De nombreux facteurs affectent l’usure des segments de piston, et ces facteurs sont souvent liés. De plus, le type de moteur et les conditions d'utilisation sont différents, et l'usure du segment de piston est également très différente. Par conséquent, le problème ne peut pas être résolu en améliorant la structure et le matériau du segment de piston lui-même. Les aspects suivants peuvent être démarrés :

1. Choisissez des matériaux offrant de bonnes performances de correspondance

En termes de réduction de l'usure, en tant que matériau pour les segments de piston, il doit d'abord avoir une bonne résistance à l'usure et un bon stockage d'huile. D'une manière générale, il faut que le premier brûleur à gaz s'use plus que les autres. Il est donc particulièrement nécessaire d’utiliser des matériaux capables de conserver le film d’huile sans l’endommager. L’une des raisons pour lesquelles la fonte à structure graphite est appréciée est qu’elle présente un bon stockage d’huile et une bonne résistance à l’usure.
Afin d'améliorer encore la résistance à l'usure du segment de piston, différents types et teneurs d'éléments en alliage peuvent être ajoutés à la fonte. Par exemple, l'anneau en fonte en alliage de chrome-molybdène-cuivre couramment utilisé dans les moteurs présente désormais des avantages évidents en termes de résistance à l'usure et de stockage d'huile.
En bref, le matériau utilisé pour le segment de piston est préférable pour former une structure raisonnablement résistante à l'usure composée d'une matrice souple et d'une phase dure, de sorte que le segment de piston soit facile à porter lors du rodage initial et difficile à porter après le rodage. dans.
De plus, le matériau du cylindre associé au segment de piston a également une grande influence sur l'usure du segment de piston. D'une manière générale, l'usure est la plus faible lorsque la différence de dureté du matériau abrasif est nulle. À mesure que la différence de dureté augmente, l’usure augmente également. Cependant, lors de la sélection des matériaux, il est préférable de faire en sorte que le segment de piston atteigne la limite d'usure plus tôt que le cylindre, en partant du principe que les deux pièces ont la durée de vie la plus longue. En effet, le remplacement du segment de piston est plus économique et plus facile que le remplacement de la chemise de cylindre.
Pour l'usure abrasive, outre la dureté, il faut également prendre en compte l'effet élastique du matériau du segment de piston. Les matériaux à forte ténacité sont difficiles à porter et ont une résistance élevée à l'usure.

2. Amélioration de la forme structurelle

Depuis des décennies, de nombreuses améliorations ont été apportées à la structure du segment de piston au pays et à l'étranger, et l'effet du changement du premier segment à gaz en un segment à surface de barillet est le plus significatif. Parce que la bague frontale du canon présente une série d'avantages, en ce qui concerne l'usure, peu importe si la bague frontale du canon monte ou descend, l'huile lubrifiante peut soulever la bague par l'action du coin d'huile pour assurer une bonne lubrification. De plus, l'anneau de surface du canon peut également éviter les charges de bord. À l'heure actuelle, les anneaux de face de barillet sont couramment utilisés comme premier anneau dans les moteurs diesel améliorés, et les anneaux de face de barillet sont plus couramment utilisés dans d'autres types de moteurs diesel.
En ce qui concerne la bague d'huile, la bague d'huile en fonte à ressort hélicoïdal à renfort intérieur, qui est maintenant couramment utilisée dans le pays et à l'étranger, présente de grands avantages. Cet anneau d'huile lui-même est très flexible et a une excellente adaptabilité à la chemise de cylindre déformée, de sorte qu'il puisse maintenir un bon maintien. La lubrification réduit l'usure.
Afin de réduire l'usure du segment de piston, la structure transversale du groupe de segments de piston doit être raisonnablement adaptée pour maintenir une bonne étanchéité et un bon film d'huile lubrifiante.
De plus, afin de réduire l'usure du segment de piston, la structure de la chemise de cylindre et du piston doit être raisonnablement conçue. Par exemple, la chemise de cylindre du moteur Steyr WD615 adopte une structure en filet de plate-forme. Pendant le processus de rodage, la surface de contact entre la chemise de cylindre et le segment de piston est réduite. , Il peut maintenir une lubrification liquide et le degré d'usure est très faible. De plus, le treillis agit comme un réservoir de stockage d'huile et améliore la capacité de la chemise de cylindre à retenir l'huile lubrifiante. Par conséquent, il est très avantageux de réduire l’usure du segment de piston et de la chemise de cylindre. Désormais, le moteur adopte généralement ce type de forme de structure de chemise de cylindre. Afin de réduire l'usure des faces d'extrémité supérieure et inférieure du segment de piston, les faces d'extrémité du segment de piston et la rainure du segment doivent maintenir un jeu approprié pour éviter une charge d'impact excessive. De plus, l'insertion de chemises en fonte austénitique résistante à l'usure dans la rainure annulaire supérieure du piston peut également réduire l'usure des faces d'extrémité supérieure et inférieure, mais cette méthode n'a pas besoin d'être pleinement encouragée, sauf circonstances particulières. Parce que son métier est plus difficile à maîtriser, son coût est également plus élevé.

3. Traitement de surface

La méthode qui peut réduire considérablement l’usure du segment de piston consiste à effectuer un traitement de surface. Il existe actuellement de nombreuses méthodes de traitement de surface. En ce qui concerne leurs fonctions, ils peuvent être résumés dans les trois catégories suivantes :
Améliorer la dureté de la surface pour réduire l'usure abrasive. C'est-à-dire qu'une couche métallique très dure est formée sur la surface de travail de l'anneau, de sorte que l'abrasif en fonte douce ne soit pas facile à incruster dans la surface et que la résistance à l'usure de l'anneau soit améliorée. Le chromage à trous libres est désormais le plus largement utilisé. Non seulement la couche chromée a une dureté élevée (HV800 ~ 1000), mais le coefficient de frottement est très faible et la couche chromée à trous libres a une bonne structure de stockage d'huile, elle peut donc améliorer considérablement la résistance à l'usure du segment de piston. . De plus, le chromage présente un faible coût, une bonne stabilité et de bonnes performances dans la plupart des cas. Par conséquent, le premier segment des moteurs automobiles modernes utilise tous des segments chromés, et près de 100 % des segments racleurs utilisent des segments chromés. La pratique a prouvé qu'une fois le segment de piston chromé, non seulement sa propre usure est faible, mais l'usure des autres segments de piston et chemises de cylindre qui ne sont pas chromés est également faible.
Pour les moteurs à grande vitesse ou améliorés, le segment de piston doit être chromé non seulement sur la surface extérieure, mais également sur les surfaces d'extrémité supérieure et inférieure pour réduire l'usure des surfaces d'extrémité. Il est préférable de chromer toutes les surfaces extérieures de tous les groupes de segments afin de réduire l'usure de l'ensemble du groupe de segments de piston.
Améliorez la capacité de stockage d'huile et la capacité anti-fusion de la surface de travail du segment de piston pour éviter la fusion et l'usure. Le film d'huile lubrifiante sur la surface de travail du segment de piston est détruit à haute température et parfois un frottement sec se forme. Si une couche de revêtement de surface avec de l'huile de stockage et de l'anti-fusion est appliquée sur la surface du segment de piston, cela peut réduire l'usure par fusion et améliorer les performances du segment. Capacité du cylindre de traction. La pulvérisation de molybdène sur le segment de piston présente une résistance extrêmement élevée à l'usure par fusion. D'une part, parce que la couche de molybdène pulvérisée est un revêtement poreux de structure de stockage d'huile ; d'autre part, le point de fusion du molybdène est relativement élevé (2 630 °C) et il peut toujours fonctionner efficacement sous friction sèche. Dans ce cas, l'anneau pulvérisé en molybdène présente une résistance au soudage plus élevée que l'anneau chromé. Cependant, la résistance à l'usure de l'anneau de pulvérisation en molybdène est pire que celle de l'anneau chromé. De plus, le coût de l’anneau de pulvérisation en molybdène est plus élevé et la résistance structurelle est difficile à stabiliser. Par conséquent, à moins qu’une pulvérisation de molybdène ne soit nécessaire, il est préférable d’utiliser un chromage.
Améliorer le traitement de surface du rodage initial. Ce type de traitement de surface consiste à recouvrir la surface du segment de piston d'une couche de matériau fragile, souple et élastique, de sorte que le segment et la partie saillante de la chemise de cylindre entrent en contact et accélèrent l'usure, raccourcissant ainsi la période de rodage. et faire entrer l'anneau dans un état de fonctionnement stable. . Le traitement par phosphatation est actuellement plus couramment utilisé. Un film de phosphatation à la texture douce et facile à porter se forme sur la surface du segment de piston. Étant donné que le traitement de phosphatation nécessite un équipement simple, un fonctionnement pratique, un faible coût et un rendement élevé, il est couramment utilisé dans le processus des segments de piston des petits moteurs. De plus, l’étamage et le traitement d’oxydation peuvent également améliorer le rodage initial.
Dans le traitement de surface des segments de piston, le chromage et la pulvérisation de molybdène sont les méthodes les plus couramment utilisées. De plus, en fonction du type de moteur, de la structure, de l'utilisation et des conditions de travail, d'autres méthodes de traitement de surface sont également utilisées, telles que le traitement de nitruration douce, le traitement de vulcanisation et le remplissage d'oxyde ferroferrique.