Инженерные решения в области
смазочных материалов и клеев-герметиков

Технология нанесения антифрикционного покрытия MODENGY для деталей ДВС на поршни двигателей внутреннего сгорания

Рассмотрены основные этапы технологического процесса нанесения MODENGY для деталей ДВС на поршни двигателя от подготовки поверхности до контроля качества. Указаны рекомендуемое оборудование и параметры его настройки.

Для дополнительной защиты поршней ДВС от образования задиров и износа автопроизводители в последнее время все чаще применяют инновационные материалы, в том числе антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY.

Как показали многочисленные испытания, одним из наиболее эффективных и удобных в работе материалов является антифрикционное  покрытие MODENGY для деталей ДВС.

Покрытие поршней составом MODENGY для деталей ДВС

MODENGY для деталей ДВС  – это антифрикционное покрытие на основе высокодисперсного дисульфида молибдена высокой степени очистки, графита и специального полимерного связующего, отверждаемое как при комнатной температуре, так и при нагреве.

Основные функции покрытия MODENGY для деталей ДВС:

  • Защита поршня и цилиндра от задиров и износа, особенно при тяжелых условиях работы (пуск при пониженных температурах, недостаток смазки, перегрев и т.п.)
  • Повышение несущей способности поверхности
  • Ускорение приработки
  • Обеспечение смазки на весь срок службы (покрытие не стирается в течение длительного времени, задерживаясь во впадинах микрорельефа, устойчиво к воздействию топлива и нефтепродуктов)
  • Снижение трения, шума и расхода топлива

Основные физические свойства MODENGY для деталей ДВС приведены в нижеследующей таблице:

Показатель Метод определения Единица измерения Значение
Цвет - - Серый матовый
Диапазон рабочих температур -
°С от -70 до +260
Несущая способность
ASTM D2625 Н 12 500
Срок службы при возвратно
-
поступательном движении в
условиях сухого трения при контактном давлении 550
МПа
ASTM D2714 Циклов 310 000
Растворитель - - MODENGY 1013
Средний расход покрытия - мл/м2
260
Температура полимеризации/время - °C / мин +170/20 или
+20/720

Подготовка поверхности

Перед нанесением покрытия поршни должны быть тщательно очищены от воды, масла и иных загрязнений, попавших на поверхность в процессе изготовления. Для оптимального результата очистку рекомендуется проводить с помощью специального очистителя-активатора MODENGY или механических приспособлений. Возможно применение ультразвуковых ванн.

Если названные продукты не обеспечивают удаление всех загрязнений с поверхности поршня, то процесс очистки может включать:

  • Горячую щелочную мойку (+50...+60 °С)

  • Промывку деионизированной водой

  • Обдув горячим воздухом (+60 °С)

После очистки недопустимо прикасаться к поверхностям, на которые будет нанесено покрытие. Попадание даже незначительного количества загрязнений или масла с пальцев рук может повлиять на адгезию покрытия.

Нанесение покрытия

Нанесение MODENGY для деталей ДВС на поршни производится методом распыления непосредственно из упаковки - аэрозольного баллона. Однако перед применением состав должен быть тщательно перемешан путем энергичного встряхивания баллона в течение не менее 3 минут после появления стука шариков. По причине высокой вязкости состава твердые смазочные вещества не оседают быстро на дно баллона. Тем не менее, должно производиться периодическое перемешивание состава – минимум 1 раз в смену (8 часов).

Все необходимые параметры распыления (давление, диаметр сопла и т.д.) уже заложены в конструкции сопла распылителя баллона и обеспечиваются тщательным подбором пропорций компонентов состава и газа-вытеснителя.

Дистанцию напыления необходимо выбирать таким образом, чтобы состав достигал поверхности, оставаясь влажным. Обычно наилучших результатов можно достигнуть с расстояния 25-30 см до поверхности. При слишком большом расстоянии между соплом и деталью покрытие высыхает до контакта с поверхностью, в результате чего на детали оно будет неоднородным, а адгезия недостаточной. Оптимальная толщина образуемой пленки должна быть не более 5 мкм за один проход. Большая толщина покрытия может быть достигнута путем нескольких проходов.

Покрытие поршней и специальный очиститель-активатор MODENGY

При проектировании линии для нанесения покрытий методом распыления необходимо учитывать несколько важных параметров:

  • Для оптимального результата оборудование для нанесения покрытия должно быть размещено в контролируемой атмосфере. Рекомендуемая температура воздуха составляет 20±4 °С при относительной влажности менее 50 %.

  • Детали оборудования для перемещения поршней должны быть сконструированы таким образом, чтобы не происходило царапания или загрязнения поверхностей поршней.

  • Для нанесения покрытий на поршни компания "Моделирование и инжиниринг" может поставить укомплектованные линии («под ключ»), включающие оборудование для мойки, печи для сушки, оборудование для перемещения. Их применение позволяет достичь более высокой производительности.

Толщина покрытия

Для достижения высокого уровня эффективности и адгезии толщина покрытия должна составлять минимум 5 мкм, максимум – 25 мкм. Антифрикционное покрытие толщиной 10-12 мкм эффективно предотвращает схватывание, задир и минимизирует изнашивание, а покрытие толщиной 18-20 мкм дополнительно способствует снижению шума (стука поршней).

Толщина отвердевшего покрытия может быть определена с помощью электронных приборов или непосредственным измерением, например, с помощью вихретокового толщиномера (для основы из неферромагнитных материалов) или магнитного толщиномера (для основы из ферромагнитных материалов).

Отверждение покрытия

После нанесения покрытия MODENGY для деталей ДВС поршни могут оставаться на месте. При комнатной температуре полная полимеризация состава занимает около 12 часов.
Увеличить скорость отверждения можно при нагреве. В этом случае поршни с покрытием должны быть помещены (например, с помощью конвейера) в циркуляционную сушилку, обеспечивающую требуемую температуру и время выдержки. Некоторые рекомендации по условиям отверждения приведены ниже. Эти условия могут быть скорректированы в зависимости от размеров и материалов поршней.

Объем нанесенного неотвердевшего покрытия после полимеризации уменьшается примерно в 5 раз. Это происходит в значительной степени из-за испарения содержащихся в составе растворителей.

Рекомендуемые условия отверждения:

  • Выдержка в течение 12 часов минут при температуре +20 °С

  • Выдержка 20 минут при температуре +170 °С

Методы контроля качества

После отверждения образец партии деталей с покрытиями должен быть проверен по следующим параметрам:

  • Адгезия покрытия

  • Толщина и однородность покрытия

Уровень адгезии покрытия может быть определен с помощью метода решетчатых надрезов по ASTM D-3359. Процедура испытания предполагает использование специальной ленты, чувствительной к давлению, с известной минимальной величиной адгезионной прочности. Более жесткий тест покрытий на адгезию, который часто применяется с целью идентификации поршней с плохой очисткой поверхностей или поршней с повышенной пористостью металла, это испытание в кипящей воде в течение минимум 0,5 ч. После извлечения поршней из воды и охлаждения до температуры окружающего воздуха они исследуются на предмет наличия вздутий и отслоений покрытия.

Определение толщины покрытия и его равномерности производится с помощью одного из указанных выше измерительных приборов и предполагает проведение нескольких измерений на покрытой поверхности.

Тест в кипящей воде для контроля адгезии покрытия предполагает очень жесткие условия испытания и не обеспечивает воспроизводимости результатов. Это испытание применяется для оперативного контроля качества. Его результаты чувствительны даже к незначительным изменениям в технологии очистки поверхностей поршней и/или увеличению пористости металла.

Альтернативный тест покрытий на адгезию, не столь жесткий как описанный выше, предполагает испытание в нагреваемой емкости, заполненной стандартным моторным маслом. Погружение в масло температурой +162 °С на 96 ч не должно приводить к заметной потере адгезии покрытия.

Удаление покрытия

До отверждения покрытие поршней MODENGY для деталей ДВС может быть легко удалено специальным очистителем-активатором MODENGY. После отверждения покрытие удаляется с помощью пескоструйной обработки, обработки стеклянной дробью или другими механическими способами.