Kolvringsbrott är ett av de vanligaste fellägena för kolvringar. Typiskt är den första och andra kompressionsringen mer benägna att gå sönder, med frakturer som ofta uppstår nära ringgapet. En kolvring kan gå sönder i flera segment, splittras i bitar eller till och med försvinna. Trasiga kolvringar påskyndar cylinderslitaget. I tvåtaktsdieselmotorer kan trasiga ringar blåsas in i avgasröret eller spolluftlådan och kan till och med komma in i turboladdarens turbinsida, skada turbinbladen och orsaka allvarliga olyckor.

Nedan är de nio huvudorsakerna till att kolvringen går sönder:

Vanliga orsaker till att kolvringen går sönder

Förutom materialfel och dålig tillverkningskvalitet är de främsta orsakerna bristfälligt underhåll under drift och dålig monteringskvalitet.

• 1. Otillräckligt ringgap
  När ringgapet är mindre än det specificerade monteringsspelet, expanderar metallen vid mellanrummet på grund av värme under drift utan tillräckligt med utrymme. Detta gör att gapets ändar pressar mot varandra, vilket skapar böjspänning och leder till brott nära springan.
• 2. Kolavlagringar i ringspår
  Dålig förbränning, överhettning av cylinderväggen, oxidation eller förbränning av smörjolja kan orsaka allvarlig kolansamling i cylindern. Kraftiga kolavlagringar begränsar ringrörelser. När ringen och cylinderväggen skrapar bort olje- och metallpartiklar blandas dessa och bildar, under läckande förbränningsgaser, lokala hårda kolavlagringar på den nedre ytan av ringspåret. Med hårt kol under och periodiskt gastryck ovanför upplever kolvringen böjtrötthet och brott.
• 3. Cylinder Liner Wear Ridge
  Lång-relativ rörelse mellan kolvenheten och cylinderfodret orsakar slitage och bildar en ås överst på fodret. När kolven når övre dödpunkten (TDC), slår den första kolvringen denna ås och kan bryta av stöten.
• 4. Överdrivet slitage på ringspår
  Överdrivet slitage på den nedre ytan av ringspåret skapar en avsmalnande (klockformad-) profil. Nära TDC tvingar gastrycket ringen mot denna sluttande yta, vilket orsakar vridningsdeformation. Denna upprepade stress leder till utmattningsbrott av den överdrivet slitna ringen.
• 5. Ringsnaggning på hamnar
  I tvåtaktsdieselmotorer går kolvringar ofta sönder genom att fastna i spol- eller avgasportar. Ringgapets area har den högsta spänningen och upplever betydande termisk expansion. Metallen mellan portarna på cylinderfodret är också utsatt för termisk deformation. Om ringgapet lite fastnar i en babords kant under kolvens rörelse kan ringen snäppa.
• 6. Radiell expansion och kontraktionsutmattning
  När ringspänningen är otillräcklig eller cylinderfodret är överdrivet slitet, kan kolvringen inte upprätthålla en tät tätning mot cylinderväggen. Gas med högt-tryck läcker in i spåret och trycker ringen inåt. När kolven sjunker och cylindertrycket sjunker, fjädrar ringen tillbaka ut. Denna upprepade radiella rörelse leder till utmattningsbrott.
• 7. Brott på grund av överdrivet slitage och otillräcklig styrka
  Vanliga kolvringsmaterial som grått gjutjärn, legerat gjutjärn och segjärn är spröda. Gjutdefekter som inre porositet, sprickor eller segregation kan skapa svaga punkter eller stresskoncentratorer. Under drift kan dessa leda till stötar eller utmattningsbrott.
• 8. Kraftigt slitage på cylinderfoder och stegbildning
  Steg-liknande slitage (axlar) bildas vid övre och nedre dödpunktspositionerna. Betydande slitage i vevstakens stora lager eller reparationer av de stora/små ändlagren kan ändra de ursprungliga dödlägena. Under tröghetskrafter leder detta till stötkrafter som kan bryta ringen.
• 9. Smörjolja och bränslekompatibilitetsproblem
  Vissa bränslen har hög svavelhalt. Vid förbränning producerar de mer SO2 och SO3. Dessa gaser orsakar vid höga temperaturer gaskorrosion direkt på metaller, härdar kolavlagringar och gummirester och ökar slitaget på liners och ringar. Om motorn fungerar utan att använda lämplig cylinderolja som är formulerad för bränslet, eller om allmän motorolja används som ersättning, minskar oljans förmåga att neutralisera syror som bildas vid förbränning. Detta leder till allvarligare sur korrosion av kolven och ringarna, vilket ofta resulterar i att kolvringen går sönder.