Существует множество факторов, влияющих на износ поршневых колец, и эти факторы часто переплетаются. Кроме того, тип двигателя и условия использования различны, а также сильно разнится износ поршневых колец. Поэтому проблему невозможно решить путем улучшения конструкции и материала самого поршневого кольца. Могут быть запущены следующие аспекты:

1. Выбирайте материалы с хорошими характеристиками.

С точки зрения снижения износа он, как материал поршневых колец, в первую очередь должен обладать хорошей износостойкостью и маслоемкостью. Вообще говоря, должно быть так, что первое газовое кольцо изнашивается больше, чем остальные. Поэтому особенно необходимо использовать материалы, которые хорошо удерживают масляную пленку без повреждения. Одна из причин, по которой ценится чугун с графитовой структурой, заключается в том, что он хорошо сохраняет масло и обладает износостойкостью.
Для дальнейшего повышения износостойкости поршневого кольца в чугун можно добавлять различные типы и содержание легирующих элементов. Например, чугунное кольцо из хромомолибдено-медного сплава, обычно используемое в двигателях, теперь имеет очевидные преимущества с точки зрения износостойкости и хранения масла.
Короче говоря, материал, используемый для поршневого кольца, лучше всего образует разумную износостойкую структуру из мягкой матрицы и твердой фазы, так что поршневое кольцо легко изнашивается во время первоначальной приработки и трудно изнашивается после приработки. в.
Кроме того, большое влияние на износ поршневого кольца оказывает материал цилиндра, соответствующего поршневому кольцу. Вообще говоря, износ наименьший, когда разница твердости измельчаемого материала равна нулю. По мере увеличения разницы в твердости увеличивается и износ. Однако при выборе материалов лучше всего добиться того, чтобы поршневое кольцо достигло предела износа раньше, чем цилиндр, исходя из того, что эти две детали имеют самый длительный срок службы. Это связано с тем, что замена поршневого кольца экономичнее и проще, чем замена гильзы цилиндра.
При абразивном износе помимо твердости необходимо также учитывать упругое воздействие материала поршневых колец. Материалы с высокой прочностью трудно изнашиваются и обладают высокой износостойкостью.

2. Улучшение формы конструкции.

На протяжении десятилетий в конструкцию поршневого кольца в стране и за рубежом было внесено множество усовершенствований, и эффект от замены первого газового кольца на кольцо с поверхностью цилиндра является наиболее значительным. Поскольку торцевое кольцо цилиндра имеет ряд преимуществ, с точки зрения износа, независимо от того, движется ли торцевое кольцо цилиндра вверх или вниз, смазочное масло может поднять кольцо под действием масляного клина, чтобы обеспечить хорошую смазку. Кроме того, кольцо на поверхности ствола также позволяет избежать краевой нагрузки. В настоящее время торцевые кольца цилиндра обычно используются в качестве первого кольца в усовершенствованных дизельных двигателях, а торцевые кольца цилиндра чаще используются в других типах дизельных двигателей.
Что касается смазочного кольца, то чугунное смазочное кольцо внутренней распорной пружины, которое в настоящее время широко используется в стране и за рубежом, имеет большие преимущества. Это смазочное кольцо само по себе очень гибкое и обладает отличной приспособляемостью к деформированной гильзе цилиндра, поэтому оно может сохранять хорошее качество смазки. Смазка снижает износ.
Чтобы уменьшить износ поршневого кольца, структура поперечного сечения группы поршневых колец должна быть разумно подобрана для обеспечения хорошего уплотнения и смазочной масляной пленки.
Кроме того, чтобы уменьшить износ поршневого кольца, конструкция гильзы цилиндра и поршня должна быть разумно спроектирована. Например, гильза цилиндра двигателя Steyr WD615 имеет сетчатую структуру. В процессе приработки уменьшается площадь контакта гильзы цилиндра с поршневым кольцом. , Он может поддерживать жидкую смазку, а степень износа очень мала. Кроме того, сетка действует как резервуар для хранения масла и улучшает способность гильзы цилиндра удерживать смазочное масло. Поэтому очень полезно уменьшить износ поршневого кольца и гильзы цилиндра. Теперь двигатель обычно принимает такую ​​форму конструкции гильзы цилиндра. Чтобы уменьшить износ верхнего и нижнего торцов поршневого кольца, торцы поршневого кольца и кольцевая канавка должны сохранять необходимый зазор во избежание чрезмерной ударной нагрузки. Кроме того, вложение износостойких вкладышей из аустенитного чугуна в верхнюю кольцевую канавку поршня также позволяет снизить износ верхнего и нижнего торцов, однако этот метод не нуждается в полном пропаганде за исключением особых обстоятельств. Поскольку его ремесло освоить сложнее, его стоимость также выше.

3. Обработка поверхности

Методом, позволяющим существенно снизить износ поршневого кольца, является выполнение поверхностной обработки. В настоящее время используется множество методов обработки поверхности. Что касается их функций, их можно свести к следующим трем категориям:
Улучшите твердость поверхности, чтобы уменьшить абразивный износ. То есть на рабочей поверхности кольца образуется очень твердый металлический слой, поэтому мягкий чугунный абразив нелегко внедрить в поверхность, и износостойкость кольца повышается. В настоящее время наиболее широко используется хромирование со свободными отверстиями. Мало того, что хромированный слой имеет высокую твердость (HV800～1000), коэффициент трения очень мал, а хромированный слой со свободными отверстиями имеет хорошую структуру хранения масла, поэтому он может значительно улучшить износостойкость поршневого кольца. . Кроме того, хромирование в большинстве случаев имеет низкую стоимость, хорошую стабильность и хорошие эксплуатационные характеристики. Поэтому во всех первых кольцах современных автомобильных двигателей используются хромированные кольца, и почти 100% маслосъемных колец используют хромированные кольца. Практика показала, что после хромирования поршневого кольца не только его собственный износ невелик, но и мал износ других поршневых колец и гильз цилиндров, не хромированных.
Для высокооборотных или усиленных двигателей поршневые кольца должны быть хромированы не только по внешней поверхности, но и по верхней и нижней торцевым поверхностям для уменьшения износа торцевых поверхностей. Лучше всего хромировать все наружные поверхности всех групп колец, чтобы уменьшить износ всей группы поршневых колец.
Улучшите емкость хранения масла и антиплавящую способность рабочей поверхности поршневого кольца, чтобы предотвратить плавление и износ. Смазочная масляная пленка на рабочей поверхности поршневого кольца при высоких температурах разрушается и иногда образуется сухое трение. Если на поверхность поршневого кольца нанести слой поверхностного покрытия с маслом для хранения и антипригарным покрытием, это может уменьшить износ при наплавке и улучшить характеристики кольца. Вытянуть емкость цилиндра. Молибденовое напыление на поршневое кольцо обладает чрезвычайно высокой стойкостью к износу наплавкой. С одной стороны, поскольку напыленный слой молибдена представляет собой пористое покрытие структуры хранения масла; с другой стороны, температура плавления молибдена относительно высока (2630°C), и он все еще может эффективно работать при сухом трении. При этом кольцо, напыленное молибденом, имеет более высокую стойкость к сварке, чем хромированное кольцо. Однако износостойкость молибденового распылительного кольца хуже, чем у хромированного. Кроме того, стоимость молибденового распылительного кольца выше, а прочность конструкции трудно стабилизировать. Поэтому, если нет необходимости напыления молибдена, лучше всего использовать хромирование.
Улучшите обработку поверхности первичной приработки. Этот вид обработки поверхности заключается в покрытии поверхности поршневого кольца слоем подходящего мягкого и эластичного хрупкого материала, чтобы кольцо и выступающая часть гильзы цилиндра соприкасались и ускоряли износ, тем самым сокращая период приработки. и перевод кольца в стабильное рабочее состояние. . В настоящее время все чаще используется фосфатирование. На поверхности поршневого кольца образуется фосфатирующая пленка мягкой текстуры, удобная в использовании. Поскольку обработка фосфатированием требует простого оборудования, удобного управления, низкой стоимости и высокой эффективности, ее обычно используют в процессе обработки поршневых колец небольших двигателей. Кроме того, лужение и окислительная обработка также могут улучшить первоначальную приработку.
При обработке поверхности поршневых колец наиболее распространенными методами являются хромирование и напыление молибдена. Кроме того, в зависимости от типа, конструкции, использования и условий работы двигателя также используются другие методы обработки поверхности, такие как мягкое азотирование, вулканизация и наполнение оксидом железа.