Pokrycia diamentowe pierścieni tłokowych

Pokrycia diamentowe
pierścieni tłokowych
Co wiecej, diam ent, podczas pracy w ekstremalnych warunkach
tem peraturow ych i obciążenia, może sam oczynnie przemieniać
się w grafit, a w ięc ze struktury „tw ardego pokrycia diam ento­
w ego" w strukturę „awaryjnego, sam osm arnego pokrycia pod­
Pierścienie tłokowe, stosowane w silniku spalinowym , spęłniają
czas zaniku sm arowania i styku m etalicznego pierścień-ścianka
trzy p od staw ow e funkcje:
cylindra" . Pozwala to na któtkotrwałe przeniesienie w ysokiego
a) zapewniają szczelność pom iędzy komorą spalania oraz miską
olejową
obciążenia naw et przy zaniku smarowania.
W przeciwieństwie do pokryć ceram iczno-chrom owych (wiel­
b) kontrolują zużycie oleju
kość cząsteczek tlenkowych 2-5 mikronów), wtrącenia diam en­
c) odprowadzają ciepło, absorbow ane przez tłok, do chłodzonej
to w e nie przekraczają 0,5 mikrona.
ścianki cylindra.
Przy 100 skokach tłoka w ciągu sekundy, pierścienie tłokowe
p oddaw ane są ekstrem alnem u obciążeniu
m echanicznem u
i termicznemu. Dlatego też niezwykle istotną sprawą jest u tw o ­
rzenie w łaściw ego filmu olejow ego pom iędzy parą cierną : pier­
ścień - ścianka cylindra. Gw arantuje to pierścień olejowy, który
wraz z pierścieniami kompresyjnymi rozprowadza cienką w ar­
stwę oleju na powierzchni cylindra.
Narastająca potrzeba redukcji zużycia paliwa i emisji szkodli­
w ych gazów w silnikach wysokoprężnych dodatkow o zwiększa
Fot. 2 Porów nanie wielkości wtrąceń ceram icznych (lewa strona)
obciążenie m echaniczne i termiczne e lem en tó w silnika, w tym
i diam entow ych (prawa strona) w osnow ie chrom owej
pierścieni tłokowych.
M ając to na uwadze, Federal-Mogul/Goetze w prow adził unikal­
Badania eksploatacyjne pokryć GDC wskazują, że:
ne rozwiązanie, polegające na pokrywaniu pierścieni kompre-
a) charakterystyka zużycia pow ierzchniow ego pierścieni po­
syjnych w arstw ą chrom ow ą z drobinam i diam entow ym i, która
krytych powłoką diam entow ą była 4 razy korzystniejsza niż
pozwala na przenoszenie niespotykanych dotychczas, obciążeń
w przypadku tradycyjnego pokrycia twardym chrom em oraz
mechaniczno-termicznych.
2 razy korzystniejsza niż w przypadku pokryć ceramiczno-
Przez w iele lat, w w ysoce obciążonych silnikach, wystarczającym
chrom ow ych (CKS)
było stosowanie pokryć chrom owo-ceram icznych (CKS). To roz­
b) relatywnie podobnie w ygląda odporność tych pokryć na
wiązanie Federal-Mogul bazuje na wprow adzeniu drobin tlenku
zacieranie (przeciążenia). Podczas gdy tradycyjne pokrycie
aluminium (Al203) do osnow y tw ardego chrom u podczas dłu­
chrom ow e wykazuje wyraźne ślady zatarcia, CKS ma pierw ­
gotrwałego, w ielostopniow ego procesu elektrochemicznego.
sze ślady przeciążenia, a GDC radzi sobie doskonale z przyło­
W porównaniu z czystym pokryciem chrom ow ym , skład cera­
żonym obciążeniem.
miczny (CKS) zapewnia większą odporność na zacieranie, a tym
samym redukcję zużycia powłoki. Dla większości współczesnych
silników CKS jest nadal rozwiązaniem wystarczającym.
Jednakże wydłużające się interwały m iędzyserwisowe, g en e­
rowanie wyższych tem peratur, a także zmiejszająca się dostęp­
ność filmu olejow ego pow odują potrzebę rozwoju nowocześ­
niejszych m ateriałów pokryciowych.
O dpow iedzią Federal-Mogul na te now e w ym agania jest now e
pokrycie Goetze-Diamond-Coating (GDC), bazujące na w p ro ­
wadzeniu drobin diam entow ych do osnow y chrom owej pokry­
cia pierścieni kompresyjnych.
Fot. 3 W yn ik testu zużycia powierzchni ciernej pierścieni (od le­
wej do prawej): tradycyjne pokrycie chrom owe, pokrycie chrom owo-ceram iczne (CKS) i pokrycie chrom owo-diam entow e
Fot.
1 Powiększona
200
(GDC)
razy powierzchnia pokry­
cia chromowo-diamento-
Pokrycie to zostało w prow ad zone do produkcji w 2004 roku.
wego.
W chwili obecnej jest ono stosow ane dla pierścieni m o nto w a­
Umieszczone drobiny dia­
nych w now ych silnikach DB OM924, O M 926 Euro III, oraz OM
m en to w e tworzą ciem ną
904 LA Euro III.
siatkę żyłkową
Ultra drobne diam enty o specyficznych własnościach hybrydo­
Przygotował:
w ych zapewniają znacznie lepsze własności antyzatarciowe niż
M ichał Łyziński
CKS i to w tem peraturze do 500 stopni C.
Federal-Mogul
Wiadomości
61