[发明专利]属于滑动副的机械零件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械零件，它属于大型发动机特别是二冲程大型 柴油机的具有两个可相互相对运动的机械零件的滑动副，并且至少在 面向相应的另一机械零件的侧面的区域内具有耐磨结构，该耐磨结构 具有容纳于一金属母体中的由较硬材料制成的粒子以及具有粗糙不平 的表面，并且，该机械零件设计为大型发动机的活塞环或气缸套或带 有至少一个活塞环槽的活塞或其他的滑动元件。

背景技术

由DE 10 2006 023 396(尚未在先公开)得知大型发动机的一种 具有抗磨涂层形式之耐磨结构的机械零件。其中，抗磨涂层由许多置 入一个由镍合金构成的母体中的陶瓷粒子组成。同时，在涂层的上面 设置一个薄的、只由母体材料构成的覆盖层。然而，该覆盖层的表面 (如实践中业已表明的那样)是非常粗糙不平的，这对于磨合过程是 不利的。因此，需要进行一种磨削工艺形式的加工。经验已表明，这 是非常费时和高成本的。再加上镍合金由于其硬度之故对于磨合目的 终归是不利的。

发明内容

由此出发，因而本发明的目的就是，对开头所述型式的结构设置 作出改进，以降低制造费用并达到很好的磨合性能。另一目的涉及一 种简单的和经济的方法，用以制造本发明的机械零件。

为此，本发明提供一种机械零件，它属于大型发动机的具有两个 可相互相对运动的机械零件的滑动副并且至少在面向相应另一机械零 件的侧面的区域内具有耐磨结构，该耐磨结构具有容纳于一金属母体 中的由较硬材料制成的粒子以及具有粗糙不平的表面，并且，该机械 零件设计为大型发动机的活塞环或气缸套或带有至少一个活塞环槽的 活塞或其他的滑动元件，其特征在于，在所述耐磨结构上涂覆有一个 补偿其上面的不平度和粗糙度的磨合衬层，所述磨合衬层由一种在磨 合过程中适于磨损的磨合材料构成，该磨合材料不同于处在其下面的 耐磨结构的材料并且与之冶金结合，而且该磨合材料比耐磨结构更软 以及至多与相应对置的机械零件的滑动面同样耐磨；以及，在所述磨 合衬层与所述耐磨结构之间的边界层构造为通过向耐磨结构供给热量 而得到的熔合区或扩散区。

也就是说，上述目的的第一部分按照本发明通过下述措施得以实 现：在所述耐磨结构上涂覆有一个补偿其上面的不平度和粗糙度的磨 合衬层，所述磨合衬层由一种在磨合过程中适于磨损的磨合材料构成， 该磨合材料不同于处在其下面的耐磨结构的材料并且与之冶金结合， 而且该磨合材料比耐磨结构更软以及至多与相应对置的机械零件的滑 动面同样耐磨；以及，在所述磨合衬层与所述耐磨结构之间的边界层 构造为通过向耐磨结构供给热量而得到的熔合区或扩散区。

由此便完全消除了已知结构设置的上述缺点。因为磨合衬层由磨 合材料构成，所以能预期有很好的磨合特性。由于磨合衬层补偿了处 在其下面的耐磨结构的粗糙度和不平度，因此，有利的是，不需要进 行磨削加工。此外借此还确保：耐磨结构的处在上面的区域内的硬粒 子，即使在磨合过程将近结束时露出其表面，也仍然具备可靠的固定， 从而不必担心这些粒子脱落。有利的是，未加磨削的表面从开始就产 生了一种气密的接触面，这一点特别对于活塞环与气缸套之间的滑动 副是非常理想的。按照本发明的措施的另一优点在于，由于磨合衬层 的冶金连结，故而能确保磨合衬层在处于其下面的耐磨结构上得以可 靠固定，借此可靠地避免发生剥落。

这样，适宜的是，磨合衬层可以具有100至200HV的硬度。在这 种情况下便能预期实现一种特别好的磨合性能。而仍然确保有足够的 耐久性，以便保证足够长的磨合时间。

上述措施的另一发展可以是，构成磨合衬层的材料具有低于 1050℃、优选为600℃至800℃的熔化温度。该措施能够有利地实现磨 合衬层的简单制造，其中，只熔化磨合衬层的材料，而处在其下面的 耐磨结构仍保持凝固的状态。由此确保：可以实现非常薄的、使磨合 衬层在处于其下面的耐磨结构上冶金连结的边界层。因此，在该边界 层中通常所预期的脆性对于整体效果仅仅产生微小的影响，这是有利 的。

有利地，磨合衬层在新状态下具有50至300微米(μm)的平均 厚度。这样的厚度按经验足够用于1000至2000小时的磨合时间，其 中，相对的滑动面的磨损性可以通过厚度适配加以考虑。对置的滑动 面越是磨损性大的，磨合衬层的厚度可以越厚。