Ультрапрочные материалы снизят возможность деформации гильз цилиндров
В конце июня компания Federal-Mogul Powertrain провела Media Technology Day, представив профессиональному медиасообществу новейшие технологии компонентов двигателей внутреннего сгорания. Сегодня мы поговорим о гильзах цилиндров. Передовая технология литья деталей из чугуна уменьшает расход масла и трение в цилиндрах, а также позволяет повысить давление в камере сгорания. Вероятность деформации гильз при этом существенно снижается.
Компания Federal-Mogul Powertrain первой запустила серийное производство гильз цилиндров из ультрапрочного чугуна. Что значит ультрапрочного? А вот что. Эти детали, созданные из специального чугуна с вермикулярным графитом. Код материала по стандарту предприятия GOE330.
Собственно говоря, вермикулярный графит в чугуне не новость. Извините за банальность, но чугун – это сплав железа с углеродом. А графит представляет собой наиболее устойчивую кристаллическую модификацию чистого углерода, весьма желательного компонента в специальных марках чугуна. Но важна не только химическая чистота графита, но форма его включений в сплаве. Так вот, вермикулярный графит (от лат. vermiculus – червячок) в пространстве имеет форму изогнутых лепестков. И во многом благодаря им металлурги могут «программировать» механические свойства будущей отливки – прочность, упругость, термостойкость и проч.
В чем же заслуга Federal-Mogul Powertrain? А в том, что она это «программирование» освоила в совершенстве. Разумеется, в компании есть металловедческие лаборатории, оборудование и светлые головы. Но теория теорией, а ее эффективного внедрения добиваются далеко не все производители компонентов ДВС. Здесь же практические результаты применения материала GOE330 впечатляют.
Судите сами: в сравнении с широко используемым сегодня чугуном, новые гильзы показали при максимальном боковом давлении поршней снижение деформации на 27%. К слову, из этого материала производятся гильзы диаметром от 100 до 190 мм. А такие гильзы весьма капризны при изготовлении. Теперь это в прошлом. Уже не капризничают. Что касается эксплуатационных преимуществ новых гильз, предоставим слово производителям.
«Деформация под нагрузкой ухудшает уплотнение между гильзой и поршневыми кольцами, что приводит к повышенному расходу масла и износу, – говорит Жан-Мария Оливетти (Gian Maria Olivetti), директор по технологиям Federal-Mogul Powertrain. – Если повысить растяжение поршневых колец для компенсации, то одновременно с этим повысится трение и расход топлива».
«Разрабатывая новые материалы для гильз цилиндров, отличающиеся повышенной прочностью и твердостью, мы даем возможность нашим клиентам, производителям тяжелой техники, повысить максимальное давление в цилиндрах и сделать двигатели более эффективными, – продолжает г-н Оливетти. – Кроме того, появляется возможность закладывать в конструкцию более тонкие гильзы, что позволяет уменьшить размеры двигателей».
Продолжим изучение механических свойств нового материала. Модуль упругости материала GOE330 более чем на 15% выше, чем у применяемого в настоящее время высокопрочного чугуна. А усталостная прочность увеличилась примерно на треть. Но разработки на этом не заканчиваются: Federal-Mogul Powertrain планирует продолжить исследования в области повышения прочности и твердости материала.
Специалисты компании накопили огромный опыт разработки материалов для гильз цилиндров. Кроме того, они разработали методику и программное обеспечение для точного моделирования поведения гильз в тех или иных условиях, включая экстремальные. В руках исследователей современный инструмент для анализа информации и последующей оптимизации гильз под перспективные варианты применения с различными термическими и механическими нагрузками.
Одновременно с компьютерным моделированием проводятся испытания на стенде Hydropulser – это собственная разработка компании. С его помощью можно воспроизвести нагрузку от бокового усилия поршней и оценить усталостную прочность гильз. И лишь потом изделия сдают главный экзамен – тест на реальном двигателе.
Для гарантии соответствия серийных гильз эталонным образцам (а это очень высокие стандарты), в компании Federal-Mogul Powertrain используется прецизионное оборудование. Именно оно позволяет обеспечивать необходимые допуски – например, при хонинговании. А выходной контроль – это само собой. Он не менее тщательный, поэтому форма и размеры деталей неизменно оказываются в пределах жестких допусков.
Преимущества ультрапрочных гильз цилиндров первыми оценили производители двигателей для внедорожной техники. Это строительные, сельскохозяйственные и промышленные машины. Компания Federal-Mogul Powertrain также ожидает интереса со стороны производителей мощных двигателей для судов, генераторных установок и магистральных грузовых автомобилей. И снова слово представителям компании.
«Мы понимаем, что приоритеты для конкретных вариантов применения, а также рынков сбыта могут различаться. Поэтому предлагаем альтернативные решения, – сказал доктор Фолькер Шерер (Volker Scherer), руководитель подразделения Liners компании Federal Mogul Powertrain. – Для некоторых ключевыми качествами гильзы являются стоимость и доступность на рынке. Для других при проектировании сложных конструкций с большими нагрузками важны механические качества – как в случае с материалом GOE330. Мы же в любом случае можем предложить нашим клиентам комплект, включающий гильзу, поршень и поршневые кольца, оптимизированный под их требования».
В заключение отметим, что образцы новых гильз можно будет увидеть на Международной выставке коммерческого транспорта в Ганновере (Германия).
Москва – Аугсбург – Москва
