3. Технологічні методи забезпечення зносостійкості

3.1.Формування оптимальної топографії поверхні

Для кожного вузла тертя і певних режимів його експлуатації характерна своя оптимальна топографія поверхонь, при якій спостерігається мінімальна інтенсивність зношування. Незалежно від режиму мащення у процесі припрацювання вихідна шорсткість переходить в експлуатаційну. Що ближчою є вихідна мікрогеометрія до рівноважної, то менший період припрацювання.

Вплив вихідної чистоти поверхні на інтенсивність зношування обмежується стадією припрацювання.

Занадто гладкі поверхні (вище на два класи чистоти) чи занадто грубі щодо оптимальної шорсткості негативно впливають на зносостійкість. Поверхні низьких класів шорсткості контактують по відносно невеликій кількості ділянок дотику з незначною загальною площею при високих середніх контактних навантаженнях. У зв'язку з видаленням значних нерівностей у процесі припрацювання при формуванні фактичної площі дотику початковий знос збільшується. При цьому не виключено утворення великих часток зносу, які можуть призвести до задирів. Поверхні високих класів шорсткості у меншій кількості адсорбують мастильний матеріал. З іншого боку, внаслідок великої фактичної площі дотику швидкість зношування низька і може бути недостатньою для такого спрацювання спряжених поверхонь, яке необхідне для попередження критичної концентрації навантаження в період припрацю­вання. В результаті може відбутися заїдання навіть після тривалої роботи.

Для деталей вузлів тертя, що експлуатуються у режимі «пуск - зупинка», при низьких швидкостях ковзання, в умовах реверсивного тертя важливо забезпечити безперервний доступ мастильного матеріалу в зону контакту. Тому розроблена ціла низка технологічних заходів щодо створення "карманів" для мастильного матеріалу. Так, при хонінгуванні втулок за допомогою крупнозернистого абразивного інструмента виконується швидкісна операція зі створення сітки канавок, яка виконує роль "резерву мастильного матеріалу".

Створення "карманів" забезпечується також при обкочуванні деталей роликами, шариками, алмазним інструментом. При цьому відбувається і зміцнення поверхневого шару пластичним деформуванням. Внаслідок обкатки на 20—40% підвищується твердість поверхні, а зносостійкість може підвищуватись у середньому втричі.

3.2 Вибір матеріалу для циліндрових втулок

З безлічі вимог, що пред'являються до чавунів, застосовуваних для деталей, що працюють в умовах тертя при підвищених температурах, можна виділити наступні : високий опір металевої основи пластичним деформаціям, оптимальний розподіл, форма і кількість включень графіту, здатність зберігати міцність і твердість при робочих температурах , досить висока корозійна і ерозійна стійкість, гарний опір схоплюванню і здатність до самоусунення різних дефектів, що утворилися на поверхні тертя. Все це визначає здатність чавунних деталей чинити опір зношуванню. Матеріал гільз циліндрів повинен мати досить високу теплопровідність, що забезпечує можливість створення оптимального теплового режиму для працюючих в парі з ним деталей. Робоча поверхня гільзи повинна мати високі трибологічні якості, стабільну шорсткість, високу стабільність форми і стійкість до вібрацій під впливом навантажень, що виникають при роботі двигуна. Поряд з високою зносостійкістю чавун, як конструкційний матеріал, повинен володіти хорошою оброблюваністю різанням, технологічністю і мати невисоку вартість.

У практиці автомобільного двигунобудування виконання цих, іноді суперечливих вимог, досягається за рахунок вибору матеріалу, підбору оптимального співвідношення легуючих компонентів, варіювання параметрів технологічних режимів виливки заготовок, варіантів остаточної обробки гільз циліндрів і зміцнення їх робочої поверхні.

3.3. Матеріали для поршневих кілець

Матеріал для виготовлення поршневих кілець повинен бути зносостійким при хорошій оброблюваності, мати високу міцність і пружність при робочих температурах і як можливо менше зношуватися поверхню циліндра.

Найкращим чином цим вимогам задовольняє чавун, що має перлітову структуру з невеликою кількістю рівномірно розподілених дрібних виділень графіту, а також леговані чавуни. В якості легуючих присадок для чавуну застосовуються в невеликих кількостях хром, нікель, молібден, мідь, вольфрам. Ці присадки підвищують теплостійкість сірого чавуну до 350-400 ° С. Застосовуються чавуни наступних марок: СЧ 18-36; СЧ 21-40; СЧ 24-44, СЧ 28-48 та ін.

Для кручених сталевих кілець калібрована стрічка виготовляється зі сталі У8А з наступною термічною обробкою. Для осьових розширювачів застосовується сталь 65Г, а для радіальних - У10А.

3.4. .Методи підвищення зносостійкості циліндрових втулок

З метою максимального підвищення зносостійкості гільз циліндрів, зменшення витрати палива і масла, зниження викиду токсичних речовин з вихлопними газами, зменшення шуму, досягнення максимально можливої ​​потужності і довговічності двигуна пропонується використовувати технологію фінішного плазмового зміцнення (ФПУ) з нанесенням на «дзеркало» циліндра тонкоплівкового керамічного покриття.

Технологічний процес ФПУ володіє деякими особливостями, пов'язаними із створенням на робочій поверхні циліндра поверхні з мінімальним коефіцієнтом тертя, підвищеної мікротвердістю, високою жаростійкістю, діелектричними характеристиками.

За результатами випробувань технології ФПУ дана обробка дозволила знизити витрата моторного масла і палива, збільшити моторесурс двигуна, знизити цикл прироблення двигунів, знизити шум двигуна.

Особливо ефективне використання даної технології для зміцнення внутрішньої поверхні гільзи циліндра після розточування під ремонтний розмір, для гоночних автомобілів і мотоциклів.

3.5.Методи підвищення зносостійкості поршневих кілець

Покриття робочих поверхонь поршневих кілець пористим хромом є найбільш ефективним способом підвищення зносостійкості кілець і дзеркала циліндрів. При цьому зменшуються втрати на тертя, підвищується опірність зносу і забезпечується мастило робочих поверхонь. Загальна товщина хромового покриття для поршневих кілець складає 0,1-0,2 мм.

Всі нехромовані кільця зазвичай піддаються електролітичному лудінню (товщина шару 0,005-0,010 мм), Оксидування, Фосфатування і т. п., що прискорює прироблення і підвищує опір корозії.

Ведуться роботи над застосуванням металокераміки для виготовлення поршневих кілець. Виготовлені з неї кільця володіють наступними особливостями:

1) пориста поверхня кільця добре акумулює масло;

2) порівняно простими засобами можна вводити до складу матеріалу кільця жароміцні, коррозіостойкі та інші добавки,

3) можна регулювати вміст графіту.

Поршневі кільця, виготовлені методом порошкової металургії, добре протистоять зносу. При виготовленні таких кілець майже виключається виробничий брак.