用于制造活塞环的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于制造由铸铁或铸钢制成的活塞环的方法。
【背景技术】
[0002]—般已知的是，活塞环应设有耐磨层。在这里，多次将非常硬的PVD层沉积在作用面上。由发动机运转已知的是，特别是第一槽的活塞环在接口处比在环背部中具有更大的磨损。同时，PVD层有损于环在机动式运行中的径向压力分布。基于涂层和基本材料的不同的热膨胀(双金属效果)，压力在接口处增大并且因此有利于在该区域中的还要更大的磨损。这同样导致配合体的较大的载荷并且因此也导致配合体的较大的磨损。
[0003]由JP 2001-295699 A可得出作用面被覆层的活塞环。活塞环的作用面设有硬的PVD层。在该PVD层上沉积有一个另外的层，该另外的层比硬的PVD层具有更好的磨合运转特性。通过这个措施，沿活塞环的周向观察应产生优化的压力分布，因为磨合运转层在活塞环的靠近接口的区域中相对快速地磨损。
[0004]EP I 359 351 BI涉及一种这种类型的方法。设有接口的基体置于旋转中并且围绕蒸发源旋转。通过不同的旋转速度(在基体的周边上观察)产生不同的层厚度。在这里，接口区域中的层厚度应大于在其余周边区域中的层厚度。
[0005]基于活塞环基本材料和PVD层的不同的热膨胀系数，径向压力分布在发动机运行中从大约150°C的环温度起进行如下改变，S卩，在接口区域中构成增大的径向压力。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，提高被PVD覆层的活塞环的使用寿命，其中，同时配合体不应遭受增大的磨损或者说增大的载荷。
[0007]该任务通过如下方式得以解决，S卩，这样加工活塞环基体，使得活塞环基体在非机动式的冷的运行状态中具有径向压力分布，在该径向压力分布中，接口端部在限定的圆周角上几乎不具有径向压力并且这样调节PVD层的可变层厚度，使得在活塞环温度在150°C以上时，在活塞环的整个环周边上产生几乎均匀的径向压力分布。
[0008]根据本申请的方法的有利扩展方案由所属的方法从属权利要求得出。
[0009]该任务也通过一种按照根据本发明的方法制造的活塞环得以解决。
[0010]这个活塞环的有利扩展方案由所属的物的从属权利要求得出。
[0011]设有接口的活塞环包含由铸钢或铸铁制成的基体，在该基体的外周面上施加至少一个耐磨的PVD层，其中，PVD层在活塞环基体的靠近接口的区域中在限定的周边区域上观察就PVD层的材料厚度而言比在其余周边区域中构造得厚。
[0012]根据本发明的另一个构思，在由铸钢材料或铸铁制成的、在100和200°C之间的温度范围内具有小于15X10 6/K的膨胀系数的活塞环基体上施加具有小于4X10 6/κ的膨胀系数的PVD层。
[0013]以有利的方式，PVD层在靠近接口的区域中的层厚度比在其余周边区域中的层厚度构造得厚20和40%之间。
[0014]根据本发明的另一个构思，PVD层在靠近接口的区域中的层厚度为大于40和100 μ m之间，并且PVD层在其余周边区域中的层厚度为5和60 μ m之间。
[0015]如果PVD层构造为多层覆层(例如AlTiN/CrN)或者构造为均质层、例如CrN、CrN(O)或包括直至15重量百分比的氧含量的CrN，PVD层以有利的方式在100和200°C之间的温度范围内具有小于4X 10 6/K的热膨胀系数，其中，PVD层在活塞环背部的区域中的层厚度为大于等于5且小于40 μ m并且在靠近接口的区域中的层厚度为大于等于40且小于 100 μmD
[0016]如果PVD层基于C构造，则根据本发明的另一个构思，PVD层在100和200°C之间的温度范围内具有小于2X10 6/K的热膨胀系数，其中，PVD层在活塞环背部的区域的层厚度为大于1且小于等于20 μ m并且在靠近接口的区域中的层厚度为最大30 μ m0
[0017]根据需要，PVD层也可以设有纳米微粒。
[0018]根据本发明的另一个构思，靠近接口的区域从相应的接口端部出发在10至40°的角度范围内设有较厚的PVD层。
[0019]通过在覆层过程期间适当的过程引导，在活塞环基体的周边上产生可变的层厚度。如已经说明的那样，PVD防磨损层在靠近接口的区域中构造得厚得多，以便在这里应对增大的磨损并且因此显著地提高这样构造的活塞环的使用寿命。
[0020]在周边的其余部分上、特别是在环背部上，保持最初的层厚度。由此，不增大层的双金属作用。
[0021]环形、特别是热活塞环的环形可以在使用情况下通过有针对性的层结构这样控制，使得接口端部施加小得多的压力到配合体、例如缸工作面上。
[0022]因为根据本发明冷活塞环的接口端部几乎没有显示出径向压力，所以通过不可抑制的双金属效果在理想应用情况下在活塞环温度在150°C以上时在整个的环周边上产生均匀的径向压力分布。通过这个措施也能够有利地影响活塞环形状，由此，在接口处压力减小并且由此抑制特别是在靠近接口的区域中的磨损的增大。
[0023]根据本发明的活塞环可多样化地使用。因此，在车辆(载客汽车、载重汽车、公共汽车)的内燃机、工业应用(例如固定式马达)、工程运输车、机车和船中的应用是可设想的。优选的是在柴油机、特别是二冲程大柴油机的领域中的应用。
【附图说明】
[0024]本发明技术方案借助实施例在附图中示出并且进行如下说明。附图中:
[0025]图1示出具有标明的径向压力分布的活塞环基体的原理图；
[0026]图2示出根据图1的设有PVD层的活塞环基体的原理图。
【具体实施方式】
[0027]图1示出活塞环基体1，该活塞环基体设有仅一个标明的接口。活塞环基体1在其冷状态中的径向压力分布由箭头标明。可看出的是，活塞环基体1除了其靠近接口的端部区域3、4之外沿周向观察设有大约相同的径向压力分布。沿优选在10和40°之间的圆周角上延伸的靠近接口的端部区域3、4的方向，径向压力分布应在这些区域中减小到几乎为O0这例如可通过