Никосиловое покрытие цилиндров что это такое

Восстановление цилиндров с покрытием Nikasil

За последние несколько десятилетий появилось много автомобильных и мотоциклетных двигателей с алюминиевыми блоками цилиндров, причем без применения чугунных гильз. Подобная конструкция мотора имеет несколько преимуществ, в том числе лучшую теплопередачу, меньший расход масла и возможность работы с меньшими зазорами. Однако первоначально основной целью было существенное снижение веса – ведь силуминовый блок цилиндров существенно легче чугунного. Однако алюминиевая поверхность цилиндра изнашивается гораздо быстрее, чем чугун и для повышения износостойкости пришлось придумывать специальные покрытия, по которым могли надежно работать поршни и поршневые кольца.

Одним из самых распространенных типов покрытия стал Nikasil®, когда поверхность алюминиевого цилиндра покрыта тонким слоем никеля. Сама технология была разработана корпорацией Mahle, еще в конце 1960-х годов прошлого века. Правда, автопроизводители не сразу оценили ее преимущества. Например, компания Porsche, начала использовать ее в начале 70-х годов, но на протяжении следующих двадцати лет оставалась в одиночестве, когда Nikasil® стали применять BMW, Jaguar и Ferrari. Кроме того, многие производители спортивных двигателей, в течение последних 20 лет, внедрили некоторые вариации никелевого покрытия цилиндров. Преимущества ее в том, что применяются сравнительно недорогие материалы и проще обработка заготовок.

Однако есть и недостатки. Никелевое покрытие чувствительно к «химическому» воздействию. Так, Jaguar в свое время заменил по гарантии много двигателей, из-за того, что применение сернистого бензина, в сочетании с перегревом, привело к разъеданию покрытия гильз цилиндров. Кроме того, тонкий слой никеля не позволяет растачивать цилиндры в ремонтный размер и, соответственно, отсутствуют и ремонтные поршни. И вот тут появляется еще одна трудность – как быть владельцу автомобиля или мотористу, если в цилиндрах двигателя появились глубокие – в несколько миллиметров глубиной – задиры (по тем или иным причинам). Ведь расточить цилиндр в увеличенный размер невозможно…

Рис. 1 Так выглядит цилиндр мотоциклетного двигателя с глубокими задирами.

Один из способов решения проблемы – использование гальванического процесса для восстановления слоя никеля. Поэтому некоторые компании разработали и успешно применяют подобные процессы. К примеру, одна из компаний, выполняющих подобные работы – Langcourt Performance из Обурна, штат Алабама, которая, имея более чем двадцатипятилетний опыт в этой области, стала одной из ведущей в нанесении гальванических покрытий. Основываясь на ее опыте, мы попробуем рассказать об этой технологии от начала и до конца. Стоит только отметить, что основную часть продукции этой фирмы составляют отдельные цилиндры мотоциклетных или лодочных двигателей. Обработка блока цилиндров автомобильного двигателя сложнее, но принципиально ничем не отличается от нижеописанной.

Первый шаг – при поступлении в ремонт деталь (отдельный цилиндр или блок целиком) регистрируют, чтобы иметь возможность отслеживать ее перемещение в технологическом процессе. Сразу после этого она направляется в мастерскую для тщательной мойки и очистки. Чистота – один из основных моментов, обеспечивающих высокое качество восстановления детали.

После первичной мойки деталь направляется на пескоструйную обработку, чтобы удалить остатки загрязнений. Затем поврежденный цилиндр помещают в ванну с азотной кислотой – для травления и удаления исходного никелевого покрытия. Травление продолжается от одного до полутора часов, в зависимости от толщины покрытия и концентрации кислоты. Во время травления, на поверхности кислоты образуется желтая пленка, которую обязательно нужно удалять.

После травления, цилиндр снова тщательно промывают, а затем перемещают на пост сварки. Здесь поврежденный участок заваривают – т. е. наплавляют во вмятину слой алюминия, чтобы восстановить поврежденную поверхность.

После чего деталь поступает на участок механической обработки. Здесь, с помощью пневмоинструмента со специальными фрезами, с наплавленного участка удаляют избыток металла, приближаясь к первоначальному размеру отверстия. Затем цилиндра растачивают, с небольшим припуском под нанесение нового покрытия. Для этого Langcourt использует пятиосевой обрабатывающий центр Rottler F69 ATC, очень быстро растачивает грубо обработанный цилиндр.

Рис. 2 Поврежденный цилиндр, подготовленный к нанесению покрытия.

Сразу после расточки цилиндр очищают горячим паром, а затем промывают горячей водой, с использованием особой щетки из пемзы, которая очищает цилиндр от остатков моющих средств и делает расточенную поверхность шершавой, для лучшей адгезии покрытия.

Затем ремонтируемые цилиндры сортируются по диаметру и длине отверстия. Это делается для того, чтобы несколько однотипных деталей можно было «окунуть» в гальваническую ванну одновременно.

Перед началом «гальваники» цилиндры устанавливают на специальную арматуру, изготовленную из полипропилена. Так как он не реагирует с кислотами, щелочами и электролитами, используемыми при нанесении никелевого покрытия и защищает прочие поверхности обрабатываемых деталей. Подготовленные таким образом детали замачивают, погружая в ванну с водой, а затем переносят в емкость с раствором каустической соды. Щелочная ванна, занимающая всего несколько минут, «вскрывает» поры на поверхности цилиндра, чтобы улучшить сцепление никеля с основным металлом. Затем снова следует промывка водой, чтобы убрать избыток щелочи.

Потом цилиндры помещают на три минуты в азотную кислоту, которая удаляет оксиды алюминия и разъедает поверхность, чтобы подготовить цилиндр для следующего этапа обработки.

И опять цилиндры ополаскивают водой, чтобы без промедления поместить их в ванну с борной кислотой, которая действует как буфер кислотности (pH). Если не поддерживать нужную кислотность электролита, то покрытие хорошего качества вам не получить. Уровень рН проверяется лакмусовой бумагой несколько раз в течение дня. Затем сборка деталей помещается в раствор цинката. При этом химически удаляется слой оксида с алюминия и одновременно на поверхность детали осаждается слой цинка, который защищает алюминий от окисления.

Затем детали последний раз промывают водой, прежде чем направить в гальваническую ванну. Стоит отметить, что раствор электролита в ванне подогрет до 140° С. Внутрь каждого цилиндра, по его центру, помещают анод, то есть «плюсовой» электрод. А «-» подсоединяется непосредственно к деталям. Из-за разницы потенциалов никеля осаждается на поверхности цилиндра. После того, как цилиндры погружены в электролит, включаются выпрямители, а затем быстро проверяется напряжение на каждом аноде. Оно составляет не более 10 В, а сила тока определяется площадью обрабатываемой поверхности. Причем она плавно увеличивается до нужного уровня. Окончательное нанесение никелевого покрытия занимает от одного до трех часов.

Рис. 3 Гальванический участок. Хорошо видны ванны с электролитом

По завершении гальванического процесса цилиндры перемещают для финишной обработки на хонинговальный участок. Где установлен станок Rottler H75A, с ЧПУ. С помощью алмазных брусков достигается точная геометрия и шероховатость поверхности отремонтированного цилиндра.

Рис. 4 Так выглядит цилиндр с восстановленным покрытием после хонингования

Чем хороша подобная технология? Прежде всего, это удобно для тех, кто хочет сохранить дорогой или редкий блок, вернув изношенным цилиндрам исходный размер. По сути, так можно восстановить почти любой алюминиевый цилиндр, если повреждение (задир, вмятина, глубокая царапина) не слишком велико.

Рис. 5 Блок цилиндров Porsche до и после: слева – цилиндр с повреждениями, справа – восстановленный

Однако, применение кислот, щелочей и других, не слишком «полезных» химикатов делают эту технологию сложной, довольно дорогой, требующей строгого соблюдения техники безопасности и предъявляющей особые требования к производственным помещениям. В ряде случаев ничуть не худших результатов можно достичь с помощью более привычной и безопасной металлообработки – расточки и хонингования. То есть поврежденный алюминиевый блок или отдельный цилиндр можно… загильзовать. А как это делается – мы расскажем в следующий раз.

Одноразовые моторы. Алюсил, Никасил и другие хитрости

Главное — удивлять! Если в конце прошлого столетия это удавалось с помощью систем стабилизации и нехитрой салонной электрики, то теперь автомобиль все больше превращается в квинтэссенцию электронных технологий.

Вес решает все Сейчас сложно сказать, кто первым задумался о глобальном снижении веса двигателя с помощью применения при изготовлении блока цилиндров алюминия, а не чугуна. Наверное, конструкторы мечтали об этом с самого момента изобретения ДВС. Все-таки прочный и дешевый чугун почти втрое тяжелее крылатого металла, коррозионно нестоек, имеет значительно меньшую теплопроводность, отчего таким агрегатам требуются более объемные системы охлаждения.

Двигатели с алюминиевыми блоками цилиндров нашли применение не только в спорте. Например, наш легендарный дизель В-2, устанавливавшийся на танки Т-34 и КВ, изготавливался из алюминиевого сплава — силумина — и имел мокрые гильзы. Правда, к середине войны из-за нехватки «крылатого металла блок стали отливать из чугуна

Известно лишь, что к 30-м годам прошлого века двигатели из алюминия со вставленными в них мокрыми чугунными гильзами, где между ними и телом блока находилась охлаждающая жидкость, уже использовались на некоторых гоночных автомобилях. К середине минувшего столетия эта конструкция стала перебираться на конвейеры (один из характерных примеров — мотор Москвича-412). Однако повсеместно чугун (как основной материал) не вытеснила, поскольку была технологически сложной и имела ряд недостатков — низкую жесткость блока, повышенную нагрузку на гильзы, склонность к «продуванию» прокладки при небольшом перегреве.

Двигатель УЗАМ имел достаточно новаторскую для своего времени конструкцию — легкий блок и мокрые гильзы. Кто-то до сих пор тюнингует этот мотор. Но производители от таких в основной своей массе отказались — из-за низкой жесткости блока и повышенных нагрузок на гильзы

В конце 60-х — начале 70-х вернулись к привычной схеме с сухими гильзами, помещенными в тело блока без каналов для антифриза. Только, естественно, вместо чугуна для блока выбрали алюминий. Говорят, пионером была Honda. Если это и не так, то верится охотно. Почему этого не сделали ранее? Запрессовка чугунной детали на горячую с натягом в куда менее прочный алюминий — технологически очень сложный процесс. К тому же у этих металлов различен коэффициент температурного расширения — при нагреве мотора между гильзой и блоком мог появляться зазор. Зато «болванка» двигателя получалась жесткой. Впрочем, как и при использовании чугуна. Но, разумеется, с внушительной экономией в весе. Ближе к нынешнему столетию технологии пошли дальше. Запрессовку гильз сменило отливание блока вокруг них. На вид они как будто вплавлены в алюминий. И если первый способ позволял выпрессовывать и менять гильзы, а некоторые производители предлагали их ремонтные размеры, то второй в ряде случаев официально подобное не допускает. Одна из приверженцев такой конструкции — компания Toyota, первые серийные опыты ставившая в 1997 году. Тем не менее, еще раньше иные фирмы экспериментировали с блоками, вообще лишенными гильз.

Сложно сказать, когда появились блоки, в которых тонкостенные чугунные гильзы будто вплавлены в алюминий. Но точно, что, как минимум, до последнего времени такую конструкцию использовали Nissan и Toyota. Официально эти блоки неремонтопригодны. Зато после соответствующей обкатки как красиво выглядят в интерьере

Во многом своей не очень хорошей репутацией Vega обязана мотору. Только в первые два года было отозвано почти полмиллиона экземпляров. Правда, это было не связано непосредственно с блоком цилиндров — хватало других проблем. А потом стала «умирать» и ЦПГ двигателя. В 1976 году агрегат модернизировали — по системе охлаждения и поршневым кольцам, — но отношение к машине это не изменило

В общем, первый серийный «одноразовый» двигатель стал заложником не технологий, исключавших его восстановление, — обычных эксплуатационных грехов, характерных для любого агрегата. Поэтому ориентированную на зеркало цилиндров кристаллизацию кремния со счетов не списали. К концу 80-х на вооружение ее взяли европейские производители. Позже метод усовершенствовали. Появились алюминиевые гильзы, которые насыщали кремнием отдельно, доля последнего возросла до 27%.

Разработкой технологии изготовления алюминиевых блоков с насыщенными кремнием зеркалами цилиндров занимаются две немецкие фирмы — Mahle и Kolbenschmidt. В случае, когда речь идет о 17% кремния, технология называется, соответственно, Silumal и Alusil. Но Kolbenschmidt предлагает также метод Locasil, в котором гильзы выполняются отдельно, а доля кремния увеличена на 10%. Кстати, в том и другом случае на стенках цилиндров боятся жестких механических контактов, от которых появляются глубокие задиры. Ведь под тонким насыщенным кремнием слоем — мягкий алюминий

В начале 90-х из спорта на конвейеры пришла еще одна технология упрочнения зеркала цилиндра — гальваническим нанесением состава из никеля и карбида кремния (больше известна под названием Nikasil). Этим, в частности, «увлекались» BMW, Audi, Jaguar. Причем баварцы не ограничились только лишь поверхностями трения — около десяти лет назад у них появился «биметаллический» мотор. Его гильзы выполнены из алюминия, все остальное — из магниевого сплава, который еще легче. Словом, эксперименты с металлами и покрытиями продолжаются. Среди них, например, плазменное напыление составов на основе железа или лазерное легирование тем же кремнием. В перспективах — нанесение на стенки цилиндров нитрида титана.

Покрытия на зеркалах цилиндрах бывают разные. Например, Honda давно и небезуспешно использует плазменное напыление железосодержащих составов. Блок выполнен с открытой рубашкой охлаждения — не путать с мокрыми гильзами. Последних здесь вообще нет

Ремонт всегда возможен Все эти «нанотехнологии» позволили не только выиграть в весе, исключив тепловые сочетания разных металлов. Презентуя их, производители заявляли о том, что они сделают моторы ресурснее. В теории все верно. Кремний и никель тверже и, соответственно, износоустойчивее чугуна. На практике же эксплуатация полностью алюминиевых двигателей оказалась не столь радужной. Первые разочарования пришли в середине 90-х годов. Баварские «шестерки» и «восьмерки» объемом от 2,0 до 4,0 л (серий M52 и M60) с никель-кремниевым покрытием, продававшиеся в США, Англии, Восточной Европе и тем более попадавшие в Россию, задолго до 100 тыс. км удивляли владельцев износом блока. Как выяснилось, сера, которой было богато топливо в этих странах, вступала в реакцию с покрытием и разрушала его. При этом официально двигатели считались неремонтопригодными. После такого скандала в BMW от «Никасила» отказались. Но ограниченно и, похоже, с измененной формулой он все еще используется в спорте, например, на мотоциклах Suzuki.

Покрытие Nikasil (у Mahle) и Galnical (у Kolbenschmidt) из никеля и карбида кремния, пожалуй, самое твердое среди существующих. Однако поражается химически — серой, содержащейся в топливе. Сейчас используется только в спорте, например, на мотоциклетных «двухтактниках»

Что же другие ноу-хау? Можно говорить о пробеге в 300-350 тыс. км, вне зависимости от того, идет ли речь об упрочнении зеркал цилиндров кремнием либо плазменным напылением каких-то составов. И, увы, зависимость ресурса от рабочего объема уже не столь показательна, как ранее. Так, бензиновые более чем 4-литровые V8 у VAG и Porsche, бывает, изнашиваются к 300 тысячам. Вспомним, что иные полностью чугунные или с гильзами из этого металла полуторалитровые моторчики ходили и дольше. А как забыть ресурсные подвиги некоторых японских агрегатов, живших без смены поршневых колец по 700 и даже 800 тыс. км? Причем три сотни для современных двигателей еще не «предел». Иные установки, как, например, FSI и TFSI у Audi, готовы сдаться до 200 тыс. км, а иногда даже сразу после ста. И это зачастую при соблюдении интервалов замены масла (которые у нас нужно сокращать вдвое против заводских) и допусков производителей по нему же (что особенно необходимо в отношении «немцев»). Тем более «одноразовый» блок может приговорить жесткое механическое воздействие, скажем, поломка поршневых колец или что посерьезней. Цена вопроса колеблется очень сильно. Блоки каких-нибудь «четверок» могут стоить в пределах 75-150 тыс. руб. Но нечто V-образное способно оцениваться и в 500 тысяч. Дорого, а иногда просто несоразмерно стоимости подержанного автомобиля.

Еще недавно вряд ли можно было предположить, что автопроизводители посягнут на самое святое — ресурс цилиндро-поршневой группы (ЦПГ). И что делать второму-третьему владельцу при хорошем пробеге? Причем последний может лежать в пределах всего лишь 120-150 тыс. км

Альтернатива есть! Не скажем когда конкретно, однако точно более десяти лет назад в некоторых российских сервисах освоили технологию гильзования алюминиевых блоков. Конечно, это более сложная операция, чем если бы речь шла о чугунных деталях. Тем не менее, это единственный вариант в случаях, когда покупка бэушного мотора рискованна или финансово невыгодна. На часть двигателей есть ремонтные алюминиевые гильзы и поршни. Можно изготовить их самостоятельно — заготовки предлагаются. В конце концов, всегда реально подобрать чугунную гильзу от какого-нибудь «левого» агрегата и расточить ее под новые поршни от ремонтируемого двигателя. Самый простой и популярный способ! А уж посадить один металл в другой наши механики не боятся. Стоимость операции, разумеется, будет сильно зависеть от региона и двигателя. Например, в крупных городах гильзовка иной «восьмерки» обойдется в 40 тыс. руб., а «четверку» в провинции можно «оживить» и за 5 тысяч. Естественно, без учета гильз и других запчастей ЦПГ. И все равно не сравнить с ценами на новые блоки. Да что там, напылением специальных составов у нас восстанавливают даже постели коленвалов, поврежденные проворотом вкладышей. Как отмечают мастера, редко попадается блок, который нельзя было бы вернуть в рабочее состояние.

Загильзовать можно любой агрегат, даже такой сложный, как фольксвагеновский W12. Во всяком случае, покуда это позволяет толщина стенок цилиндров

Гильзовать изношенные блоки реально и алюминиевыми деталями, но их желательно охлаждать в жидком азоте, а процент брака может быть очень высок. Обычно механики обходятся чугунными гильзами, подбирая их из того предложения, которое имеется в свободной продаже

ГРМ и КШМ в группе риска Незаметно вместе с современными моторами в нашу жизнь вошел и хороший масляный аппетит. Объяснимо! Ради максимального облегчения поршни выполнены компактными, Т-образными. Из-за этого колечки на них тоненькие, уже не способные качественно снимать излишки смазки. В итоге, если еще недавно 1,5-2 л угоревшего масла на 10 тыс. км говорили либо о езде на повышенных оборотах, либо о проблеме с колпачками/кольцами, то теперь это в порядке вещей. Особо отличается ряд моторов VAG и BMW, чей расход способен достигать до полулитра-литра на тысячу. При этом некоторые баварские двигатели уже лишили масляного щупа. За уровнем следит датчик, на чьи показания можно полагаться далеко не всегда… Ждем продолжения от других компаний?

Поршни становятся все компактнее и компактнее. Мельчают с ними и кольца, которые уже не способны качественно справляться со своими задачами

Все это логичные, с поправкой на маркетинг, результаты эволюции ДВС. Но как объяснить то, что происходит с цепным приводом газораспределительного механизма (ГРМ)? Цепь уж точно вернулась в двигатели для того, чтобы с механизмом газораспределения было меньше проблем, а у владельцев меньше трат. Производители так и заявляют — она рассчитана на весь срок службы. Чересчур смелая оценка! Но справедливости ради заметим — у некоторых компаний (BMW, Nissan, Toyota) цепь действительно «ходит» под 200 или даже за 250 тыс. км. Чаще же 100-120 тысяч являются той чертой, за которой эксплуатация автомобиля становится неприятной или невозможной — из-за растянувшейся цепи «уплывают» фазы. Двигатель троит либо попросту не заводится.

Пластинчатые цепи ГРМ ресурснее одно- или двухрядных. По крайней мере, можно говорить о них, как о «вечных» деталях, если за вечность принимать пробег в 250 тыс. км

Встречаются и совсем вопиющие случаи. Так, у известных фольксвагеновских VR6 (Touareg с ними наиболее популярны) цепь может растянуться и до 80 тыс. км. А после или перескочить через зубья, или даже порваться. С вполне характерным для современных моторов результатом — «братской» встречей клапанов с поршнями. Причем замена цепи усложняется тем, что ГРМ расположен с тыльной стороны двигателя, для чего агрегат приходиться снимать. Та же во всех отношениях ситуация с баварской турбодизельной «четверкой» объемом два литра. Ресурс цепи может быть около 80 тыс. км, при растяжении она перескакивает либо рвется, расположен механизм «позади» мотора. Аналогичный результат у, опять же, популярной мерседесовской бензиновой установки объемом 1,8 л готов наступить раньше — после 60 тыс. км. Точь-в-точь как на корейских дизелях, которые устанавливались на Sorento и Santa Fe (2,2 и 2,5л.). На этом фоне FSI/TFSI от VAG выглядят чуть ли не идеально — к растяжению и перескоку цепи нужно готовиться после 100 тысяч. Toyota и вовсе безупречна. На ее агрегатах цепь, если рано иногда и растягивается, то хотя бы остается на зубьях. Но и без восстановления «головки» получается дорого. На отдельных моторах ее замена обойдется и в 30, и в 40, и даже в 100 тыс. руб. Не ремень — нужно менять вместе с шестернями, а они теперь «облагорожены» фазовращателями.

Триботехнические составы «СУПРОТЕК» и «Nicasil»

Поддерживает защитный слой на поверхностях трения, образованный при обработке ДВС составом «Актив ПЛЮС». Существенно замедляет износ, продлевает срок службы двигателя, поддерживает его характеристики.

Желание заменить «тяжелые» чугунные блоки на «легкие» и более теплопроводные сплавы из алюминия существовало еще на заре создания ДВС малой и средней мощности. Компромиссным решением стала «загильзовка» чугунных втулок в блок из «легких» сплавов. Большая часть двигателей автотранспорта создается именно по этой схеме. Причем, эти гильзы тонкостенные несъемные и, как правило, блок ремонту не подлежит. Но хотелось создать конструкцию еще более легкой и более дешевой. Однако, проблема трения «мягких» поршней по цилиндру не позволяла реализовать такое желание.

Для решения проблемы было предложено на «мягкую» поверхность цилиндров алюминиевого блока нанести настоящее твердое покрытие. Такие блоки цилиндров с твердым покрытием начали применять уже давно. Это покрытие представляет собой слой никеля толщиной 0,1-0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния SiC размером 3 мкм. Разработчик этой технологии фирма Mahle называет это покрытие Никасил (Nicasil) (фирма Kolbenschmidt использует другое название — Galnical).

Первоначально технология Никасил (Nicasil) применялась в 60-70-х годах для блоков цилиндров дорогих эксклюзивных или спортивных автомобилей. Кстати, моторы автомобилей «Формулы-1» имеют аналогичное покрытие на гильзах цилиндров. Но в массовом производстве эта технология начала применяться лишь в начале 90-х (в качестве примера можно привести двигатели М60 и М52 фирмы BMW)

В отличие от цельноалюминиевых блоков покрытие Никасил (Nicasil) не требует каких-либо изменений материала поршней, т.к. по этому покрытию прекрасно работают и обычные алюминиевые поршни. А вот с поршневыми кольцами для этих блоков ситуация сложнее. Традиционные хромированные кольца не подходят: два сверхтвердых материала (хром и Никасил (Nicasil)) плохо сочетаются друг с другом. Поэтому для цилиндров с твердым покрытием рекомендуются другие кольца — например, чугунные фосфатированные без твердого покрытия.

Как известно, никель-кремниевое (никосил) покрытие на блоках цилиндров применялось также на различной двухтактной мото- и авиатехнике (мотоциклы, квадроциклы, снегоходы и парапланы).

Имеющиеся в данные, указывают, что в условиях отечественной эксплуатации «Никасил (Nicasil)» со временем почти гарантированно разрушается. При этом, восстановление никосил-покрытий не предусмотрено, и изношенный блок цилиндров необходимо менять.

Причиной этого, прежде всего, является низкое качество отечественного бензина, к тому же часто содержащего различного рода антидетонационные добавки, причем в Аи 95 они встречаются значительно чаще, чем в Аи 92. Также упоминается и тот факт, что некоторые промывочные препараты могут способствовать быстрому изнашиванию данного защитного покрытия.

Как итог — на таком двигателе падала компрессия, в результате чего работа на холостом ходу становилась нестабильной, снижалась мощность. Со временем компрессия падала до такой степени, что запуск двигателя становился невозможным.

Не смотря на принятие мер BMW, а именно — установку других термостатов, снижение рабочей температуры двигателя, снижение температуры горения смеси в камере сгорания (была произведена ее оптимизация) — проблема осталась.

Для устранения данного недостатка целесообразно использовать триботехнический состав «СУПРОТЕК». Многочисленные результаты натурных испытаний (применение на практике) показывают, что восстановление технических характеристик двигателей в большинстве случаев гарантировано. Исключение составляют варианты, когда покрытие полностью изношено или схема смазки двухтактного двигателя не позволяет обычным способом обработать агрегат по технологии «СУПРОТЕК».

Для более точной оценки эффективности работы триботехнического состава «СУПРОТЕК» по поверхности трения с покрытием «Никасил (Nicasil)», проведены испытания.

Испытания проводились на машине трения ИИ-5018 методом сравнения триботехнических характеристик модели узла трения «поршневое кольцо – гильза» в двух вариантах: без добавления и с добавлением состава «Супротек Актив» через 30 тыс. циклов приработки на «чистом» масле. В качестве кольца использовался образец трения – чугунный шлифованный диск; в качестве гильзы использовался выпиленный фрагмент блока снегохода Polaris 800 со стороны рабочей поверхности.

Схема испытаний: — «диск по колодке» (диск — d=50, h=12, колодка закреплена в специальном креплении — d=85, h=20) Рисунок 1, нагрузка 100 Н, смазка осуществляется разбрызгиванием образцом (погружен в масло на 1 – 2 см, объем масла – 150 мл). Продолжительность 150 тыс. циклов при 1200 об/мин (2 часа). Использовалось масло POLARIS VES GOLD 2Т.

Регистрируемые параметры:

• момент сопротивления трения М (Н*м);
• нагрузка на образец Р (Н);
• температура масла в камере Т (°С);
• число циклов N.

Износ образца (диска — Dmo) и контробразца (вкладыша — Dmк/o) определялся взвешиванием до и после испытаний на электронных аналитических весах АВ210М-01А с погрешностью до 0,1 мг.

Рисунок 1: Схема испытаний. Вид сверху (камера снята).

Результаты испытаний представлены в таблицах 1, 2 и на рисунках 2 – 4..

Таблица 1. Динамика коэффициента трения и температуры масла.

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.

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.

Торговцы автомобилями приостанавливают продажи, ожидая стабилизации рубля

Граждан РФ пугают, что везённые по параллельному импорту автомобили могут у них отобрать

Японцы собираются ограничить объём двигателей экспортируемых в РФ автомобилей, остатки авторынка добьет «утилизационный сбор»