Поршневое композиционное кольцо для двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления
Патент 1675370
Авторы
Классы МПК
Поршневое композиционное кольцо для двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к машиностроению . Целью изобретения является повышение термостойкости, срока службы и прочности кольца. Поршневое композиционное кольцо состоит из армирующей углеродной ткани и связующей матрицы из пироуглерода. Способ изготовления поршневого кольца включает намотку армирующей ткани на графитовый стержень, предварительно обернутый бумагой, пропитку ткани пироуглеродом методом газофазного осаждения из углеродсодержащего газа при 920 - 1250° С. Термостойкость этих поршневых колец до 1000° С, предел прочности ав 71,8 - 84,0 МПа, коэффициент трения 0.12 - 0,20. С целью дополнительного снижения коэффициента трения углеродные волокна армирующей ткани ориентированы под углом 20 - 40 к поверхности поршневого кольца. При этом коэффициент трения 0,12 - 0,13. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 табл. (Л С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ()с
Ql
Од 1
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4491826/02 (22) 10.10,88 (46) 07,09,91, Бюл. N. 33 (71) Научно-производственный центр при
Николаевском кораблестроительном институте им. адм. С.О. Макарова (72) Ю.В, Селезнев. И.А. Гура и И.Н. Гавлович (53) 621.763 (088.8) (56) Заявка Японии М 59-263274, кл. F 16 J 9/26, 27.06.86.
Авторское свидетельство СССР
М 257956, кл. F 16 J 9/28, 30.05.67.
Curlle R.M.,Llberman МЛ.. Carbon, 1975, ч. 13, р. 248. (54) ПОРШНЕВОЕ КОМПОЗИЦИОННОЕ
КОЛЬЦО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению, Целью изобретения является повышеИзобретение относится к машиностроению. в частности к поршневому композиционному кольцу для двигателей внутреннего сгорания и способу его изготовления.
Целью изобретения является повышение термостойкости. срока службы, прочности.
Предлагаемое поршневое композиционное кольцо состоит из эрмирующей углеродной ткани и связующей матрицы из пироуглерода.
Способ изготовления поршневого кольца включает намотку армирующей ткани на графитовый стержень, обернутый предварительно бумагой, пропитку ткани пироуглеродом методом газофазного осаждения из углеродсодержащего газа при 920— Ы, 1675370 А1 (sl)s С 22 С 1/09, В 23 P 15/06, F 16 J 9/28 ние термостойкости, срока службы и прочности кольца. Поршневое композиционное кольцо состоит из эрмирующей углеродной ткани и связующей матрицы иэ пироуглеродэ. Способ изготовления поршневого кольца включает намотку армирующей ткани на графитовый стержень, предварительно обернутый бумагой, пропитку ткани пироуглеродом методом газофазного осаждения из углеродсодержащего газа при 920 — 1250
С. Термостойкость этих поршневых колец до
10000 С, предел прочности o, 71,8 — 84,0 МПа, коэффициент трения 0,12 — 0,20. С целью дополнительного снижения коэффициента трения углеродные волокна армирующей ткани ориентированы под углом 20 — 40 к поверхности поршневого кольца. При этом коэффициент трения 0.12 — 0,13. 2 с. и 1 з. и, ф-лы, 3 табл.1250 С. В процессе нагрева бумага разлагается, обеспечивая доступ углеродсодержащего газа к внутренней поверхности заготовки, что позволяет получить равномерную пропитку заготовки по наружной и внутренней поверхностям.
После пропитки заготовка легко снимается со стержня.
Пример 1. Заготовку, полученную путем намотки углеродной ткани Урал-TP нэ грэфитовый стержень. обклеенный бумагой, подвергают газовой пропитке в среде природного газа при 930 С в течение 100 ч.
После охлаждения графитовую оправку вынимают, иэ заготовки нарезают кольца и испытывают их на изгиб до разрушения, определяют плотность и модуль упругости.
1675370
Таблица 1
П р и м е v а н и е, Средние значения р, Е и (Ъ 1479, 18,51 и 76,99 соответственно
Также проводят испытания по определению коэффициента трения и износа колец с различной ориентацией волокон к поверхности трения. Результаты испытаний представлены в табл, 1 и2.
Термостойкость этих колец — до 1000 С.
Термостойкость колец, изготовленных из пластической смолы (известный). — до
200 С. Рабочая температура в двигателе
1 ч 8,5/11 — 500О С.
Пример 2. Поршневые композиционные кольца, изготовленные по известному способу, т. е. без обмотки графитовой оправки бумагой, имеют свойства, представленные в табл. 3.
Пример 3. Углеродную ткань наматывают на графитовый стержень, предварительно обклеенный бумагой толщиной
1 — 4 мм и подвергают пропитке при 920—
1250 С в течение 100 «+ 2 ч при давлении
20- 50 мм рт. ст. Вторую пропитку проводят при 920 — 1000 С в течение 50 - 1 ч при давлении 20 — 200 мм рт..ст.
Пропитанную заготовку снимают со стержня, разрезают на кольца, Как показывают результаты испытаний, кольца обладают термостойкостью до
1000 С.
Наличие большого количества углерода в виде волокон и матрицы является смазкой, уменьшающей трение и износ; материал кольца имеет модуль упругости 13 — 51 ГПа.
Из приведенных в табл. 1 — 3 данных следует, что предлагаемое поршневое кольцо обеспечивает большую термостойкость и срок службы, чем известное кольцо, а также имеет невысокий коэффициент трения и износ.
Кроме того, прочность поршневого
5 кольца, выполненного по предлагаемому способу выше. чем у кольца, изготовленного по известному способу.
Формула изобретения
1. Поршневое композиционное кольцо
10 для двигателя внутреннего сгорания, состоящее из армирующей ткани и связующей матрицы на основе углерода, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения термостойкости. срока службы и прочности коль15 ца, в качестве армирующей ткани оно содержит углеродную ткань, а в качестве связующей матрицы — пироуглерод.
2. Способ изготовления поршневого
20 кольца для двигателя внутреннего сгорания, включающий намотку армирующей ткани иэ углеродных волокон на графитовый стержень, пропитку ткани пироуглеродом методом газофазного осаждения иэ угле25 родсодержащего газа при 920 — 1250 С, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости, срока службы, прочности, перед намоткой армирующей углеродной ткани графитовый стержень об30 клеивают бумагой, 3. Способ по и. 2, отличающийся тем, что, с целью снижения коэффициента трения, углеродные волокна армирующей ткани ориентируют под углом 20 — 40 к
35 поверхности трения поршневого кольца.
Таблица 2
Таблица 3
П р и м е ч а н и е. Средние значения р, E и о, 1322, 12.01 и 53 13 соответственно
Составитель Т. Лунаев
Редактор И, Дербак Техред М.Моргентал Корректор Э. Лончакова
Заказ 2978 Тираж 383 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101