Напыление зеркала цилиндра двигателя

Никосиловое покрытие и хромирование цилиндра бензопилы


Никосиловое покрытие внутренней поверхности цилиндра бензопил и мотокос, например, бензопил Хускварна.
Никасил (Nikasil) – это торговая марка технологии покрытия поверхности никелем с напылением кристаллов карбида кремния (для твердости и долговечности) при изготовлении цилиндров легких алюминиевых двигателей (без гильз).

Алюминиевые сплавы (44, 140, 159) обеспечивают низкий вес двигателя, быстрый и равномерный разогрев и эффективное охлаждение (теплопроводность алюминия примерно в 4 раза выше обычных материалов).

Покрытие Nikasil (международное – NiCaSil) – слой никеля толщиной 0,1-0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния SiC размером 3 мкм. Никосиловое покрытие имеет желтоватый оттенок, со следами хона (наклонные риски на зеркале цилиндра).

Недостатки:
1. Никосиловое покрытие разрушается от реакции с топливом с высоким содержанием серы – заправляться желательно высококачественным импортным бензином. Если дорогую бензопилу заправлять «ослиной мочой», то за год-два двигатель «умирает» (первый признак – падение компрессии в цилиндре). Восстановить никосиловое покрытие не помогут никакие препараты.
2. Тонкое никелевое покрытие легко повреждается, например, при обрыве шатуна или прогаре поршня и уже не подлежит восстановлению — только замена (расточка цилиндра недопустима и поршней ремонтного размера для таких моторов не делают).

Для справки: карбид кремния это материал, твердость которого не намного меньше твердости алмаза и, следовательно, чтобы механически стереть покрытие карбида кремния с никелевой подложки надо, чтобы было много пыли – алмазной или другой пыли, но тоже твердой абразивной пыли (например, нитрида бора). Кроме этого способа, такое покрытие может быть разрушено только термическим (при температуре выше 2200°С карбид кремния распадется на элементы), либо химическим способом.

Что такое никосиловое покрытие цилиндров хорошо знают владельцы BMW. Кстати, с 2007 до 2012 года компания Husqvarna принадлежала концерну BMW.

Хромирование цилиндра (покрытие цилиндро-поршневой группы хромом, например, в бензопилах и мотокосах Штиль).

Электрически осажденный хром обладает рядом ценных свойств: высокой твердостью, износоустойчивостью, термостойкостью и химической устойчивостью.

Значительное повышение износостойкости трущихся поверхностей стенок цилиндров и поршневых колец (деталей, работающих в условиях ограниченной смазки и высоких нагрузок) достигается при применении пористого хромирования. Износостойкость детали, покрытой пористым хромом, возрастает в 3-5 раз, срок службы сопряжено работающей детали увеличивается примерно в 1,5-2 раза. Хромированные цилиндры из легких алюминиевых сплавов (44, 140, 159) изготавливают для двигателей с воздушным охлаждением (бензокос, газонокосилок, бензопил, скутеров и т.д.).

Хромированный цилиндр не боится сернистого топлива (с содержанием серы до 1%), как цилиндр с никосиловым покрытием бензопилы Husqvarna.

Цитата «Пилот25» о хромовом покрытии: Я по образованию инженер-технолог гальванических процессов. Работаю на одном из авиационных заводов – выпускаем и ремонтируем авиационные двигатели. Хотел сказать по поводу хромового покрытия: все изношенные узлы работающие на трение восстанавливаются либо хромом либо никель-фосфорным сплавом (так называемый химический никель (не путайте с электрохимическим). По поводу трения, то хорошо отшлифованный твердый хром обладает очень хорошими антифрикционными свойствами и очень износостоек. Мне, наверное, не надо доказывать, что хромовое покрытие, нанесенное на рабочую поверхность вала ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя переносит гораздо! большие нагрузки, нежели в цилиндре бензопилы или бензокосы. Один недостаток – хром очень хрупок и при залегании поршневых колец может легко отколоться!

Читайте также:

Если Вам есть что добавить или хотите что-то спросить, то пишите в комментариях. Всегда рады вам и вашим вопросам.

Источник

Алюминиевый мотор: стоит ли связываться?

Разбираемся в особенностях Nikasil, Alusil и плазменного напыления

Производить алюминиевые блоки ДВС без чугунных гильз — выгодное дело. Такой мотор легче, а теплопроводность алюминия лучше по сравнению с чугуном. К тому же, головка блока и сами поршни также изготовляются из «летучего металла», а значит, нет проблем с разностью коэффициентов теплового расширения. Проблема, по сути одна — алюминиевым цилиндрам необходимо прочное покрытие. Об этом и поговорим.

Nikasil

Именно это покрытие первым получило массовое применение. А компания Mahle, которая стала использовать этот способ производства моторов без чугунных гильз, вписала свое имя в историю. Впрочем, была и другая «контора» под названием Kolbenschmidt, но она поначалу осталась в тени конкурента.

Первоначально никасиловое покрытие считалось панацей для роторных силовых агрегатов, а пик его популярности пришелся на 90-е годы прошлого столетия. Но, например, в Формуле-1 и в мотоциклетных двигателях (яркий тому пример — Suzuki Hayabusa) это покрытие до сих пор актуально.

В принципе, более прочного и надежного вещества для цилиндров так и не изобрели. Никасиловое покрытие твердое и в тоже время вязкое. Оно не трескается и вполне пригодно для проведения ремонта — его структура «не против» небольшой расточки при необходимости. Но надобность в этом возникает в крайне редких ситуациях.

Англичане готовятся превзойти рубеж в 1609 км/ч

Казалось бы, идеальное решение найдено, но все не так просто. Едва никасил пошел «в массы», выяснилось, что при всех плюсах у покрытия есть и серьезный недостаток — боязнь сернистых соединений. Это и подвело эту технологию в Северной Америке.

Дело в том, что как раз в те годы в США и Канаде был в ходу «вредный» для никасила бензин. Поэтому покрытие чрезвычайно быстро «умирало», что, понятно, вызывало негодование со стороны автовладельцев.

В наши дни сернистого бензина днем с огнем не сыщешь, однако никасиловое покрытие из обращения изъяли. Почему?

А потому что оно все-таки слишком хорошее и долговечное, а значит — дорогое. Процесс производства весьма сложен, и требует особого гальванического нанесения, а также нуждается в механической обработке. Но главная причина — в сверхнадежности: она сегодня автопроизводителям банально не нужна.

Alusil

После «заката» никасила у той самой «теневой» фирмы Kolbenschmidt появился шанс на реванш. Именно она откопала в закромах старинную технологию алюсилового покрытия для блоков цилиндров: метод Alusil был запатентован еще в 1927 году фирмой Schweizer & Fehrenbach, но особого признания тогда не снискал, и поэтому был отправлен на полку.

Продвижению алюсила «в народ» сильно поспособствовало то, что фирма Kolbenschmidt в те годы относилась к Audi Group. Специалисты «Ауди» быстро взяли быка за рога, и внедрили технологию Alusil в производство.

Смысл в том, что гильза, а при желании и весь блок цилиндров, производятся из сплава «летучего металла» с повышенным (не менее 17%) содержанием кремния в виде кристаллов. На выходе получается так называемый заэвтектический сплав. Он представляет собой кристаллический, твердый слой, с «запрятанным» внизу алюминием.

Читайте также:  Джентра что за двигатель

Такое покрытие не боится износа, а процесс производства проще (а главное, дешевле), нежели у никасилового покрытия. При этом алюсил в прочности и надежности ничем конкуренту не уступает. Да и благодаря «родственности» алюминиевых сплавов блока и поршня тепловые зазоры, опять же, можно свести до минимума.

Но и у алюсила хватает недостатков. Во-первых, сам слой покрытия получается тоньше, чем у того же никасила. Во-вторых, оно достаточно хрупкое. В-третьих, алюсил не выдерживает испытания перегревом и «атаки» каких-либо твердых частиц — даже банального нагара с колец.

Проходимость, универсальность, управляемость: выбираем компромисс

В-четвертых, одной из особенностей процесса производства является то, что никто не сможет со стопроцентной уверенностью сказать, удастся ли избежать каверн или мест с неоднородным качеством покрытия. И хотя алюсил на сегодняшний день весьма распространен во «вселенной» алюминиевых силовых агрегатов, полностью одержать победу над банальными чугунными гильзами он так и не сумел.

Плазменное напыление

Даже такую экзотику можно обнаружить на современных двигателях. Плазменное напыление, например, встречается на силовых агрегатах от VW — на 2.5 TDI. Да-да, именно на тех самых двигателях, дурная слава о которых добралась даже до людей, которые о машинах ничего не знают в принципе.

Похожим методом лазерного нанесения кремния с применением химического травления пользуются и в баварском концерне. Причем не на каких-то редких — экспериментальных или особо элитных машинах, — а на новых моторах BMW «глобальной серии» B38−58.

Теоретически, плазменное напыление — это технология перспективная и прогрессивная, только вот пока до совершенства она доведена крайне условно. Так что связываться с ней точно не стоит.

Читайте новости «Свободной Прессы» в Google.News и Яндекс.Новостях, а так же подписывайтесь на наши каналы в Яндекс.Дзен, Telegram и MediaMetrics.

Сибирский регион даст фору многим южным курортам

Почему Индонезия отказалась от закупок российского истребителя поколения 4++

Источник

Как восстановить никасилевый цилиндр современного двигателя.

О ремонте обычного чугунного цилиндра я уже писал, и почитать об этом можно вот здесь. Но сейчас начало появляться большое количество свежих автомобилей и мотоциклов, алюминиевые блоки которых вообще не имеют чугунной гильзы. Цилиндры такого блока, а точнее алюминиевые стенки цилиндров, покрывают гальваническим способом твёрдым никасилевым покрытием (сейчас появилось покрытие ещё твёрже — керонайт, о котором читаем здесь).

Преимущества таких блоков очевидны — это и пробег, превышающий миллион км (при отличном масле) и теплоотдача намного лучше, чем у чугунной гильзы, ну и малая масса блока двигателя. Но есть один существенный минус — это полная не ремонтопригодность такого блока, и если вдруг в один из цилиндров что то попадёт (например стопорное колечко, или кусочек электрода свечи зажигания) и на стенках гильзы появятся задиры, то многие просто выкидывают такой блок, и окунаются в проблемы поиска дорогого нового блока, и соответствующего «гемора» переоформления. В этой статье мы рассмотрим способ восстановления в гаражных условиях любого цилиндра блока, с любым покрытием.

Восстановление никасилевого цилиндра четырёхтактного двигателя.

Если на одноцилиндровом мотоцикле, а точнее в одном из его цилиндров, покрытых никасилем, вдруг появляются задиры или он просто изнашивается, то такой цилиндр многие просто выкинут и закажут новый, хоть и цена поршневой немаленькая. Ну а что же делать владельцу четырёхцилиндрового двигателя автомобиля или мотоцикла, когда в каком то цилиндре появятся царапины? Не выкидывать же весь блок с нормальными тремя цилиндрами, из-за одного испорченного. Значит нужно его восстановить.

Естественно восстановить само никасилевое покрытие алюминиевого цилиндра в гаражных условиях не удастся, да и на большинстве наших заводов тоже. Зато можно просто сделать такой цилиндр ремонтопригодным, если запрессовать в него гильзу. Новую гильзу можно поискать в продаже и подобрать по диаметру (например от Москвича), ну а если у вас довольно редкий диаметр цилиндра, и в продаже вы ничего подходящего не найдёте, значит нужно будет заказать гильзу токарю, чтобы он выточил её из состаренной чугунной болванки.

Перед тем как запрессовывать гильзу в алюминиевый цилиндр, нужно сам цилиндр отдать на расточку, чтобы убрать из него алюминия (со стенок цилиндра), ровно на толщину стенки чугунной гильзы (обычно 2,5 — 3 мм, а у большекубатурных моторов может быть чуть больше). Причём диаметр расточенного алюминиевого цилиндра, должен получиться на о,03 мм меньше, чем наружный диаметр чугунной гильзы. Это позволит вам без проблем запрессовать на горячую посадку чугунную гильзу в нагретый до 150° цилиндр (150° — это когда капли воды быстро испаряются с алюминия).

То есть при нагреве цилиндра до 150° на газовой плите или горелкой, и охлаждении чугунной гильзы в морозилке обычного холодильника, и прессовать ничего не потребуется, так как гильза просто упадёт в нагретый цилиндр под собственным весом (иногда нужно немного подтолкнуть гильзу). После остывания цилиндра, он сожмётся и надёжно обхватит чугунную гильзу.

Если же расточить цилиндр так, чтобы его внутренний диаметр был меньше гильзы не на 0,03 мм, а как прессуют гильзы на заводе на 0,05 — 0,06 мм, то тогда чтобы запрессовать гильзу в цилиндр, вам всё же может потребоваться пресс (несмотря на нагрев цилиндра и охлаждение гильзы).

Но всё таки, несмотря на большее усилие при запрессовке гильзы, я считаю, что так надёжнее, и всё же советую по возможности руководствоваться заводскими зазорами в 0,05 — 0,06 мм и запрессовать гильзу с помощью пресса. Да и готовые заводские гильзы, которые можно найти в продаже (например на ебэе), продают именно с такими зазорами (заводская гильза толще цилиндра на 0,05 — 0,06 мм).

После запрессовки гильзы в цилиндр, она немного сожмётся и е её внутренний диаметр станет немного меньше (ведь цилиндр её надёжно сжимает после остывания). И тот поршень который был в этом цилиндре в него не влезет. Если поршень не пострадал от задиров (что бывает крайне редко), то следует расточить и отхонинговать гильзу именно под этот поршень.

Если поршень испорчен, то естественно покупаем новый и отдаём на расточку и хонинговку гильзу именно под новый поршень (с зазором поршня в гильзе в 0,05 — 0,06 мм, но бывает и другой зазор, зависящий от теплового расширения материала поршня, а как вычислить это тепловое расширение, читаем вот тут). Но если вы купите именно заводской поршень, а не потделку, то рабочий зазор поршня можно посмотреть в мануале именно вашего двигателя. И желательно, чтобы новый поршень имел такой же вес в граммах, как и остальные.

Но как правило купить один поршень для четырёхцилиндрового двигателя не получится, так как продаются они комплектами из четырёх штук. Значит нужно восстановить родной поршень, даже если на нём есть царапины. Это нетрудно сделать, если приобрести специальный состав, о котором я написал вот здесь.

Восстановление никасилевого цилиндра двухтактного двигателя.

Читайте также:  Двигатель к 700 урал

Чтобы восстановить цилиндр двухтактного двигателя, потребуется повозиться чуть больше, так как в цилиндре любого двухтактного мотора, имеются продувочные окна. И основная задача при изготовлении новой гильзы для такого цилиндра — это не сколько вырезание окон в гильзе (с этим легко справится любой фрезеровщик), а точное копирование продувочных окон и перенос размеров и расположения этих окон на новую гильзу.

Казалось бы проблема так проблема. На самом деле всё не так уж сложно и нам поможет химия. Для начала всё делаем так же как я написал выше для четырёхтактного двигателя, забыв о том, что в цилиндре есть продувочные окна. Растачиваем цилиндр на толщину стенки новой гильзы. Гильзу покупаем без продувочных окон, от четырёхтактного мотора соответствующего диаметра, или изготавливаем, заказав её токарю, с соответствующими зазорами (см. выше) под горячую прессовую посадку.

Затем запрессовываем гильзу в цилиндр и отправляемся в хозяйственный магазин (или магазин химреактивов) за медным купоросом. Далее нужно будет растворить (добавляем понемногу) медный купорос в воде (лучше дистиллированной), в такой концентрации, что бы опущенный в него кусочек металла (или кусок проволоки) и вынутый через 10 — 12 секунд, был покрыт рыжим налётом меди. Всё — состав для точной отметки продувочных окон готов.

Теперь остаётся залить этот состав во все продувочные окна (с обратной стороны гильзы), и после выдержки в 10 — 15 секунд слить его. Далее нагреваем цилиндр горелкой и выпрессовываем гильзу из цилиндра. Для этого полезно иметь цилиндрическую проставку из латуни или бронзы, которая по диаметру почти такая же как и диаметр гильзы, но на пару десятых мм меньше по диаметру чем диаметр алюминиевого цилиндра. Эта проставка вставляется между гильзой и давящим штоком пресса, и она позволяет легко выдавить гильзу из нагретого цилиндра.

Однако, если у вас гильза была толще цилиндра не на 0,05 — 0,06 мм, а всего на 0,03 мм, то и пресс не понадобится. Выступающая часть гильзы просто аккуратно (через алюминиевые прокладки) зажимается в тиски, а нагретый цилиндр просто стягивается с гильзы руками (пользуемся толстыми рукавицами).

Когда вы стянете с гильзы цилиндр, то обнаружите на наружной части гильзы точно отмеченные контуры окон (см. фото слева), которые нужно будет выбрать фрезеровщику.

Когда все окна будут выбраны фрезой, останется запрессовать гильзу назад в цилиндр и затем отдать цилиндр на расточку и хонингование, под соответствующий поршень (с необходимым тепловым зазором между поршнем и цилиндром). Ну а как правильно расточить и отхонинговать цилиндр двигателя, чтобы он был лучше заводского, советую почитать вот в этой полезной статье.

Ну и последней очень полезной операцией, будет проход шарошкой всех продувочных окон, так как между запрессованной чугунной гильзой и алюминиевым телом цилиндра могут быть небольшие ступеньки, и их полезно заровнять шарошкой (ступенек быть недолжно). Остаётся теперь сделать шарошкой по контуру всех окон миллиметровые фаски, которые позволяют поршневым кольцам лучше приработаться с сохранением их ресурса.

Вот вроде бы и все нюансы по восстановлению цилиндра двигателя. Конечно ресурс восстановленного чугунного цилиндра будет меньше чем у более твёрдого никасилевого, но зато его можно будет в любой момент отремонтировать уже давно известным всем обычным способом (с помощью расточки под ремонтный поршень). Как видно из этой статьи, при желании восстановить можно всё, даже никасилевый цилиндр современного двигателя, в том числе и двухтактного; успехов всем!

Источник

Технологии рабочих поверхностей блоков цилиндров

Большие различия имеются, как всегда, в концепциях рабочих поверхностей бензиновых и дизельных двигателей. В то время, как развитие алюминиевых рабочих поверхностей у бензиновых двигателей продвинулось очень далеко и метод ALUSIL® широко применяется в изготовлении двигателей, он до сих пор не смог пробить себе дорогу у дизельных двигателей. Поэтому заливаемые гильзы цилиндров из серого чугуна ещё регулярно применяются у дизельных двигателей. Развитие рабочих поверхностей идёт в настоящий момент в направлении покрытия данных поверхностей железом. Это производится либо способом термонапыления (плазменное покрытие), либо дуговым методом напыления проволоки, либо способом PVD. Эти новые методы освещены подробнее в последующих главах.

Обзор различных технологий рабочих поверхностей

ALUSIL®-paбочие поверхности цилиндров

На изображении 3 представлены различия строения между доэвтектическим, эвтектическим и заэвтектическим алюминиево-кремниевыми сплавами

Из-за гомогенного распределения первичного кремния во всей отливке получаются в целом худшие свойства обрабатываемости со снятием стружки и меньшая стойкость инструментов, чем у стандартных алюминиевых сплавов. Меньшая скорость резания увеличивает к тому же время обработки, что негативно влияет на производственный такт выпуска.

Данная проблема при обработке может быть решена применением режущих инструментов (PKD), оснащённых алмазами. Только для изготовления отверстий в цельном материале и при нарезании резьбы не имеется инструментов, оснащённых алмазами.

Обработка рабочих поверхностей цилиндров подробно описана, начиная от главы 3.3 под названием «Обработка алюминиевых рабочих поверхностей цилиндров».

б) доэвтектический с зернистой структурой

в) доэвтектический с улучшенной структурой

Рабочие поверхности цилиндров LOKASIL®

При методе LOKASIL® стандартный сплав для литья под давлением (напр., AISi9Cu3) обогащается локально кремнием в зоне рабочих поверхностей цилиндров. Это достигается благодаря высокопористым цилиндрическим фасонным частицам из кремния, которые вкладываются в литейную форму и при методе литья прессованием (Squeeze Casting, см. такж главу «2.2.5. Прессование») под высоким давлением заливаются в блок цилиндров. Находящийся под высоким давлением (900-1000 бар) алюминиевый сплав во время процесса литья продавливается (инфильтрируется) сквозь поры кремниевых фасонных частиц (Preform).

Кремний-Preforms (изобр. 2) имеется в двух различных исполнениях. Различают между LOKASIL®-! и LOKASIL®-. Оба исполнения перед заливкой в блок цилиндров вначале ещё обжигаются в печи. При этом выгорает связка из органической смолы и активируется неорганическая связка, связывающая кристаллы кремния вплоть до заливки.

Рабочие поверхности цилиндров, покрытые нитридом титана

Сранительно новый метод, не применяемый ещё в серийном производстве, представляет собой покрытие рабочих поверхностей цилиндров нитридом титана (TiN) или нитридом титана и алюминия (TiAIN). Для достижения нужной износостойкости хонингованные алюминиевые рабочие поверхности цилиндров покрываются PVD-методом («Physical Vapour Deposition»: физическое отделение газообразной фазы). Толщина покрытия относительно невелика, так что структура хонингования при покрытии остаётся. Сравнительно высокие затраты и недостаточная надёжность процесса стоят, однако, на пути широкого применения данного метода.

При применении PVD-метода испаряется в вакууме существующий в твёрдой форме материал-донор. Это происходит либо путём ионной бомбардировки, либо в форме электрической дуги. На изображении 5 схематически показано, как ионизированные ионы газа аргона выбивают из материала-донора мельчайшие частицы. Испарённые или выбитые металлические частицы движутся по баллистическим орбитам через вакуумную камеру или откладываются на покрываемых поверхностях. Длительность процесса покрытия определяет требуемую толщину покрытия. Если подвести в PVD-камеру реагирующие газы, такие, как кислород, азот, или углеводороды, то могут быть отделены также оксиды, нитриды или карбиды.

Покрытые никелем рабочие поверхности цилиндров

Из-за неравномерной толщины никелевого слоя, возникающего при гальваническом покрытии, рабочие поверхности цилиндров после нанесения никелевого покрытия должны быть выглажены обычным хонингованием и структурированы. По сравнению с гильзой из серого чугуна никелевый слой сравнительно гладок и не имеет графитовых жил, в которых может отлагаться смазочное масло. Заключительная операция хонингования особенно важна для создания каналов распределения масла и оптимизации объёма масла, остающегося на рабочей поверхности цилиндра.

Никелевые покрытия требуют больших инвестиций в гальванические установки и устройства дезактивирования ядовитых веществ ванн предварительной подготовки.

Не в последнюю очередь также удаление образующихся никелевых шлаков негативно сказывается на стоимости производства. Покрытие никелем нашло применение, главным образом, в серийном производстве одноцилиндровых двигателей. Многоцилиндровые блоки, напротив, находят применение в серийном производстве только в единичных случаях. Были проблемы при изготовлении с пористостью чугуна на поверхности цилиндра, что имело следствием отделение слоя. Проблемы проявлялись в прошлом также при частой эксплуатации на коротких участках, во взаимосвязи с серосодержащим горючим. У двигателей, которые или вообще не достигали своей рабочей температуры, или достигали её редко, эксплуатация на коротких участках приводила к образованию конденсата, который, совместно с образующейся от сжигания серой, вёл к возникновению сернистой кислоты. Данные кислотосодержащие продукты сгорания вели к коррозии, к упомянутому отделению слоя и, в конечном счёте, к отказу от покрываемых никелем рабочих поверхностей цилиндров при серийном изготовлении двигателей для легковых автомобилей.

Слои плазменного напыления на железной основе

Данный метод применяется в серии уже несколько лет. При плазменном покрытии в плазменной горелке возбуждается электрическая дуга. Подводимый плазменный газ (водород или аргон) ионизируется до состояния плазмы и покидает сопло горелки с высокой скоростью. Посредством газаносителя материал покрытия (напр., в составе 50% легированной стали и 50% молибдена) в виде порошка наносится в плазменном луче с температурой 15000-20000° С. Материал покрытия расплавляется и в жидком состоянии напрыскивается со скоростью от 80 до 100 м/с на покрываемую поверхность. В плазменный напрыскиваемый слой из железа при необходимости могут быть дополнительно интегрированы керамические материалы. Процесс происходит при атмосферном давлении. На Изображении 3 показан схематически процесс покрытия.

Полученная при плазменном покрытии толщина слоя составляет 0,18-0,22 мм. Покрытие обрабатывается окончательно хонингованием. Остающаяся после хонингования толщина слоя составляет приблизительно 0,11-0,13 мм.

На изображении 4 показан в увеличении под микроскопом разрез рабочей поверхности цилиндра с плазменным покрытием. На изображении 5 видна увеличенная рабочая поверхность готовой обработанной рабочей поверхности цилиндра. Отчётливо распознаваемы углубления в рабочей поверхности, получающиеся из пористого плазменного слоя. В углублениях может отлагаться моторное масло, что улучшает свойства трения и износа рабочей поверхности.

Благодаря плазменному покрытию увеличивается срок службы двигателя, а благодаря меньшему потреблению горючего и масла уменьшаются вредные выбросы. Благодаря малой толщине слоя плазменного покрытия можно реализовать, по отношению к заливаемым гильзам цилиндров из серого чугуна, ещё меньшие расстояния между цилиндрами, что позитивно отражается на конструктивной длине двигателя.

1. Водяное охлаждение

2. Подвод горючего газа

6. Плазменное покрытие

Лазерное легирование рабочих поверхностей цилиндров

3. Вращающееся лазерное оптическое устройство

4. Легированный слой

5. Оплавляемая зона

Лазерное легирование представляет собой дальнейший метод армирования кремнием рабочих поверхностей цилиндров. При лазерном легировании рабочая поверхность цилиндра изготовленного из стандартного алюминиево-кремниевого сплава (напр., AISi9Cu3) блока цилиндров с помощью вращающегося лазерного оптического устройства оплавляется и металлургически легируется параллельным подводом порошка (кремний и т.д.) (изобр. 1). Тем самым получают тонкий слой с очень тонко отделённой твёрдой фазой (в основном кремнием) в зоне внутренней поверхности цилиндра. Отверстия цилиндров после лазерного легирования должны ещё хонинговаться, и частицы кремния должны быть раскрыты. Т. к. размеры частиц малы (в пределах нескольких цм), раскрытие интегрированных кремниевых кристаллов целесообразно производится химическим травлением. Процесс раскрытия химическим травлением подробнее описан в главе «3.6.2.Различные методы раскрытия кремния».

Гильзы из серого чугуна Мокрые гильзы из серого чугуна

Данный вид конструкции находит на сегодняшний день лишь относительно редко применение в двигателях для легковых втомобилей. Причиной этого является различное поведение алюминиевого блока цилиндров и гильзы цилиндра из серого чугуна при тепловом расширении. Особенно это требует выдерживания жёстких полей допусков по длине гильзы цилиндра при изготовлении с тем, чтобы наверняка избежать проблем с уплотнением головки блока цилиндров (по данному вопросу см. также главу «2.3.1. Различные виды конструкций блоков цилиндров»).

Заливаемые гильзы цилиндров из серого чугуна

Данная концепция объединяет в значительной степени весовые преимущества материала алюминия и отсутствие проблем свойств скольжения рабочих поверхностей цилиндров из серого чугуна. Изготовление производится, чаще всего, выгодным методом литья под давлением (конструкция Open-Deck). При изготовлении методом литья под давлением получаются сравнительно малые зазоры между гильзой и окружающим литьём, а также, в целом, хорошие показатели теплопроводности. Для обеспечения глухой посадки гильзы из серого чугуна в блоке применяются различные методы. Простейшим методом является изготовление с канавками по наружному диаметру (изобр. 2). Несмотря на применяемый метод литья под давлением, здесь могут быть, однако, проблемы с механическою связью и, тем самым, с глухой посадкой гильзы в блоке. Причиной этого являются оставшиеся между гильзой и алюминиевым блоком, хотя и очень маленькие, воздушные зазоры. Поэтому перешли к использованию так называемых гильз шероховатого литья (изобр. 3). Благодаря сильно изборождённой внешней наружной поверхности при заливке происходит истинное защемление гильзы материалом блока

Нанесённые таким способом на гильзы алюминиевые слои при заливке в блок цилиндров вновь немного оплавляются и лучше соединяются с материалом блока по сравнению с гильзами без алюминиевого покрытия. Проблемы связи, которые при известных условиях могли бы появиться, можно таким способом уменьшить или их избежать.

Заливаемые алюминиевые гильзы (ALUSIL®, Silitec®)

Компактное набрызгивание заливаемых гильз

Здесь речь идёт об относительно новом методе для изготовления алюминиевых гильз с высоким содержанием кремния (Silitec ). Требуемый материал гильз для заливки изготавливается так называемым методом компактного набрызгивания. Ради простоты и понятности в последующем тексте применяется понятие Silitec®. Здесь в одной камере металлический расплав алюминия с помощью распыляющего газа (азот) мельчайше распыляется, и, таким образом, слой за слоем образует заготовку (изобр. 1). Форма конуса распыления обуславливает позднейшую форму полуфабриката. Принципиально с помощью данного метода возможно изготовление труб, шайб, штанг или листов непосредственно в ходе одного рабочего процесса. По технике изготовления компактное набрызгивание находится между спеканием и классическим формообразующим литьём По сравнению с обычными литейными материалами создается возможность, похоже, как и при спекании, производить материалы необычного состава. Содержание кремния при данном методе может доходить до 25%. Получают очень тонкую структуру с гомогенным распределением элементов и фаз и хорошими возможностями формоизменения.

Таким способом полученный сырой материал в форме болта перерабатывается методом непрерывного выдавливания в трубы, которые затем, распиленные на куски, применяются как заливаемые детали для блока цилиндров (изобр. 3). Для улучшения связи перед заливкой делают струйным способом наружную поверхность гильз шероховатой. Из-за опасности расплавления вНН©й’®-гильз заливка производится более быстрым методом литья под давлением.

Источник

Ответы на популярные вопросы