Первый автосервисный журнал
Издается с 1997 года

Ультрапрочные материалы снизят возможность деформации гильз цилиндров

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.

Компания Federal-Mogul Powertrain поставляет гильзы цилиндров диаметром от 100 до 190 мм для производства двигателей, предназначенных для установки на внедорожные машины, суда и генераторные установки
Компания Federal-Mogul Powertrain поставляет гильзы цилиндров диаметром от 100 до 190 мм для производства двигателей, предназначенных для установки на внедорожные машины, суда и генераторные установки

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.

Модуль упругости GOE330 более чем на 15% выше, чем у высокопрочного чугуна, применяемого в настоящее время для изготовления гильз. А усталостная прочность выше примерно на треть
Модуль упругости GOE330 более чем на 15% выше, чем у высокопрочного чугуна, применяемого в настоящее время для изготовления гильз. А усталостная прочность выше примерно на треть

«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».

Жан-Мария Оливетти (Gian Maria Olivetti), директор по технологиям Federal-Mogul
Powertrain
Жан-Мария Оливетти (Gian Maria Olivetti), директор по технологиям Federal-Mogul Powertrain

«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.

Детали, созданные из специального чугуна GOE330 с вермикулярным графитом, при максимальном
боковом давлении поршней показали снижение деформации на 27% по
сравнению с используемым сейчас чугуном
Детали, созданные из специального чугуна GOE330 с вермикулярным графитом, при максимальном боковом давлении поршней показали снижение деформации на 27% по сравнению с используемым сейчас чугуном

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.

Распределение температуры по смазываемой части гильзы цилиндра
Распределение температуры по смазываемой части гильзы цилиндра
Моделирование деформации гильзы по стандарту FEA
Моделирование деформации гильзы по стандарту FEA

«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

  • Юрий Буцкий

Адрес редакции

111033 Москва, ул. Самокатная, 2а, стр.1, офис 313

На карте

Контакты

Тел.: (495) 361-1260

E-mail: dostavka@abs-magazine.ru

Социальные сети

Журнал «АБС-авто» © 2019, все права защищены