Для дополнительной защиты поршней двигателей от образования задиров и износа автопроизводители все чаще применяют инновационные материалы, в том числе антифрикционные твердосмазочные покрытия.
Как показали многочисленные испытания, одним из наиболее эффективных и удобных в работе материалов является специализированный состав для деталей двигателя – покрытие MODENGY Для деталей ДВС.
Данный материал производится на основе высокодисперсного дисульфида молибдена высокой степени очистки, графита и специального полимерного связующего. Покрытие может отверждаться как при комнатной температуре, так и при нагреве.
Покрытие MODENGY Для деталей ДВС имеет серый матовый цвет, работает в диапазоне температур от -70 до +260 С. Срок службы покрытия при возвратно-поступательном движении в условиях сухого трения и контактного давления 550 МПа составляет 310 тысяч циклов колебаний. Несущая способность состава – 12500 Н.
Основные функции MODENGY Для деталей ДВС:
- Защита поршня и цилиндра от задиров и износа, особенно в 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
Покрытие может использоваться не только на поршнях, но и в других узлах двигателя: штоках клапанов, вкладышах, резьбовых соединениях и др.
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 материала.
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.
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 "Моденжи" поставляет укомплектованные линии ("под ключ"), включающие оборудование для мойки, печи для сушки, оборудование для перемещения. Их применение позволяет достичь более высокой производительности.
При массовом производстве поршней используются и другие покрытия MODENGY. Они поставляются в жидком виде и могут наноситься не только распылением, но и другими методами, например, трафаретной печатью.
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 деталей. В этом случае поршни с покрытием на 20 минут помещаются в циркуляционную сушилку, обеспечивающую требуемую температуру +170 °С.
Объем нанесенного неотвердевшего покрытия после полимеризации уменьшается примерно в 5 раз. Это происходит в значительной степени из-за испарения содержащихся в составе растворителей.
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.