Esta tarefa é também solucionada através de um anel de pistão fabricado de acordo com este método, que vantajosamente, do lado da face de contato, é dividido em câmaras, de um lado, ou totalmente dividido em câmaras, sendo que a zona dividida em câmaras, da face de contato do lado do piso está equipada com um contorno que se desvia da forma cilíndrica e a zona divida em câmaras da face de contato, no estado de montado do anel de pistão, está equipada com uma camada resistente ao desgaste.

Formas de execução vantajosas do anel de pistão encontram-se nas sub-reivindicações pertencentes ao método.

Com o método de acordo com a invenção e o anel de pistão fabricado de acordo com o mesmo, consegue obter-se um melhoramento do efeito raspador das esquinas raspadoras concebidas de forma afiada. Uma vez que, na área das esquinas raspadoras não existe qualquer material resistente ao desgaste (duro) é aqui construída uma esquina raspadora auto afiadora (esquina funcional) que não apresenta perigo de rutura. 0 contorno respetivo na área do piso da câmara é aplicado de forma vantajosa mecanicamente.

Consoante o caso de aplicação pode fazer sentido equipar no piso da zona de câmaras um contorno que corre linearmente, inclinado ou em curva.

Desde que desejado, a face de contato pode estar equipada quer apenas com uma camada de cobertura de PVD ou de DLC, mas também se utiliza um sistema de várias camadas, como no caso da DE 10 2006 046 915 B3. A largura da haste da face de contato concebida de forma especialmente cilindra é de, numa outra ideia da invenção, entre 0,05 e 0,45 mm. O corpo base do anel de pistão pode ser constituído de ferro fundido, liga de aço ou fio de aço, sendo que dependendo do material inicial selecionado, a esquina raspadora pode ser afiada, arredondada ou inclinada. A esquina raspadora, no caso de um anel de pistão de ferro fundido, pode ser concebida, por exemplo, de esquina afiada (90°), ou consoante a exigência, estar arredondada com um raio de 0,1 mm.

No caso de um segmento em aço, a área da esquina raspadora pode ser nitrerada ou não nitrerada. Na conceção sem nitratos pode gerar-se a esquina raspadora igualmente com esquinas afiadas (90°).

No caso do modelo de segmento em aço nitrerado podem existir os seguintes modelos de segmento a pedido: a esquina raspadora contém uma indentação radial <0,1 mm, a haste de aço e a face de contato são nitreradas, sendo que consoante o fabrico do anel de pistão não existe qualquer camada nitrerada sob a camada de cobertura de PVD; a esquina raspadora está equipada com um chanfro <0,15 mm, a haste de aço e a face de contato são nitreradas, sendo que no segmento pronto, permanece uma camada nitrerada sob a camada de cobertura de PVD.

Consoante o material e o caso de aplicação, os anéis de pistão podem, assim estar equipados, especialmente, anéis de pistão de compressão, com, pelo menos, uma camada resistente ao desgaste, preferencialmente uma camada de PVD, respetivamente um sistema de camadas múltiplas.

Se a camada de PVD já estiver equipada como camada de cobertura individual a própria é desgastada, ligeiramente de forma cilíndrica, na zona da esquina raspadora até ao material base, gerando-se assim uma largura definível da haste sem revestimento.

Se estiverem aplicadas várias camadas de desgaste, a camada de cobertura de PVD pode desgastar-se, quer até ao material base da face de contato, quer apenas até permanecer, pelo menos uma camada resistente ao desgaste (por exemplo uma camada nitrerada, sob a camada de cobertura de PVD.)

Consoante o caso de aplicação, pode ser igualmente lógico, equipar a face de contato fabricada e revestida com um perfil esférico, por exemplo, através de polimento ou retificação. 0 objeto da patente é apresentado com ajuda de um exemplo de execução no desenho e está descrito em seguida. As Figuras mostram o seguinte: A Figura 1 um método de fabrico de um anel de pistão dividido em câmaras de um lado; A Figura 2 um método de fabrico de um anel de pistão totalmente dividido em câmaras; A Figura 3, formas de execução diferentes da esquina raspadora de um anel de pistão dividido em câmaras de um lado, de acordo com a Figura 1. A Figura 1 contém três imagens. A imagem superior mostra uma apresentação ampliada de um corpo base de um anel de pistão 1 que está equipado com uma câmara 2 de um lado. Na zona da esquina raspadora 3 existe, primeiramente, uma haste 4. 0 piso 5 da câmara 2 está equipado com um perfil 6 esférico de forma cilíndrica desviada.

Na imagem do meio, pode ver-se que na face de contato

7 mais tardia, foi aplicada uma camada de cobertura de PVD 8 que segue o contorno, por um lado da haste 4 e por outro do piso 6.

Alternativamente, pode ainda aplicar-se um revestimento de proteção contra desgaste respetivo de acordo com a DE 10 2006 046 915 B3 no piso 6, respetivamente na haste 4. A imagem inferior da Figura 1, mostra agora o anel de pistão 1' acabado. A haste 4 que se vê na imagem do meio está desgastada de tal forma que foi construída uma haste 4' com largura b definível que agora contém a esquina raspadora afiada 3 existente nesta imagem. O anel de pistão 1' dispõe assim exclusivamente, na zona da câmara 2, de uma camada de cobertura de PVD 8, enquanto que a haste 4', vista da sua largura b, é concebida sem revestimento. Com esta medida forma-se, no estado de funcionamento, sempre uma esquina raspadora 3 afiada. Pode ver-se igualmente, a superfície do perímetro 7 ' interior radialmente oposta à face de contato 7 bem como as faces de flancos superior e inferior 3', 3". A Figura 2 mostra igualmente três imagens, sendo que na imagem superior do corpo base do anel de pistão 1 contém a denominada câmara total 2, na qual estão indicadas duas hastes 4 exteriores. Também aqui, o piso 5 está ilustrado com um contorno 6 que corre linearmente perpendicular. A forma cilíndrica está indicada a pontilhado.

Na imagem do meio da Figura 2 consegue ver-se que, quer uma camada de cobertura de PVD 8 individual, ou um sistema de várias camadas foi colocado na face de contato 7 posterior que segue o contorno, tanto da haste 4 como do piso 5. Dependendo da Figura 1 a eventual esquina raspadora 3 não é concebida como esquina afiada, mas sim dispõe de um raio de medida definível. Pode igualmente depreender-se da Figura 1, que a face de contato 7, na área das larguras indicadas, apresenta hastes 4', de forma que a face de contato 7, tanto na área da haste 4' agora fornecida como também da câmara 2, foi submetida a um processo de brunimento. Pode igualmente ver-se a superfície do perímetro 1'interior, a superfície do flanco superior 3' e inferior 3". A Figura 3 mostra formas de execução diferentes de um anel de pistão 1 acabado. 0 contorno orienta-se na imagem inferior da Figura 1. Consegue ver-se na imagem superior da Figura 3, a esquina raspadora 3 afiada, bem como a haste 4' que, neste exemplo, tem de ter uma largura entre 0,05 e 0,45 mm.

Na imagem central da Figura 3 consegue ver-se que a esquina raspadora 3 deve ter um raio R máx. de 0,1 mm. A imagem inferior da Figura 3 mostra, que a haste 4' através de uma largura total inclinada 9 de no máximo 0,15 mm chega ao flanco do segmento inferior do anel de pistão 1.

DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO

Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, o IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.

Documentos de patente referidos na descrição • WO 2008098534 Ai [0003] • DE 102006046915 B3 [0004] [0017] [0030] • GB 1441961 A [0005] • WO 2011064888 AI [0006] • DE 10359802 B3 [0007]

Lisboa, 8 de Julho de 2015

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método de fabrico de um anel de pistão (1'), no qual um corpo base metálico (1), que apresenta uma face de contato (7) radial exterior, uma superfície do perímetro (T) radial interior bem como as faces dos flancos (3',3") que correm entre elas, equipado do lado da face de contato com uma câmara (2), pelo menos o piso (5) da câmara (2) equipado com um contorno (6) de forma cilíndrica desviada, a face de contato (7) incluindo a câmara (2) com pelo menos uma camada resistente ao desgaste (8) em que a, pelo menos uma, camada de desgaste (8), forma uma haste (4') de largura definível (b) de toda a esquinas raspadora (3) , é parcialmente desgastada, caracterizado por, pelo menos zonas parciais da face de contato (7) e/ou câmara (2) ser nitrerada e, em seguida a face de contato (7) ser equipada com uma camada de cobertura em PVD (8) ou um sistema de camadas múltiplas (8).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o contorno (6) respetivo, pelo menos do piso (5) da câmara (2) ser aplicado mecanicamente.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a câmara (2) ser equipada com um contorno (6) que corre linearmente inclinado ou em curva.
4. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a área da esquina raspadora (3) ser equipada em forma nitrerada.
5. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a esquina raspadora (3) ser construída em forma de aresta afiada.
6. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a esquina raspadora (3) estar equipada com um arredondamento que corre no flanco respetivo (3") sob o raio (R) de 0,2 mm no máximo.
7. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a esquina raspadora (3) estar equipada com um arredondamento que corre no flanco respetivo (3") sob um ângulo maior do que 30° de um chanfro (9).
8. Método, de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por ser inserido um corpo de base (1) de ferro fundido, aço fundido ou fio de aço.
9. Anel de pistão de compressão, fabricado de acordo com o método de acordo com uma das reivindicações 1 a 8.
10. Semento de pistão, de acordo com a reivindicação 9, que do lado da face de contato, tem uma câmara em um lado ou totalmente dividido em câmaras, sendo que na zona em câmara da face de contato (7) do lado do piso está equipada com um contorno (6) de forma cilíndrica desviada e a câmara (2) da face de contato (7) no estado de montado do anel de pistão (T) está equipada com uma camada resistente ao desgaste (8).
11. Anel de pistão, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado por a câmara (2) ser equipada com, pelo menos, uma camada de cobertura de PVD (8).
12. Anel de pistão, de acordo com uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado por a câmara (2) ser equipada com, pelo menos, um sistema de camada múltiplas (8). Lisboa, 8 de Julho de 2015