Поломка поршневих кілець є одним із поширених видів несправності поршневих кілець. Як правило, перше та друге компресійні кільця більш схильні до поломки, причому розломи часто відбуваються поблизу кільцевої щілини. Поршневе кільце може зламатися на кілька сегментів, розлетітися на частини або навіть пропасти. Розбиті поршневі кільця прискорюють знос циліндрів. У дво-тактних дизельних двигунах зламані кільця можуть потрапити у вихлопну трубу або камеру продувного повітря та навіть потрапити в бік турбіни турбокомпресора, пошкодивши лопаті турбіни та спричинивши серйозні аварії.

Нижче наведено дев’ять основних причин поломки поршневих кілець:

Поширені причини поломки поршневих кілець

Окрім браку матеріалів і низької якості виготовлення, основними причинами є неналежне обслуговування під час експлуатації та низька якість збірки.

• 1. Недостатній зазор між кільцями
  Коли кільцевий зазор менший за вказаний монтажний зазор, метал у зазорі розширюється через нагрівання під час роботи без достатнього місця. Це призводить до того, що кінці зазору тиснуть один на одного, створюючи напругу вигину та призводячи до поломки поблизу зазору.
• 2. Відкладення вуглецю в кільцевих канавках
  Погане згоряння, перегрів стінки циліндра, окислення або горіння мастила можуть призвести до значного накопичення вуглецю в циліндрі. Великі вуглецеві відкладення обмежують рух кільця. Коли кільце та стінка циліндра зішкрябують частинки масла та металу, вони змішуються та під дією витоку газів згоряння утворюють локалізовані тверді вуглецеві відкладення на нижній поверхні канавки кільця. З твердим вуглецем знизу та періодичним тиском газу зверху поршневе кільце відчуває втому при вигині та ламається.
• 3. Гребінь зносу гільзи циліндра
  Тривалий -відносний рух між поршневим вузлом і гільзою циліндра спричиняє знос, утворюючи гребінь у верхній частині гільзи. Коли поршень досягає верхньої мертвої точки (ВМТ), перше поршневе кільце стикається з цим хребтом і може зламатися від удару.
• 4. Надмірний знос кільцевих канавок
  Надмірне зношення нижньої поверхні кільцевої канавки створює конічний (-подібний) профіль. Біля ВМТ тиск газу притискає кільце до цієї похилої поверхні, викликаючи деформацію скручування. Це повторюване навантаження призводить до втомного руйнування надмірно зношеного кільця.
• 5. Ring Snagging на портах
  У дво{0}}тактних дизельних двигунах поршневі кільця часто ламаються, зачепившись за продувні або випускні отвори. Зона кільцевого зазору має найбільший натяг і зазнає значного теплового розширення. Метал між отворами на гільзі циліндра також схильний до термічної деформації. Якщо проміжок кільця злегка зачепиться за край порту під час руху поршня, кільце може лопнути.
• 6. Втома від радіального розширення та скорочення
  Коли натяг кільця недостатній або гільза циліндра надмірно зношена, поршневе кільце не може підтримувати щільне прилягання до стінки циліндра. Газ під високим-тиском витікає в канавку, штовхаючи кільце всередину. Коли поршень опускається і тиск у циліндрі падає, кільце пружинить назад. Це повторюване радіальне переміщення призводить до втомного руйнування.
• 7. Поломка внаслідок надмірного зносу та недостатньої міцності
  Звичайні матеріали поршневих кілець, такі як сірий чавун, легований чавун і ковкий чавун, є крихкими. Дефекти лиття, такі як внутрішня пористість, тріщини або сегрегація, можуть створити слабкі місця або концентратори напруги. Під час експлуатації це може призвести до удару або втомного руйнування.
• 8. Сильний знос гільзи циліндра та утворення сходинок
  У верхній і нижній мертвих точках формується-подібний знос (плечі). Значний знос великого кінцевого підшипника шатуна або ремонт великих/малих кінцевих підшипників може змінити початкове положення мертвої точки. Під дією сил інерції це призводить до ударних сил, які можуть зламати кільце.
• 9. Проблеми сумісності мастила та палива
  Деякі види палива мають високий вміст сірки. Під час горіння вони виробляють більше SO2 і SO3. Ці гази при високих температурах викликають газову корозію безпосередньо на металах, зміцнюють нагар і залишки гумки, а також збільшують знос вкладишів і кілець. Якщо двигун працює без використання відповідної циліндрової оливи, розробленої для палива, або якщо замість неї використовується звичайна моторна олива, здатність оливи нейтралізувати кислоти, що утворюються під час згоряння, знижується. Це призводить до більш сильної кислотної корозії поршня та кілець, що часто призводить до поломки поршневих кілець.