Industrial Scaling of Low-Friction Hybrid Layer Technology on Piston Rings

• Autorzy: Kula Piotr , Pietrasik Robert , Pawęta Sylwester , Komorowski Jarosław

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.1605

Warianty tytułu

PL

Przemysłowe skalowanie technologii niskotarciowych warstw hybrydowych na pierścieniach tłokowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Technological trials of gas sulphonitriding processes for cast iron piston rings were carried out as an alternative to chromium electroplating for the production of low-friction layers. The effectiveness of different ways of packing heat treatment charges in minimising or eliminating deformation of the rings was compared, and the effectiveness of ring packing with restraining tooling was confirmed. The maximum duration of the gas sulphonitriding process was determined at 1 hour, both as a stand-alone process and as a component process in a multi-stage technology for the manufacture of low-friction hybrid layers, ensuring the maintenance of sufficient ring toughness for an opening during assembly.

PL

Przeprowadzono próby technologiczne procesów azotonasiarczania gazowego żeliwnych pierścieni tłokowych jako alternatywy wytwarzania warstw niskotarciowych dla chromowych powłok galwanicznych. Porównano skuteczność różnych sposobów upakowania wsadów do obróbki cieplno-chemicznej w minimalizacji bądź eliminowaniu odkształceń pierścieni. W tym zakresie potwierdzono skuteczność pakietowania pierścieni w specjalistycznym, krępującym oprzyrządowaniu technologicznym. Wyznaczono maksymalny czas trwania procesu azotonasiarczania gazowego – 1 godziny – zarówno jako procesu samodzielnego, jak i procesu składowego w wieloetapowej technologii wytwarzania niskotarciowych warstw hybrydowych, który gwarantuje zachowanie dostatecznej wiązkości pierścienia dla rozwarcia montażowego.

Słowa kluczowe

EN

piston rings; nitriding; low-friction layers; distortions

PL

pierścienie tłokowe; azotowanie; warstwa niskotarciowa; odkształcenia

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 4
• Strony: 23--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kula Piotr

• Hart-Tech Ltd., 45 Niciarniana Street, 92-320 Lodz, Poland 2 Institute of Materials Science and Engineering, Lodz University of Technology, 1/15 Stefanowski Street, 90-924 Lodz, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-1796-9155

autor

Pietrasik Robert

• Hart-Tech Ltd., 45 Niciarniana Street, 92-320 Lodz, Poland 2 Institute of Materials Science and Engineering, Lodz University of Technology, 1/15 Stefanowski Street, 90-924 Lodz, Poland.

• https://orcid.org/0000-0001-8186-9231

autor

Pawęta Sylwester

• Hart-Tech Ltd., 45 Niciarniana Street, 92-320 Lodz, Poland 2 Institute of Materials Science and Engineering, Lodz University of Technology, 1/15 Stefanowski Street, 90-924 Lodz, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-5994-161X

autor

Komorowski Jarosław

• F.P.T. PRIMA SA, 17 Lisciasta Street, 91-357 Lodz, Poland

Bibliografia

• 1. Saravanan R., Sunkara N., Rao M.S., Malyadrib T.: Experimental exploration on influence of gas nitriding and chromium coated piston rings in reduction of wear and lubricant consumption in petrol engines. AIP Conference Proceedings, 2020, vol. 2283(1), p. 20071, doi.org/10.1063/5.0025022.
• 2. Michalski J., Wach P., Tacikowski J., Betiuk M., Burdynski K., Kowalski S., Nakonieczny A.:Contemporary industrial application of nitriding and its modifications. Materials and Manufacturing Processes, 2009, vol. 24(7–8), pp. 855–858, doi.org/10.1080/10426910902844203.
• 3. Xu, B., Yin, B., Gao, D., Hua, X. (2022). Tribological performance of surface treated piston assembly with infiltrated layer. Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 36(1), p. 197-204, doi.org/10.1007/s12206-021-1218-4.
• 4. Wołowiec-Korecka E., Kula P., Pawęta S., Pietrasik R., Sawicki J., Rzepkowski A.: Neural computing for a low-frictional coatings manufacturing of aircraft engines' piston rings. Neural Computing and Applications, 2019, vol. 31, p. 4891–4901, doi.org/10.1007/s00521-018-03987-9.
• 5. Watanabe, S., Noshiro, J., Miyake, S. (2004). Tribological characteristics of WS2/MoS2 solid lubricating multilayer films. Surface and Coatings Technology, vol. 18(2-3), pp. 347–351, doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.09.063.
• 6. Writzl, V., Rovani, A.C., Pintaude, G., Lima, M.S.F., Guesser, W.L., Borges, P.C. (2020). Scratch resistances of compacted graphite iron with plasma nitriding, laser hardening, and duplex surface treatments. Tribology International, vol. 143, p. 106081, doi.org/10.1016/j.triboint.2019.106081.
• 7. Kula, P., Pietrasik, R., Paweta, S. (2019). Low-friction layer from nanocomposite gradient material and method for producing it. Patent Office of the Republic of Poland. Patent No. PL 412975.
• 8. Kula, P., Pietrasik, R., Pawęta, S., Rzepkowski, A. (2020). Low Frictional MoS2/WS2/FineLPN Hybrid Layers on Nodular Iron. Coatings, vol. 10(3), p. 293, doi.org/10.3390/coatings10030293.
• 9. Kula, P., Pietrasik, R., Pawęta, S., Komorowski J. MoS2/WS2/FineLPN composite layers – a new approach to low frictional coatings for piston rings. QUARTERLY TRIBOLOGIA, 2022; 301(3),pp. 49–58, DOI: 10.5604/01.3001.0016.1024.
• 10. Has, Z., Kula, P., Gawronski, Z. (1980) Structural construction of sulfonitrided layers in stainless andheat-resisting steels. Archives of Materials Science, vol. 1(4), pp. 137–150.
• 11. Lesz, S., Kalinowska-Ozgowicz, E., Golombek, K., Kleczka, M. (2010). Structure and properties of surface layers of selected constructional steels after sulfonitriding. Archives of Materials Science and Engineering, vol. 42(1), pp. 21–28.
• 12. Kula, P., Pietrasik, R., Pawęta, S., Rzepkowski, A., Filarczyk, P., Komorowski, J. (2020). Technological equipment for use in the processes of producing low-friction layers on working surfaces arranged in a pile of piston rings. Patent Office of the Republic of Poland. Patent No. PL 429444.
• 13. Nikitin, D.A., Nikitin, P.D., Asoyan, A.R., Solntsev, A.A., Snarsky, S.V. Influence of the Piston Ring Shape in a Free State on the Efficiency of Sealing the Combustion Chamber, (2021), Intelligent Technologies and Electronic Devices in Vehicle and Road Transport Complex (TIRVED) – 2021, pp.1-5, doi: 10.1109/TIRVED53476.2021.9639210.
• 14. ISO 6623:2013. Internal combustion engines – Piston rings – Scraper rings made of cast iron.
• 15. ISO 6624-1:2017. Internal combustion engines – Piston rings – Part 1: Keystone rings made of cast iron.
• 16. ISO 6626-2:2013. Internal combustion engines – Piston rings – Part 2: Coil-spring-loaded oil control rings of narrow width made of cast iron.
• 17. ISO 6625:1986. Internal combustion engines – Piston rings – Oil control rings.
• 18. Fan, B., Feng, S., Che, Y., Mao, J., Xie, Y. (2018). An oil monitoring method of wear evaluation forengine hot tests. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 94, p. 3199–3207, doi.org/10.1007/s00170-016-9473-8.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).