Ультраміцні матеріали для зниження деформації гільз циліндрів двигунів важкої техніки

19.12.2016

Передова технологія лиття деталей з чавуну, розроблена компанією Federal-Mogul Powertrain, сприяє зниженню витрати масла і тертя в циліндрах, а також дозволяє підвищити тиск в камері згоряння.

Компанія Federal-Mogul Powertrain, підрозділ корпорації Federal-Mogul Holdings Corporation, першою запустила серійне виробництво гільз циліндрів, виготовлених з ультраміцного чавуну. Ці деталі, створені зі спеціального чавуну з вермикулярним графітом (GOE330), показали зниження деформації на 27% при максимальному боковому тиску поршнів (порівняно з використовуваним зараз чавуном). З цього матеріалу виготовляються гільзи діаметром від 100 до 190 мм.

«Деформація під навантаженням погіршує ущільнення між гільзою і поршневими кільцями, що призводить до підвищеної витрати масла і зносу, — пояснив Жан-Марія Оліветті (Gian Maria Olivetti), директор з технологій Federal-Mogul Powertrain. — Якщо підвищити розтягнення поршневих кілець для компенсації, то одночасно з цим підвищиться тертя і витрата палива.

Розробляючи нові матеріали для гільз циліндрів, які відрізняються підвищеною міцністю і твердістю, ми даємо можливість нашим клієнтам — виробникам важкої техніки — підвищити максимальний тиск в циліндрах і зробити двигуни ефективнішими, — продовжив пан Оліветті. — Крім того, з’являється можливість закладати в конструкцію більш тонкі гільзи, що дозволяє зменшити розміри силових агрегатів».

Модуль пружності (модуль Юнга) матеріалу GOE330 більш ніж на 15 % вищий, ніж у застосовуваного на цей час матеріалу для гільз високоміцного чавуну, а втомна міцність вища приблизно на третину. Проте розробки на цьому не завершуються: планується продовжити дослідження в області підвищення міцності і твердості матеріалу.

Спеціалісти компанії Federal-Mogul Powertrain накопичили величезний досвід розробки матеріалів для гільз циліндрів, а також всеосяжного моделювання і аналізу для оптимізації гільз під нові варіанти застосування з різноманітними термічними і механічними навантаженнями. Паралельно з цим ще до тестів у двигунах проводяться випробування на стенді “Hydropulser” — власної розробки компанії. З його допомогою можна відтворити втомне навантаження від бокового зусилля поршнів.

Щоб гарантувати відповідність всіх вироблених гільз найвищим стандартам еталонних зразків, у компанії Federal-Mogul Powertrain використовується передове високоякісне виробниче обладнання для контролю за дотриманням допусків і хонінгування. Не менш ретельно проведені уже після виготовлення заміри дозволяють підтвердити отримання заданих розмірів і форми.

«Ми розуміємо, що пріоритети для конкретних варіантів застосування і ринків збуту можуть відрізнятися, тому й пропонуємо альтернативні рішення, — сказав д-р Фолькер Шерер (Volker Scherer), керівник підрозділу Liners компанії Federal Mogul Powertrain. — Для деяких наших клієнтів гільза циліндра — це продукт, ключовими показниками якого є вартість і доступність на ринку. Для інших же важливі механічні характеристики (як у випадку з матеріалом GOE330) при проектуванні більш складних конструкцій з великими навантаженнями.

Проте, незалежно від підходу, ми в будь-якому випадку можемо запропонувати нашим клієнтам повний оптимізований комплект, до якого входять гільза, поршень і поршневі кільця».

Компанія Federal-Mogul Powertrain постачає гільзи циліндрів діаметром від 100 до 190 мм для виробництва двигунів, призначених для установки на позашляхові автомобілі, судна і генераторні установки.

Припущення про деформацію гільзи, зроблене на основі каліброваного моделювання за стандартом FEA.