[发明专利]活塞环及用于制造活塞环的方法

说明书

本发明涉及一种活塞环，该活塞环具有灰铸铁的环本体(14)，该环本体(14)在至少一个环侧面(8)上具有莱氏体结构(4)的区域，该莱氏体结构的区域延伸至环运行表面边缘并延伸进入环运行表面(10)中，其中将防磨损层(6)施加于环运行表面(10)，该防磨损层(6)还覆盖莱氏体结构(4)的区域。本发明还提供了一种用于制造这种活塞环的方法。

技术领域

本发明涉及用于活塞环的耐磨损涂层，特别是涉及用于具有大活塞直径的马达的活塞环的耐磨损涂层，以及用于制造这种环的方法。

背景技术

大容量内燃机主要用于固定装置或船用马达。由于与这种发动机相关的长操作时间，因此对其中使用的部件的耐磨损性提出了特别高的要求。这尤其涉及活塞环，该活塞环由于操作期间的摩擦磨损而承受高应力，并且更换活塞环由于必然的停机时间而是复杂且昂贵的。

活塞环上的摩擦磨损首先发生在环运行表面上，该环运行表面与缸壁接触，以及其次发生在环侧面上，该环侧面与活塞的环形凹槽的壁接触。在压缩环处于操作循环的情况下，已知下环侧面，即背离内燃机的侧面，与凹槽的下壁接触，其中燃烧气体通过介于活塞环的上环侧面与活塞环后面的凹槽的上壁之间的间隙而流入介于凹槽底部和环内部之间的空间中。这在环上产生压力，导致在环上产生向外指向的力，从而加强环的运行表面和缸壁之间的密封效果。环侧面上的磨损导致燃烧气体能够通过活塞环的背离燃烧室的侧而在环侧面和环凹槽的壁之间通过，使得环上的压力也降低，并且因此，环面和缸壁之间的密封效果受到额外损害。

因此，为了确保在长操作寿命期间的密封效果，不仅需要将活塞环的环面设计成耐磨损的，而且环侧面必须具有高耐磨损性。因此，环侧面的硬化或镀铬在现有技术中是已知的。

由于越来越严格的环境要求以及实现尽可能低的燃料消耗的愿望，该目的是进一步改进摩擦性能，即特别是用于大活塞发动机的活塞环的磨损、摩擦和腐蚀。

发明内容

根据本发明，该问题通过一种活塞环来解决，该活塞环包括灰铸铁的环本体，其中环本体在至少一个环侧面上具有莱氏体结构的区域，该莱氏体结构的区域延伸至环面边缘并进入环面中，并且其中防磨损层已经被施加到环面，即也覆盖了莱氏体结构的区域的面。

根据本发明的另一方面，环本体可以在环面上具有在整个环面上延伸的莱氏体结构的区域。

根据另一方面，该防磨损层呈热喷涂层、通过激光施加的硬物质涂层、铬扩散层、PVD层或DLC层的形式。

根据另一方面，防磨损层可以在位于环面与至少一个环侧面之间的边缘上(沿着圆周)连续地延伸。

根据另一方面，背离内燃机的环侧面可以设置有莱氏体结构的区域，其中优选地，两个环侧面都设置有莱氏体结构的区域。

根据另一方面，该莱氏体结构的深度/厚度可以介于0.05mm与1.5mm之间，优选地介于0.15mm与1.0mm之间，更优选地，介于0.3mm与0.7mm之间。

根据另一方面，莱氏体结构的厚度可以沿径向方向变化，或者深度可以在径向上朝向外侧增加。

根据另一方面，莱氏体结构的深度和/或厚度可以沿周向方向变化，但深度优选地在抵接端部处增加。

根据另一方面，莱氏体结构的区域可以在至少一个整个环侧面上延伸。

根据另一方面，在径向上位于内侧的至少一个环侧面的区域可以不具有任何莱氏体结构，但是在径向上位于内侧的区域优选地延伸超过环本体的径向厚度的1/3，更优选地超过环本体的径向厚度的2/3。

根据另一方面，环面与至少一个环侧面之间的边缘可以具有倒角。

根据另一方面，环面与至少一个环侧面之间的边缘可以被倒圆角，其中该圆角优选地具有1mm至3mm的半径。