Do niedawna w silnikach tłokowych jako materiały, z których wykonane były pierścienie, stosowano żeliwo szare lub sferoidalne. Obecnie coraz więcej konstruktorów silników tłokowych wykorzystuje stal jako materiał na pierścienie tłokowe. Technologia ta jest już znana i stosowana w produkcji silników do ciężarówek n.p.: Mercedes – Benz.

Zdobyte w tej produkcji doświadczenia i osiągnięcia techniczne dotyczące obróbki stali doprowadziły do rozszerzenia zastosowań tego materiału w częściach silnikowych.

Zużycie oleju i “przedmuchy”

Dzięki zastosowaniu stali do produkcji pierścieni kompresyjnych uzyskano efekty: zmniejszenia zużycia oleju i lepszego uszczelnienia komory spalania. Pierścień stalowy jest cieńszy i lepiej się dopasowuje do tulei oraz tłoka.

Dlaczego stal?

W nowoczesnych silnikach spalinowych pierścienie tłokowe muszą spełniać wysokie wymagania. Duży stopień sprężania, duże obroty silnika oraz rygorystyczne przepisy co do czystości spalin spowodowały, że materiał wykorzystany do produkcji pierścieni musi być mocniejszy i twardszy od dotychczas stosowanego. Również takie właściwości jak: lepsze uszczelnianie, odporność na złamania oraz dłuższa żywotność okazały się bardzo potrzebne. W odpowiedzi na te wymogi zaproponowano pierścienie stalowe. Dodatkowo okazało się, że można je również stosować do napraw starych silników.

Porównanie pierścieni stalowych i żeliwnych

W nowoczesnych silnikach dzięki zastosowaniu stalowych pierścieni jest mniejsza ich wysokość oraz odległość od krawędzi denka tłoka i w efekcie wpływa to na zmniejszenie emisji szkodliwych substancji w spalinach.

Redukcja zużycia oleju

Dzięki zastosowaniu stali w konstrukcji pierścieni tłokowych uzyskano redukcje ich wysokości i szerokości. W efekcie (porównując do pierścieni żeliwnych) pierścienie stalowe lepiej układają się w rowku tłoka oraz mocniej dociskają do powierzchni tulei cylindrowej. A to oznacza redukcję lub zmniejszenie zużycia oleju.

Mniejsza emisja szkodliwych substancji

Zastosowanie pierścieni stalowych umożliwia zmiany w konstrukcji tłoka (w porównaniu do żeliwnych pierścienie stalowe są niższe), zmniejsza się więc wysokość tłoka pomiędzy pierwszym pierścieniem a denkiem. Przestrzeń pomiędzy tłokiem, pierścieniem a tuleją w tym obszarze jest również mniejsza, a to daje w efekcie mniejszą emisję szkodliwych substancji (niespalone resztki paliwa – węglowodory i sadze).

Wytrzymałość na rozciąganie

Tylko stalowy pierwszy pierścień gwarantuje odpowiednią wytrzymałość na rozciąganie, twardość i odporność na zmęczenie materiału, są to absolutnie konieczne zalety w dzisiejszych konstrukcjach silników.

Wytrzymałość stali

W porównaniu z żeliwem szarym lub sferoidalnym stal ma zaletę, że nie pęka i nie zniszczy innych podzespołów silnika. Ze względu na twardość pierścieni stalowych w porównaniu do innych żeliwnych materiałów zmniejszają się uszkodzenia tłoka w rowku. Dotyczy to silników diesla jak i benzynowych. Wieloletnie badania i doświadczania potwierdzają te zalety.

Zużycie powierzchni współpracy

Pierścienie ze stali gwarantują długą żywotność i redukują zużycie rowka tłokowego.

Pierścienie ze stali

Zalety:

• Większe naprężenia
• Dłuższe przebiegi
• Większa twardość
• Mniejsza wysokość
• Dłuższa odporność na zmęczenie

Korzyści:

• Odporność na przeciążenia
• Zmniejszenie zużycia pierścienia
• Zmniejszenie zużycia tłoka
• Dłuższe przebiegi pomiędzy przeglądami
• Leprze dopasowanie do gładzi cylindra
• Zmniejszenie zużycia oleju
• Zmniejszenie „przedmuchów“
• Mniejsze tarcie