(57)【要約】大型ディーゼルエンジン用のピストンであって、鉄材質からなる一つのピストンヘッド(１)を備え、これにはそれぞれ一つのピストンリング(３)を取り付けるための円環状のピストンリング溝(４)が備わっており、少なくとも燃焼室に最も近い一番上のピストンリング溝(４)が燃焼室から遠い側面の部分において磨耗保護層(５)で覆われており、また、該磨耗保護層(５)は金属マトリックス(７)を具備し、その中にはクロムより高い硬度を持つ荷重支持粒(６)が分散されていることにより、磨耗保護層(５)の荷重負担能力と耐用年数を高めることができる。該磨耗保護層(５)は、噴霧、融解、半田付けにて形成することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に２サイクル大型ディーゼルエンジン用のピストンであって、
鉄材質からなる一つのピストンヘッド(１)を備え、これにはピストンリング(３)を取り付けるための円環状のピストンリング溝(４)がそれぞれ備わっており、少なくとも燃焼室に最も近い一番上のピストンリング溝(４)が燃焼室から遠い側面の部分において磨耗保護層(５)で覆われており、
該磨耗保護層(５)は金属マトリックス(７)を具備し、その中には荷重支持粒(６)が埋め込まれており、該マトリックスは少なくともニッケル、クロム、ホウ素、ケイ素を含む合金で構成されており、少なくとも該荷重支持粒(６)がクロムより高い硬度を持つことと、該磨耗保護層(５)がピストンヘッド(１)の基材の中に設けられた段差(８)の充填物として構成されており、これが内側のウェブ(９)の半径方向に、割り当てられたピストンリング溝(４)の外側の縁部まで続いていることとを特徴とするピストン。
【請求項２】
該段差(８)と、これを満たす磨耗保護層(５)が半径方向内側に向かって先細になっていることを特徴とする請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
荷重支持粒(６)の硬度が１６００ＨＶより高いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のピストン。
【請求項４】
荷重支持粒(６)が丸みを帯びた形状を呈していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項５】
マトリックス(７)内に荷重支持粒(６)が均一に分散されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項６】
磨耗保護層(５)に対する荷重支持粒(６)の割合が最高で８０体積％であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項７】
磨耗保護層(５)に対する荷重支持粒(６)の割合が５０体積％であることを特徴とする請求項６に記載のピストン。
【請求項８】
マトリックス(７)を構成する合金には、ニッケルが７４％、クロムが１５％、ケイ素が４％、鉄が３.５％、ホウ素と炭素が０.５％含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項９】
荷重支持粒(６)がセラミック材料からなっていることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１０】
荷重支持粒(６)が炭化タングステン(ＷＣ)からなっていることを特徴とする請求項９に記載のピストン。
【請求項１１】
磨耗保護層(５)の厚みが１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１２】
磨耗保護層(５)の厚みが０.３〜０.５ｍｍであることを特徴とする請求項１１に記載のピストン。
【請求項１３】
磨耗保護層(５)の厚みが半径方向内側から半径方向外側にかけて増加していることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１４】
磨耗保護層(５)を支えている基材が少なくとも磨耗保護層(５)に隣接する部分(１５)で硬化されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１５】
該基材がピストンリング溝(４)の両側面において硬化された部分(１５,１６)を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１６】
該基材がピストンリング溝(４)の半径方向内側面の部分においては硬化されていないことを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のピストン。
【請求項１７】
ウェブ(９)が、円環状の溝(１０)によりピストンリング溝(４)の半径方向内の側面から分離されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１８】
ピストンリングパッケージの複数の上部ピストンリング溝(４)に対して一つの磨耗保護層(５)が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載のピストン。
【請求項１９】
全てのピストンリング溝(４)に対して一つの磨耗保護層(５)が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載のピストン。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載のピストンに磨耗保護層を形成する方法であって、
磨耗保護層(５)が、割り当てられたピストンリング溝(４)の燃焼室から遠い側面の部分においてピストンヘッド(１)の鉄材質上に形成され、
該磨耗保護層(５)を構成する材料が、マトリックス(７)を構成する合金およびこの中に取り込まれている、クロムより高い硬度を持つ荷重支持粒(６)から構成されており、この材料が、ピストンリング溝(４)の準備された側面に噴霧され、このときマトリックス(７)を構成する合金は一つの融解した集合体として存在し、次にまたは同時に、噴霧した材料の熱処理が行われることを特徴とする方法。
【請求項２１】
噴霧角度は、磨耗保護層(５)の幅全体にわたって変化し、半径方向外側部分では半径方向内側部分より鋭角であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
磨耗保護層(５)の半径方向内側の縁部に隣接するピストンリング溝(４)の部分が、噴霧工程中にカバー(２１)により被覆されることを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載のピストンにおける磨耗保護層形成法であって、
磨耗保護層(５)が、割り当てられたピストンリング溝(４)の燃焼室から遠い側面の部分においてピストンヘッド(１)の鉄材質の上に形成され、
該磨耗保護層(５)を構成する材料が、マトリックス(７)を構成する合金およびこの中に取り込まれた、クロムより高い硬度を持つ荷重支持粒(６)から構成されており、結合剤により結合された形で、ピストンリング溝(４)の用意された側面に置かれ、次に行われる熱処理においてマトリックス(７)を構成する合金が融解されて結合剤が燃焼させられることを特徴とするピストンにおける磨耗保護層形成方法。
【請求項２４】
磨耗保護層(５)を構成する材料から、結合剤を使うことによりそれぞれリング状の磨耗保護層(５)の円弧状切片(１９)の形の素地が形成され、これがピストンリング溝(４)の割り当てられた側面上に置かれて、次に熱処理が行われることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
熱処理が不活性ガス供給状況下で行われることを特徴とする請求項２０ないし請求項２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
マトリックス(７)を構成する材料の融解温度より高い温度で熱処理が行われることを特徴とする請求項２０ないし請求項２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
熱処理が、誘導加熱可能な加熱装置(１４)を使って行われ、これがピストンリング溝(４)の周囲の一部の上に延在しており、ピストンヘッド(１)を回転させることにより磨耗保護層(５)に沿って動かされることを特徴とする請求項２０ないし請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
熱処理が少なくとも一つのバーナーおよび／またはレーザー装置を使って行われることを特徴とする請求項２０ないし請求項２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
磨耗保護層(５)が基材の中に設けられた段差(８)に挿入されることを特徴とする請求項２０ないし請求項２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
該段差(８)に、磨耗保護層(５)が硬化するまで、円環状のリング(２０)により半径方向外側に境界が設けられることを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発明の第1の概念によると、大型エンジン用のピストン、特に２サイクル大型ディーゼルエンジン用のピストンに関するものであって、該ピストンは一つの鉄材質で構成されるピストンヘッドを備え、ピストンヘッドにはそれぞれピストンリングを取り付けるためのピストンリング溝が設けられており、少なくとも、燃焼室に一番近い一番上のピストンリング溝の、燃焼室から遠い側の側面の部位が磨耗保護層で覆われている。
【０００２】
本発明は、もう一つの発明の概念によると、そのようなピストンの磨耗保護層の形成方法に関するものであり、該磨耗保護層は、割り当てられたピストンヘッドの鉄材質上のピストンリング溝の燃焼室から遠い側面の部分を覆っている。
【背景技術】
【０００３】
同種の公知の装置においては、磨耗保護層は硬質クロムからなるメッキで構成されており、通常は電気亜鉛メッキで層を形成する。しかしこのような従来使用されている磨耗保護層は、高圧や高温および／または給気内の研磨粒子が高濃度であるなどの高負荷状態においては十分な抵抗能力を発揮できない。その結果、寿命が比較的短くなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、先に述べたピストンを、簡単かつ低コストな方法を用いて、磨耗保護層が高負荷状態においても比較的長い耐用年数を保てるよう改善し、また、本発明の磨耗保護層を形成するための簡単な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題のうち前者は、同種のピストンに関して、磨耗保護層が金属マトリックスを備え、その中に少なくとも、クロムより高い硬度を持つ荷重支持粒を分散させることにより解決される。
【０００６】
磨耗保護層の硬度ひいては抵抗能力は、第一に、荷重支持粒の特性により左右される。該荷重支持粒はクロムまたは酸化クロムより硬度が高いため、本発明の方法は、既知のクロム保護層より耐磨耗性が高い。しかしながら、該硬い荷重支持粒はこれより柔らかいマトリックスに埋め込まれているため、磨耗保護層の柔軟性は十分である。荷重支持粒がマトリックスに埋め込まれているため、荷重支持粒を、現場では固体として望みの厚さに製造できない材料を使用して製造できることも長所である。したがって本発明の方法により、磨耗保護層を望みの厚さおよび望みの荷重負担強度で形成することができ、これは、長い耐用年数につながるため長所となる。
【０００７】
上記方法の望ましい実施形態や目的に適った発展形は、従属請求項で述べられている。そのため、目的を達成するために荷重支持粒を丸みを帯びた形にすることができる。すると荷重支持粒がと粒のように作用せず、割り当てられたピストンリングの望ましくない磨耗を避けることができる。同時に、マトリックス内で確実に支持と固定が行える。
【０００８】
目的に適ったさらなる方法では、荷重支持粒の直径は２０〜６０μｍである。これにより、荷重支持粒を比較的広範囲にかつ均一に分散させることができる。目的に適った方法では、磨耗保護層の５０体積％以下を荷重支持粒で占めることができる。
【０００９】
上記方法のさらなる発展形では、マトリックスが、ニッケル、クロム、ホウ素、ケイ素を含む合金からできている。このような合金には、マトリックスの硬度を比較的高くできるという長所がある。さらに、上記材料は流量特性が良好であるため、噴霧方法で簡単に処理でき、磨耗保護層の厚みを均一にしやすい。
【００１０】
荷重支持粒がセラミック材料、望ましくはＷＣであると有利である。この方法により、非常に硬い荷重支持粒を特に安いコストで得ることができる。
【００１１】
磨耗保護層の目的に適った厚みは０.３〜０.５ｍｍである。これにより、磨耗進行中における磨耗保護層のピストンリング溝内の遊びが大きくなり過ぎるのが防止される。
【００１２】
上記方法のさらなる実施形態では、磨耗保護層の厚みが半径方向に内側から外側に向かって増大しているところが長所である。ピストンリング溝の半径方向の外側の部分においては荷重が最も高いため、この部分の耐荷重能力を最高にしておく必要があり、そのため半径方向外側に向かって厚みが増している。したがって上記方法では、ピストンリング溝の半径方向の幅における厚みの配分が荷重にほぼ対応しているため、磨耗が該幅全体にわたって比較的均一に起こることが期待できる。これによりピストンリングに望ましくない傾きが起こることを予防できる。
【００１３】
さらなる方法においては、ピストンヘッドの鉄材質が少なくとも磨耗保護層に隣接する部分で硬化されていることが有利である。これにより、磨耗保護層の基材への沈み込みに対抗でき、同時に磨耗保護層と磨耗保護層を載せる基材との間に大きな硬度差ができるのを避けることができ、耐用年数に関して有利である。
【００１４】
先に述べた課題のうち後者は、同種の方法に関して、マトリックスを構成する合金およびこの中に取り込まれた、クロムより硬度が高く、望ましくは１６００ＨＶ以上の硬度を有する荷重支持粒の集合体で構成された、該磨耗保護層を構成する材料を、ピストンリング溝の準備された側面の上に噴霧し、このときマトリックスを構成する合金は融解した集合体として存在しており、その次にまたは同時に、該噴霧された材料の熱処理を行うことにより解決できる。
【００１５】
磨耗保護層を構成する材料が、ピストンリング溝の割り当てられた側面に直接噴霧されることにより、基材との結合性が良好となる。そして、その次に熱処理を行うことにより、噴霧角度により生じる厚みの差を確実に解消することができる。またこれと同時に、熱処理を行うことで基材の望ましい硬化が行える。
【００１６】
ピストンリング溝の幅にわたって噴霧角度を変えるのは目的に適っており、このとき、半径方向外側の噴霧角度は、半径方向内側よりも鋭角とする。このようにすることで、望ましい方法で半径方向外側部分の厚みを望みどおりに厚くすることができる。
【００１７】
該課題のもう一つの解決法は、同種の方法に関して、マトリックスを構成する合金およびこの中に取り込まれた、クロムより硬く望ましくは１６００ＨＶ以上の硬度を持つ荷重支持粒を備える集合体からなる、磨耗保護層を構成する材料を、一つの結合剤により結合された形で、準備されたピストンリング溝の側面上に置き、次に熱処理を行うときにマトリックスを構成する合金を融解し、結合剤を燃焼させる方法である。これにより、噴霧法に起因し、特にピストンリング溝が比較的深くて狭い場合に発生する問題を避けることができる。
【００１８】
この場合目的に適っているのは、磨耗保護層を構成する材料から、結合剤を使って、リング状の磨耗保護層の一つの円弧状切片の形を呈する素地を製造し、これを基材の上に置いて熱処理を行うことである。これにより、磨耗保護層を基材に確実に結合させることができる。
【００１９】
もう一つの、やはり長所を備えた方法は、不活性ガスを供給しながら熱処理を行うことである。これにより、特に基材との結合ゾーンにおける酸化を避けることができるため、基材の上に磨耗保護層を良好に結合することができる。
【００２０】
長所を備えたさらなる実施形態と、上位概念の方法の目的に適った発展形は残りの従属請求項に記載されており、また、以下の実施例と図面からさらに詳しく理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の主な適用分野は２サイクル大型ディーゼルエンジンおよび類似の大型エンジンである。このようなエンジンの基本的な構成と作動方法は既知である。
【００２２】
図１には、２サイクル大型ディーゼルエンジンのピストン２のピストン上部、いわゆるピストンヘッド１が図示されている。ここに示された種類の大型エンジンにおいては、ピストンヘッド１は、ねずみ鋳鉄または鋳鋼などの鉄材質製である。各ピストン２のピストンヘッド１は、上下に重ねて配置された複数のピストンリング３から構成されるピストンリングパッケージを備えており、このパッケージによりピストンヘッド１のスカート面と、ピストン２を支えるシリンダライナとの間の隙間が密閉される。ピストンリング３はそれぞれ、ピストンヘッド１の、割り当てられたピストンリング溝４に取り付けられる。
【００２３】
少なくとも一番上のピストンリング溝４、つまり、ピストン２により隔てられた燃焼室に一番近いピストンリング溝４は、その下部、つまり、燃焼室から遠い側面が磨耗保護層５で覆われており、その上に、割り当てられたピストンリング３が位置している。目的に適っているのは、互いに隣接する複数の上部ピストンリング溝４が同種の磨耗保護層５で覆われていることである。図の実施例においては、全てのピストンリング溝４が同種の一つの磨耗保護層５で覆われている。
【００２４】
図２の拡大図からもよくわかるように、磨耗保護層５には、金属マトリックス７に埋め込まれた、硬度の高い荷重支持粒６が含まれており、金属マトリックスはピストンヘッド１の鉄材質から構成された基材に結合している。荷重支持粒６の硬度はクロムまたはクロム表面に生じる酸化クロムの硬度より高い。そのために、硬度１６００ＨＶ以上の荷重支持粒６が使われる。マトリックス７を構成する材料の硬度は荷重支持粒６より低いため、磨耗保護層５の柔軟性は十分である。マトリックス７を構成するのに適した材料は、ニッケル−クロム−ケイ素−鉄−ホウ素−炭素の合金である。各材料の目的に適った含有量は、ニッケルが７４％、クロムが１５％、ケイ素が４％、鉄が３.５％、ホウ素と炭素が０.５％である。
【００２５】
荷重支持粒６はセラミック材料製であるため、低コストで準備できて目的に適っている。ＷＣ(炭化タングステン)から構成される荷重支持粒６は実験で良好な結果が得られた。
【００２６】
図２に示したように、荷重支持粒６は、丸みを帯びた形や球体であるのが目的に適っている。荷重支持粒６の直径は２０〜６０μｍである。荷重支持粒６はマトリックス７全体に均等に配分されているのが目的に適っている。磨耗保護層５全体に占める荷重支持粒６の割合は最高８０体積％である。実験では、この割合が５０体積％のときに良好な結果が得られた。
【００２７】
磨耗保護層５の厚みは、処理後の磨耗保護層５がピストンリング３とピストンリング溝４の間の遊びの許容範囲を超えないように決められる。したがって、磨耗保護層５の厚みは最大でも１ｍｍ、望ましくは０.３〜０.５ｍｍであるのが目的に適っている。特に大きな装置の場合、磨耗保護層５の厚みは最大値に近くなり、この逆の場合は最大値から遠ざかる。
【００２８】
磨耗保護層５はその幅全体にわたって均一の厚みにすることもできる。しかし、目的に適っているのは、その幅における荷重の変化に対応してその幅の厚みを変えることである。したがって、厚みは半径方向内側から半径方向外側に向かって増大し、割り当てられたピストンリング溝５の外側の縁において最も厚くなる。これにより、ピストンリング溝の幅にわたって磨耗がほぼ均一に起こるため、割り当てられたピストンリング３がずれず、傾くことが防げられる。
【００２９】
図１からさらに分かるように、磨耗保護層５は、ピストンヘッド１の基材内に設けられた段差８により作られたポケット部を充填するものとして構成されているが、このポケット部は上が開いており、割り当てられたピストンリング溝４の内側のウェブ９から外側の縁まで半径方向に延びている。段差８に向かい合うウェブ９の側面は傾斜しているため、段差８と、これを満たす磨耗保護層５は半径方向内側に向かって先細となる。ウェブ９とピストンリング溝４の半径方向内側の境界の周囲には溝１０が設けられており、ノッチ応力やサーマルクラックを回避できる。
【００３０】
図３に示されたように、磨耗保護層５は、たとえばプラズマ噴霧法またはＨＶＯＦ噴霧法により基材の上に噴霧することができる。これを行うため、図では噴霧ヘッド１１として示された噴霧装置が使われるが、これにより、磨耗保護層５を構成する材料が段差８により形成されたポケット内に噴霧され、この様子は噴霧線１２で示されている。このときの噴霧角度は、図３において矢印１３で示されているように、ピストンリング溝４の外側の縁の部分の角度が、磨耗保護層５の内側の縁の部分の角度より小さくなるように変化させることができる。このようにして、磨耗保護層５の外側の縁の部分における磨耗保護層５の厚みは、内側の縁の部分より厚くなる。
【００３１】
マトリックス７を構成する材料は、噴霧中は流体、つまり融解した状態であり、硬化する際に基材と結びつく。荷重支持粒６は、この流体のマトリックス材料の中に分散されており、一緒に噴霧される。マトリックス材料が硬化する際にマトリックス内の荷重支持粒は固定される。
【００３２】
噴霧後、図４に示された熱処理が行われる。これを行うため、図示された例においては、加熱装置１４が使われるが、これはピストンリング溝４内に差し入れられ、噴霧されたばかりの磨耗保護層５を加熱することができる。加熱装置１４は少なくとも一つの比較的短い、ピストンリング溝４に挿入される加熱セグメントを備えており、これは誘導加熱可能、つまり、電流を通せるコイルが少なくとも一つ備わっている。熱処理中は、全ての範囲が加熱されるよう、ピストンリング溝４が設けられているピストンヘッドが回転する。通常、一回転で十分である。この工程は、磨耗保護層５を備える各ピストンリング溝４について毎回実施するのが目的に適っている。しかし、磨耗保護層を備える複数または全てのピストンリング溝４について同時に熱処理を行うことも考えられる。さらに、範囲全体にわたって複数の加熱セグメントを配分することも可能で、これにより回転角度を小さくできる。また、誘導加熱用の加熱装置ではなく、一つまたは複数のバーナーを備える加熱装置またはレーザー加熱装置の使用も、もちろん可能である。
【００３３】
加熱装置１４により到達できる温度は、マトリックス７を構成する材料の融解温度より高い。図示した例では、この温度は１０００〜１２００℃になる。この熱処理により、噴霧工程で不可避である小さな厚みの差をなくすことができる。同時に、磨耗保護層５に隣接する基材の範囲１５の硬化も行われるが、これは図４では点線で示されている。図４でも点線１６で示したように、硬化がピストンリング溝４の下部側面の部分１５だけでなく、上部側面でも起こるように加熱装置１４を構成したり、熱処理を行ったりすることができる。
【００３４】
図示した例では熱処理は噴霧工程の次に行われる。また、噴霧工程中に熱処理を行うことも可能である。いずれにせよ、噴霧工程と熱処理は、酸化が起こらないよう不活性ガス中で行われる。アルゴンなどの不活性ガスは、図３および図４で示された、噴霧ヘッド１１または加熱装置１４に割り当てられたノズル１７または１８に供給されるが、これらが接続されている不活性ガス源は図示していない。
【００３５】
磨耗保護層への噴霧の際に、ウェブ９、溝１０、およびピストンリング溝４の半径方向内側の壁に層が形成されると不都合であるため、これを防ぐべく、図３に示したように適切なカバー２１を設けることができる。これは、ピストンリング溝４に挿入された、複数の円弧状切片から構成されるリングであり、望ましいカバーとして機能する。このカバーの周囲は、磨耗保護層５と結合しないように処理するか、または真鍮などの材料で構成する。該カバーを使うことにより噴霧工程は非常に簡単になる。
【００３６】
磨耗保護層５を形成するもう一つの方法において、磨耗保護層５を構成する材料、つまり荷重支持粒６を内部に分散させたマトリックス材料が、結合剤により結合された形または予め焼結された形で、割り当てられたピストンリング溝５の準備された下部側面上にセットされ、次に行われる熱処理においてマトリックス７を構成する合金が融解して該結合剤が燃焼させられる。このような方法では、噴霧時、特にピストンリング溝が非常に深くて狭いために比較的小さな噴霧角度での噴霧が必要な場合に起こり得る問題を避けることができる。
【００３７】
該結合剤は、磨耗保護層５を構成する材料と共にペースト状になり、ピストンリング溝の割り当てられた側面に塗布できるように形成することができる。また、割り当てられたピストンリング溝４内に挿入される、固いプレート状またはバンド状の素地という形での中間製品を製造することも考えられる。いずれの場合も、次の熱処理においてマトリックス材料が融解され、結合剤が燃焼させられる。結合剤としては、たとえば薄めたＰＶＡ(ポリビニルアルコール)、シリコン、ラテックスが挙げられる。
【００３８】
上記素地は、図５に示したように、目的に合わせて、リング状の磨耗保護層５の複数の円弧状切片１９の形で製造される。互いに密着したこれら複数の円弧状切片１９を、ピストンリング溝４に挿入することによりリングを形成することができる。ウェブ９はこのとき、素地１９のための確実な内側ストップエッジとして機能する。ウェブ９の半径方向内側にある溝１０により、熱処理の範囲を段差８により形成されるポケットの範囲に限定することができ有利である。溝１０はこれにより実際に未処理の部分となり、そのためサーマルクラックを避けることができる。
【００３９】
上記の例のように、熱処理は、電気加熱装置またはバーナーを備える加熱装置またはレーザー装置を使って行うことができ、不活性ガス中で行われるのが目的に適っている。いずれにせよ、発生できる温度は、マトリックス材料の融解温度より高く、１０００〜１２００℃以上である。良好かつ均一に配分させるために、マトリックス材料は良好な流量特性を有している必要があるが、ニッケル、クロム、ホウ素、ケイ素を含む合金はこれを満たしている。個々の成分の割合は、既に上で述べた例のとおりである。流量特性を改善するために、多くの場合、いわゆる融剤を追加することは目的に適っている。
【００４０】
磨耗保護層の噴霧または融解において流体の材料が、関係するピストンリング溝４の半径方向外側の縁に垂れるのを防ぐため、図３〜図５に示すように、段差８により形成されるポケットにより半径方向外側に、噴霧工程中に設けられ、磨耗保護層５の硬化後には取り外し可能な、円環状の密閉手段２０で境界を作ることができる。これはたとえば複数の円弧状切片から構成されるリングでもよく、磨耗保護層５と結合しないように内側を処理するか、またはそのような材料からできている。
【００４１】
また、磨耗保護層５を、予め融解したマトリックス材料と、その中に分散された荷重支持粒から構成された、半田付けした円弧状切片で構成することも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】２サイクル大型ディーゼルエンジン用のピストンの部分図である。
【図２】図１の装置の磨耗保護層の部分図の拡大図である。
【図３】図１の装置のピストンリング溝の拡大図であり、噴霧により磨耗保護層の一部が形成されている。
【図４】磨耗保護層の熱処理中の図１の装置のピストンリング溝の拡大図である。
【図５】ピストンリング溝に挿入された円弧状切片状の磨耗保護層素地の上面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ピストンヘッド
２  ピストン
３  ピストンリング
４  ピストンリング溝
５  磨耗保護層
６  荷重支持粒
７  金属マトリックス
８  段差
９  ウェブ
１０  溝
１１  噴霧ヘッド
１２  噴霧線
１４  加熱装置
１５,１６  硬化された部分
１７,１８  ノズル
１９  円弧状切片
２０  密閉手段
２１  カバー
【図１】
2006522886.tif 000002
【図２】
2006522886.tif 000003
【図３】
2006522886.tif 000004
【図４】
2006522886.tif 000005
【図５】
2006522886.tif 000006
【国際調査報告】
2006522886.tif 000007
2006522886.tif 000008
2006522886.tif 000009
2006522886.tif 000010