ピストン リングの摩耗に影響を与える要因は数多くあり、これらの要因が複雑に絡み合っていることもよくあります。また、エンジンの種類や使用条件も異なり、ピストンリングの磨耗も大きく異なります。したがって、ピストンリング自体の構造や材質を改良するだけでは問題を解決することはできない。次の側面を開始できます。

1. マッチング性能の良い材料を選択する

ピストンリングの材質としては、摩耗を低減するために、まず耐摩耗性と油の貯留性が良くなければなりません。一般的に言えば、最初のガスリングが他のリングよりも摩耗するはずです。そのため、特に油膜を傷めずに保持することに優れた材料を使用する必要があります。黒鉛組織の鋳鉄が評価される理由の一つは、油の貯蔵性と耐摩耗性に優れていることです。
ピストンリングの耐摩耗性をさらに向上させるために、さまざまな種類および含有量の合金元素を鋳鉄に添加することができます。例えば、エンジンに一般的に使用されているクロムモリブデン銅合金鋳鉄リングは、耐摩耗性とオイルの貯蔵の点で明らかな利点を持っています。
つまり、ピストンリングに使用される材料は、軟質マトリックスと硬質相の適度な耐摩耗性構造を形成し、初期のなじみ時には摩耗しやすく、なじみ後は摩耗しにくいものが最適です。で。
また、ピストンリングとマッチングするシリンダーの材質もピストンリングの摩耗に大きく影響します。一般に、砥材の硬度差がゼロのときが摩耗が最も小さくなります。硬度差が大きくなると、摩耗も増加します。ただし、材料を選択する場合は、両者の寿命が最も長いことを前提として、ピストンリングがシリンダよりも早く摩耗限界に達するようにするのが最善です。ピストンリングの交換はシリンダーライナーの交換より経済的で簡単だからです。
摩耗の場合、硬度を考慮することに加えて、ピストンリングの材質の弾性効果も考慮する必要があります。靭性の強い素材は摩耗しにくく、耐摩耗性が高い。

2. 構造形状の改善

何十年もの間、国内外でピストンリングの構造に多くの改良が加えられてきましたが、最初のガスリングをバレル表面リングに変更した効果は最も顕著です。バレルフェイスリングには一連の利点があるため、摩耗に関する限り、バレルフェイスリングが上下に動いても、オイルウェッジの作用により潤滑油がリングを持ち上げ、良好な潤滑を確保できます。また、バレル表面リングによりエッジロードも回避できます。現在、バレル フェース リングは強化型ディーゼル エンジンの最初のリングとして一般的に使用されており、バレル フェース リングは他のタイプのディーゼル エンジンでより一般的に使用されています。
オイルリングに関しては、現在国内外で一般的に使用されているインナーブレースコイルスプリング鋳鉄オイルリングには大きな利点があります。このオイルリング自体は非常に柔軟性があり、変形したシリンダーライナーへの追従性にも優れており、潤滑により摩耗が少なく良好な状態を維持できます。
ピストンリングの摩耗を軽減するには、ピストンリンググループの断面構造を合理的に一致させ、良好なシールと潤滑油膜を維持する必要があります。
さらに、ピストンリングの摩耗を軽減するには、シリンダライナーとピストンの構造を合理的に設計する必要があります。例えば、シュタイアーWD615エンジンのシリンダーライナーはプラットフォームネット構造を採用しています。ならし運転中は、シリンダライナーとピストンリングとの接触面積が減少します。 、液体潤滑を維持でき、摩耗量も非常に少ないです。さらに、メッシュはオイル貯蔵タンクとして機能し、シリンダーライナーの潤滑オイル保持能力を向上させます。したがって、ピストンリングとシリンダーライナーの摩耗を軽減することは非常に有益です。現在のエンジンは一般的にこのようなシリンダーライナー構造形状を採用しています。ピストンリングの上下端面の磨耗を低減するには、ピストンリングの端面とリング溝との間に過大な衝撃荷重がかからないよう適度な隙間を保つ必要がある。また、ピストン上部のリング溝に耐摩耗性のオーステナイト系鋳鉄ライナーを圧入することでも上下端面の摩耗を低減できますが、特別な場合を除き、この方法を全面的に推進する必要はありません。技術を習得するのがより難しいため、コストも高くなります。

3. 表面処理

ピストンリングの摩耗を大幅に軽減できる方法は表面処理を行うことです。現在、多くの表面処理方法が使用されています。それらの機能に関する限り、次の 3 つのカテゴリに要約できます。
表面硬度を向上させ、摩耗を軽減します。すなわち、リングの作用面に非常に硬い金属層が形成され、軟質鋳鉄砥粒が表面に埋まりにくくなり、リングの耐摩耗性が向上する。ルーズホールクロムめっきは現在最も広く使用されています。クロームメッキ層の硬度が高く（HV800～1000）、摩擦係数が非常に小さいだけでなく、ルーズホールクローム層は油の貯留構造が良いため、ピストンリングの耐摩耗性を大幅に向上させることができます。 。さらに、クロムめっきは、ほとんどの場合、低コストで安定性が高く、性能も優れています。そのため、現代の自動車エンジンのファーストリングにはすべてクロームメッキリングが使用されており、オイルリングにもほぼ100％クロームメッキリングが使用されています。ピストンリングにクロムメッキを施すと、ピストンリング自体の摩耗が少ないだけでなく、クロムメッキされていない他のピストンリングやシリンダライナーの摩耗も少ないことが実践で証明されています。
高速エンジンや強化エンジンの場合、端面の摩耗を軽減するために、ピストン リングの外面だけでなく、上下の端面にもクロムメッキを施す必要があります。ピストン リング グループ全体の摩耗を軽減するには、すべてのリング グループの外面をすべてクロムメッキすることが最善です。
オイル貯留能力とピストンリング作動面の耐溶解性を向上させ、溶解や摩耗を防止します。高温下ではピストンリング作動面の潤滑油膜が破壊され、乾摩擦が発生することがあります。貯蔵油と融着防止剤による表面コーティング層をピストン リングの表面に塗布すると、融着摩耗が軽減され、リングの性能が向上します。プルシリンダー容量。ピストンリングにモリブデンを溶射することにより、耐溶融摩耗性が極めて高くなります。一方で、溶射されたモリブデン層は多孔質の油貯蔵構造コーティングであるため、一方、モリブデンの融点は比較的高く (2630°C)、乾燥摩擦下でも効果的に機能します。この場合、モリブデン溶射リングはクロムメッキリングよりも耐溶着性が高くなります。ただし、モリブデン溶射リングの耐摩耗性はクロムメッキリングに比べて劣ります。また、モリブデンスプレーリングはコストが高く、構造強度の安定化が難しい。したがって、モリブデン溶射が必要でない限り、クロムメッキを使用するのが最善です。
初期なじみ時の表面処理を改善します。この種の表面処理は、ピストンリングの表面を適切な柔らかく弾性のある脆弱な材料の層で覆うことで、リングとシリンダーライナーの突出部分が接触して摩耗を促進し、それによって慣らし運転期間を短縮します。そして、リングを安定した作動状態にする。 。現在ではリン酸塩処理がより一般的に使用されています。ピストンリング表面にソフトな質感で摩耗しやすいリン酸塩皮膜を形成します。リン酸塩処理は、設備が簡単で操作が簡単、低コスト、高効率であるため、小型エンジンのピストンリング工程でよく使用されます。また、錫メッキと酸化処理により初期なじみ性も向上します。
ピストンリングの表面処理にはクロムメッキやモリブデン溶射がよく行われます。このほか、エンジンの種類や構造、用途や作業条件に応じて、軟窒化処理、加硫処理、酸化鉄充填などの表面処理方法も使用されます。