11 Anéis de Pistão

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DEFINIÇÃO DE ANEL DE PISTÃO
“É um elemento circular elástico com elevada 
força de expansão”
“Os Anéis de Pistão são peças de metal que, quando 
instaladas nos cilindros dos motores, tornam-se circulares 
e auto-expansivas, proporcionando uma vedação móvel 
entre a câmara de combustão e o carter do motor.”
LOCALIZAÇÃO DOS ANÉIS
2 peças
3 peças
anel de 
compressão
anel 
raspador
anel de óleo
FUNCIONAMENTO DO MOTOR
As principais funções do anel são: 
✓ controlar o consumo de óleo
✓ vedar a câmara de combustão
FUNÇÕES DO ANEL DE PISTÃO
Para isso o anel tem que exercer, em todo o 
seu perímetro, uma pressão contra a parede 
interna do cilindro.
Isto só é possível, se o anel tiver a forma 
livre adequado.
Forma livre = Forma do anel no seu estado livre 
parede 
do 
cilindro
No estado livre o anel não é redondo.
Só quando montado no cilindro é que o anel fica redondo.
TIPOS DE ANEL
1º canalete 2º canalete 3º canalete
Descrição Anel de Compressão Anel Raspador Anéis de Óleo
Função
Vedar a câmara de combustão, 
evitando que os gases provenientes 
da explosão passem para o cárter
Raspar o excesso de óleo do cilíndro, 
mantendo um filme de óleo 
lubrificante
Distribuir o óleo lubrificante nas 
paredes do cilíndro
Disposição 
no Pistão 1º anel a partir da cabeça do pistão 2º anel a partir da cabeça do pistão 3º anel a partir da cabeça do pistão
Blow-by elevado (passagem de 
gases provenientes da explosão para 
o cárter)
Risco em camisa
Scuffing (travamento do anel no 
cilíndro) Consumo elevado de óleo lubrificante
Má distribuição do filme de óleo 
lubrificante, acarretando o 
travamento do motor ou a emissão de 
fumaça proveniente do óleo 
queimado
Potenciais 
Problemas
CARACTERIZAÇÃO DO ANEL
Diâmetro Nominal é o diâmetro externo do anel , 
“fechado” no diâmetro do cilindro para qual foi projetado 
. È portanto igual 
ao diâmetro do cilindro , sendo medido em milímetros ou 
polegadas .
ALTURA : É a distância entre as faces laterais do 
anel , medida normalmente em milímetros e em 
alguns casos em frações de polegadas .
RADIAL : É a distância entre as faces externas e internas do 
anel , tendo medidas sempre em milímetros .
Folga
φi
nt
. c
ili
nd
ro
Força tangencial
Força diâmetral
As principais funções do anel são: 
✓ controlar o consumo de óleo
✓ vedar a câmara de combustão
FORMA LIVRE
Para isso o anel tem que exercer, em todo o 
seu perímetro, uma pressão contra a parede 
interna do cilindro.
Isto só é possível, se o anel tiver a forma 
livre adequado.
Forma livre = Forma do anel no seu estado livre 
parede 
do 
cilindro
No estado livre o anel não é redondo.
Só quando montado no cilindro é que o anel fica redondo.
FORMA LIVRE
ð Distribuição de pressão no anel
ð Força tangencial
ð Perfeito assentamento no cilindro
A forma livre do anel é responsável por:
- desgaste localizado (em geral nas pontas) 
Quando houver desvio de forma originado durante a fabricação ou 
durante a montagem dos anéis no cilindro, podem ocorrer as seguintes 
falhas quando o motor entrar em funcionamento.
- pontos com pressão excessiva (“scuffing”)
- pontos com pressão insuficiente ( alto blow-by, C.O.)
θ
Vida Útil
Até 1980 de 90 em diante
Otto 150.000 KM 250.000 KM
Diesel 500.000 KM 1.000.000 KM
Vida Útil- É o nº de horas ou quilometragem que o veículo 
consegue percorrer mantendo os valores de potência, torque e 
consumo de óleo conforme a especificação do fabricante
Anel de Compressão
Anel Retangular
Anel Semi-Trapezoidal e 
Trapezoidal
Anel com Face Cônica
H
P
K
T
Anel Trapezoidal (K)
Este é um anel de compressão com as duas 
faces inclinadas , usado em casos onde o anel 
pode se prender no canalete devido aos 
resíduos provocados pela combustão .Devido 
a sua forma em cunha qualquer movimento 
radial altera a folga axial e assim o acumulo de 
resíduos de combustão será minimizado .
Mudança na folga axial S>So
Anel de Compressão
Anel com Face Abaulada
Anel Cônico Torsional Negativo
Anel Torsional Positivo
T3
42
E
T5
Influência da torção 
nos anéis de 2ªcan
Anéis Raspadores
7 6 Anéis com rebaixo na face de 
trabalho com propriedades de um 
anel de compressão e raspador 
de óleo devido a sua torção
quando confinado no cilindro 
Anéis de Óleo
Anel de Óleo de 2 peças
Anel de óleo com cantos 
chanfrados e com mola 
espiral
Anel de óleo cromado com 
cantos chanfrados e com 
mola espiral e cantos 
chanfrados e cônicos
Anel de óleo em Aço 
com cromo , sem cromo 
ou nitretado 
com mola espiral.
86NS
Anel de Óleo de 3 peças
- Tipo “990”
- Tipo ES80
- Tipo 98
Segmento
Espaçador
Anel de óleo - 3 peças
Função dos anéis de 3 peças
Materiais
Na seleção do material (metal base) para um anel, os 
seguintes fatores devem ser considerados:
ü deve ter boas condições de trabalho tanto com lubrificação 
adequada como inadequada.
ü deve ter boas propriedades elásticas, principalmente em altas 
temperaturas.
ü deve ter uma boa resistência à quebra por fadiga.
Ferro Fundido Cinzento AçoFerro Fundido Nodular
Fabricação interna Fabricação interna importado
Material Base
Materiais em Ferro Fundido Cinzento Temos :
compressão e óleo de duas peças
compressão de alta resistência
compressão - Liga com Níquel
2ª can. sem cobertura ou altura reduzida.
2ªcan.elevada resistência a ruptura e desgaste
com elevada resistência a ruptura e desgaste
que sofrerão processo de nitretação
com elevada resistência a ruptura e mod. Elast.
compressão e óleo com elevada resistência a ruptura
Materiais Base
Materiais em Ferro Fundido Nodular Temos :
compressão tratados termicamente
compressão e óleo duas peças para dimensões reduzidas
tratados termicamente alta resistência a ruptura
tratados termicamente alta dureza
compressão e óleo alta resistência a rutura e desgaste -Nióbio
compressão e óleo alta resistência a rutura e desgaste -Nióbio
compressão e óleo tratado termicamente
compressão tratado termicamente - nitretação
Material Base
MA t
• Anel 1ºcan Otto / Diesel
• Padrão atual US Market
• Aço Carbono
•Liga : Si, Cr
• Martensitico
• ISO 6621-3: MC 63
•Resistência a Flexão :
Sem ruptura
•Dureza :48 HRC min.
MA y
• Anel 1ºcan Otto/Diesel
• Padrão Atual para Otto
• Aço Inox Martensítco 
•Liga: Cr, Mo, V
• Nitridedo (MA77)
• ISO 6621-3: MC 61
• Resistência a Flexão :
Sem ruptura
•Dureza: 38 HRC min.
MA x
• Mola Helicoidal
• Maior durabilidade / 
resistência ao desgaste
• Liga: Ni, Mo, Nb
• Martensítico
• ISO 6621-3: MC 53
• Resistência a Flexão : 
1400 MPa min.
•Dureza : 35-45 HRC
MA 5
Aço Carbono
• Segmentos
• Martensitico
• CamadaCr 
MA 7
Aço Inoxidável
• Expansor 
• Austenitico
MA 4
Aço Inoxidável
• Martensitico
• Nitretado
•Em desenvolvimento
MA 8 
Aço Inoxidável
• Expansor 
• Austenitico
• Nitretado
• Em desenvolvimento
Materiais Base- Anel de Óleo - 3 Peças
Tipo 81
ISO/TR6627 (ES-2)
• Aço Carbono
• Segmentos
• Martensitico
• Aço Carbono 
•Expansor
• Martensitico
• Aço Inoxidável
• Expansor
• Austenitico
Materiais Base - Anel de Óleo - 3 Peças
Tipo 98
ISO/TR6627 (ES-4)
Tipo 990
ISO/TR6627 (ES-1)
MA 7
MA 5
MA 3
MF C
• FoFo Nodular especial
• Martensitico
• Cobertura 
Face:Cromo
• Fio de Aço Cromo-
Silicio
• Mola
• Martensitico
•ISO 6621-3: subclass 62
MF R
• FoFo Cinzento
•Martensitico
•Sem Cobertura na face
Material Base
Anel de Óleo - 2 Peças
MA 6
AÇO
- SAE 1070
- Aço Inoxidável
- Altura Reduzida
- Cobertura 
Face:Cromo
Processos de Fabricação
Fundição
Estática Centrifugada
CoberturasAs superfícies de trabalho dos anéis podem ser protegidas 
com camadas de material resistente ao desgaste e ao calor para 
aumentar a durabilidade dos anéis e dos cilindros.
Camada de Cromo Enchimento de Ferrox
Cromado
Camada de Molibdênio
Metalizado
Coberturas
Cromo
✓ Melhor dureza que o aço
✓ Porosidade ajuda a lubrificação
✓ Camada cromada resiste à oxidação
✓ Coeficiente de atrito menor
Por que revestir os anéis Objetivo
✓ Menor perda de potência por atrito
✓ Melhor resistência ao desgaste
✓ Maior vida útil para o motor
✓ Menor consumo de óleo
MC 24 - Cromo normal
MC 110 - Cromo channel 900
MC 224 - Cromo liso
MC 224 - Cromo multilayer
MC 236 - Cromo cerâmico Molibdênio
Metalização
Enchimento Ferrox
cobertura
Mais antigo e consagrado
Processo mais simples
Dureza > 800 HV
Largamente utilizado
Material base 
aços ou FoFos
Coberturas
Aplicação
Motor Otto em geral no 1º canalete
Motor Diesel no 2º canalete
Aneis de óleo
Boa resistência ao desgaste
Baixa resistência ao scuffing
Coberturas
• Abertura de fissuras por reversão 
para reter o óleo do motor
• Maior número de operações até o 
produto final
• Melhor lubrificação do contato 
cilindro/anel durante o 
amaciamento
Aplicação: Motor Diesel leve
Melhor retenção do óleo durante o 
amaciamento do motor
TRATAMENTOS SUPERFICIAIS
Ferroxidação 
O óxido de ferro, sendo extremamente duro, proporciona um
assentamento rápido nas primeiras horas de funcionamento, sem o
perigo de escoriação.
Estanhagem
A camada de estanho tem propriedades lubrificantes que auxiliam
no início de funcionamento.
Fosfatização
A camada de cristais de fosfato de manganês se desgasta mais
facilmente que o material básico do anel, proporcionando um
assentamento mais rápido e, como a mesma é porosa, retém óleo
lubrificante evitando a escoriação no início do funcionamento.
Nitretação
Falex- Máquina de 
Testes
0
20
40
60
80
100
Cromo
MC-24
Aço
Nitretado
MC-183
Hv
Profundidade (µm)
Aço
Cr
0
200
400
600
800
1000
1200
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Comparação da dureza superficial Comparação do desgaste relativo
TRATAMENTO TÉRMO-QUIMICO
Evolução do pacote de Anéis - Diesel
1950 1960 1970
3,0
5,5
5,5
5,5
2,5
2,5
4,0
3,0
3,0
3,0
3,0 3,0
2002
2.5 - PVD
2.5 - Nitrided
3.0 - Nitrided
Pacote Atual Diesel
CVSLKGMS 3,0
T3HK 2,5
86LS 3,0
Evolução do pacote de Anéis (Gasolina / Alcool)
Antigo (até 1990)
•Material: ferro fundido nodular
•Revestimento: cromo face contato
•Abaulamento centrado
•Chanfro externo 0,10-0,30 mm
•Folga 0,20 - 0,40 mm
•Quebra cantos (GAP) 0,10 - 0,30 x 45º
•Material: ferro fundido cinzento
•Perfil: cônico com rebaixo externo 
inferior (napier)
•Material: ferro fundido nodular ligado
•Tipo: 2 peças sem revestimento
•Pressão: 1,51 N/mm2
1
2
3
1
2
3
1990 a 1999
•Material: aço
•Tratamento superficial: nitretação
•Abaulamento assimétrico
•Chanfro externo inferior 0,15 máx. 
arredondado
•Folga 0,15 - 0,35 mm
•Quebra cantos 0,20 mm máx. 
arredondado
•Material: ferro fundido cinzento
•Perfil: cônico com rebaixo externo 
inferior (napier)
•Material: aço
•Revestimento cromo nas faces internas 
e externas do segmento
•Tipo: 3 peças
•Pressão: 1,10 N/mm2
h = 1,5
h = 1,75
h = 3,0
h = 1,2
h = 1,5
h = 2,0
Pacote de Anéis Atual
Atual (2000/...)
1
2
3
h = 1,0
h = 1,2
h = 2,0
•Material: aço
•Tratamento superficial: nitretação
•Abaulamento assimétrico
•Chanfro externo inferior 0,15 máx. 
arredondado
•Folga 0,15 - 0,35 mm
•Quebra cantos 0,20 mm máx. 
arredondado
Material: ferro fundido cinzento ligado
•Perfil: cônico com rebaixo externo inferior 
(napier)
Material: aço
•Revestimento : Nitretação
•Tipo: 3 peças
•Pressão: 0,8 N/mm2
Jogos de Anéis X Aplicações
•Material: Aço
•Revestimento: Nitretado
•Abaulamento assimétrico
•Chanfro interno
•Torcional Positivo
•Material: ferro fundido cinzento
•Perfil: cônico com rebaixo interno inferior 
Material: ferro fundido cinzento ligado
•Tipo: 2 peças sem revestimento
1
2
3
1
2
3
•Material: aço
•Tratamento superficial: nitretação
•Abaulamento assimétrico
•Chanfro interno
•Torcional Positivo
•Material: ferro fundido cinzento
•Perfil: cônico com rebaixo interno 
inferior
•Material: aço
•Revestimento cromo nas faces 
externas 
•do segmento
•Tipo: 3 peças
h = 1,2
h = 1,2
h = 3,0
h = 1,2
h = 1,5
h = 2,5
Diâmetro : 70,8mm 
Aplicação: Palio Fire 1.3L
Motor: Fire 1.3L 16V
Diâmetro: 69,0 mm 
Aplicação: Renault Clio 1.2L 8V
Jogos de Anéis X Aplicações
•Material: Aço
•Revestimento: Nitretado
•Abaulamento assimétrico
•Material: ferro fundido cinzento
•Perfil: cônico com rebaixo interno inferior 
•Material: aço
•Revestimento cromo nas faces externas 
•do segmento
•Tipo: 3 peças
1
2
3
1
2
3
•Material: aço
•Cobertura: Chanel Cromo
•Tratamento superficial: Fosfatizado
•Abaulamento assimétrico
•Chanfro interno
•Material: ferro fundido cinzento
•Perfil: cônico com rebaixo externo 
inferior
•Material: Ferro Fundido Cinzento
•Revestimento cromo na face de contato 
•Tipo: 2 peças
h = 1,2
h = 1,5
h = 2,0
h = 2,5
h = 2,0
h = 2,5
Diâmetro : 68,68 mm
Aplicação : Fiesta e Ka
Motor: Zetec Rocam 1.0L
Diâmetro:93,0 mm
Aplicação: S10 Intercooler / Silverado / 
Sprint F-250
Motor : Diesel 2.8L
Fronteiras entre 
camadas
Camadas 
maiores 
embaixo
- Resultados: maior porosidade 
e estrutura em camadas.
- Maior número de fissuras 
semi-abertas aumenta a 
absorção de óleo pela camada 
de cromo
Aplicação
Motor Diesel médio
Motor Otto de alta performance 
(Peugeot)
Média resistência ao scuffing
Alta resistência ao desgaste
ANEL DE COMPRESSÃO COM COBERTURA DE 
CROMO MULTICAMADAS (MULTILAYER)
Ø Descrição do Produto
Type 81
ISO/TR6627 (ES-2)
MA 86 
• Austenitic Stainless Steel
• MA86 – 19% Cr and 9% Ni Steel 
• Bulk Hardness [HV] 300 - 350
• Nitrided case with 4 microns min.
MA 85 / MA 89
• Martensitic Stainless Steel
- MA85 - 0,5 % C 10 % Cr Steel
- MA89 - 0.65 % C 13% Cr Steel
• Nitrided Case 30 microns min. 
@ 700HV
• White Layer 3 microns max. 
ANEL DE ÓLEO 3 PEÇAS COM TRATAMENTO 
TERMO-QUÍMICO DE NITRETAÇÃO
Segmentos - Resultados Metalurgicos
Nitriding Process performed in accordance to MA 85.
• 13 % Cr rail (MA 89) presents lower nitrided case depth than 10% Cr rail (MA 85).
• Both rails presented homogeneous nitrided case depth and 3 microns maximum white 
layer.
MA 85 (10 % Cr) – Nitrided case MA 89 ( 13% Cr) – Nitrided case
Magnification 200X – Nital 3% 
The expander cross sections presents homogeneous nitrided case with thickness between 
0.028 and 0.040 mm.
MA 86 (19 % Cr) – Nitrided case 
Espaçador ES80 - Resultados Metalurgicos
⇒ Consiste em uma otimização 
do processo MC - 24 para 
diminuir o tamanho dos nódulos
⇒ Nódulos grandes causam 
riscamento do cilindro e maior 
consumo de óleo
Cromo 
normal tem 
nódulos
Cromo 
liso
Aplicação:
- Anéis de óleo
Boa resistência ao desgaste
Baixa resistência ao scuffing
Boa resistência ao desgaste - Baixa resistência ao scuffing
SEGMENTO COM COBERTURA DE CROMO 
OTIMIZADO (CROMO LISO)
I-Shape – Resultados Metalurgicos
Nitriding Process performed in accordance to the recipe defined for the MA 99.
• The shape presented homogeneous nitrided case depth.
Nitrided case 
Nital 3%
- Processo semelhante ao cromo 
multilayer.
Características Principais
• Menor desgaste de camada
• Boa resistência ao Scuffing 
• Cromo duro + partículas de 
Alumina• Dureza 900 - 1200 HV 0.1
• Al2O3 : 2 - 6 Vol. %
Aplicação
Motor Diesel HSD e todos 
os outros motores Diesel de 
alta performance
Alta resistência ao desgaste 
e scuffing
ANEL DE COMPRESSÃO COM COBERTURA DE 
CROMO CERAMICO (MC-236)
Thermal Spray
Process Gun Combustion Combustion Powder Powder Spray
Type Mixture parameters Feed gas distance
MC-E3 HVOF DJ 2700 Propane 38 lpm @ 100 psi 68 Nitrogen 350
D3004 Oxygen 34 lpm @ 150 psi g/min 55 lpm @ 175 psi mm
MC 238 Air 32 lpm @ 100 psi .
Raw Material Coating
ANEL DE COMPRESSÃO COM COBERTURA METALIZADA 
HVOF (HIGH VELOCITY OXIGEN FUELED) MC-238
Guns
Conventional
HVOF
Gas Velocity
(m/s)
750
1250
Particle Velocity
(m/s)
Up to 350
Up to 500
Expected Advantages
> Lower risk of Coating flaking
> Lower bore wear
> Scuffing resistance with same level of 
Moly Coatings
> Higher adhesion
Advanced Thermal Spray Coating Technology
HVOF (High Velocity Oxygen Fueled)
Conventional Gun HVOF Gun