Никасилевое покрытие гильзы своими руками

Триботехнические составы «СУПРОТЕК» и «Nicasil»

Желание заменить «тяжелые» чугунные блоки на «легкие» и более теплопроводные сплавы из алюминия существовало еще на заре создания ДВС малой и средней мощности. Компромиссным решением стала «загильзовка» чугунных втулок в блок из «легких» сплавов. Большая часть двигателей автотранспорта создается именно по этой схеме. Причем, эти гильзы тонкостенные несъемные и, как правило, блок ремонту не подлежит. Но хотелось создать конструкцию еще более легкой и более дешевой. Однако, проблема трения «мягких» поршней по цилиндру не позволяла реализовать такое желание.

Для решения проблемы было предложено на «мягкую» поверхность цилиндров алюминиевого блока нанести настоящее твердое покрытие. Такие блоки цилиндров с твердым покрытием начали применять уже давно. Это покрытие представляет собой слой никеля толщиной 0,1-0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния SiC размером 3 мкм. Разработчик этой технологии фирма Mahle называет это покрытие Никасил (Nicasil) (фирма Kolbenschmidt использует другое название – Galnical).

Первоначально технология Никасил (Nicasil) применялась в 60-70-х годах для блоков цилиндров дорогих эксклюзивных или спортивных автомобилей. Кстати, моторы автомобилей «Формулы-1» имеют аналогичное покрытие на гильзах цилиндров. Но в массовом производстве эта технология начала применяться лишь в начале 90-х (в качестве примера можно привести двигатели М60 и М52 фирмы BMW)

В отличие от цельноалюминиевых блоков покрытие Никасил (Nicasil) не требует каких-либо изменений материала поршней, т.к. по этому покрытию прекрасно работают и обычные алюминиевые поршни. А вот с поршневыми кольцами для этих блоков ситуация сложнее. Традиционные хромированные кольца не подходят: два сверхтвердых материала (хром и Никасил (Nicasil)) плохо сочетаются друг с другом. Поэтому для цилиндров с твердым покрытием рекомендуются другие кольца – например, чугунные фосфатированные без твердого покрытия.

Как известно, никель-кремниевое (никосил) покрытие на блоках цилиндров применялось также на различной двухтактной мото- и авиатехнике (мотоциклы, квадроциклы, снегоходы и парапланы).

Имеющиеся в данные, указывают, что в условиях отечественной эксплуатации “Никасил (Nicasil)” со временем почти гарантированно разрушается. При этом, восстановление никосил-покрытий не предусмотрено, и изношенный блок цилиндров необходимо менять.

Причиной этого, прежде всего, является низкое качество отечественного бензина, к тому же часто содержащего различного рода антидетонационные добавки, причем в Аи 95 они встречаются значительно чаще, чем в Аи 92. Также упоминается и тот факт, что некоторые промывочные препараты могут способствовать быстрому изнашиванию данного защитного покрытия.

Как итог — на таком двигателе падала компрессия, в результате чего работа на холостом ходу становилась нестабильной, снижалась мощность. Со временем компрессия падала до такой степени, что запуск двигателя становился невозможным.

Не смотря на принятие мер BMW, а именно – установку других термостатов, снижение рабочей температуры двигателя, снижение температуры горения смеси в камере сгорания (была произведена ее оптимизация) – проблема осталась.

Для устранения данного недостатка целесообразно использовать триботехнический состав «СУПРОТЕК». Многочисленные результаты натурных испытаний (применение на практике) показывают, что восстановление технических характеристик двигателей в большинстве случаев гарантировано. Исключение составляют варианты, когда покрытие полностью изношено или схема смазки двухтактного двигателя не позволяет обычным способом обработать агрегат по технологии «СУПРОТЕК».

Для более точной оценки эффективности работы триботехнического состава «СУПРОТЕК» по поверхности трения с покрытием “Никасил (Nicasil)”, проведены испытания.

Испытания проводились на машине трения ИИ-5018 методом сравнения триботехнических характеристик модели узла трения «поршневое кольцо – гильза» в двух вариантах: без добавления и с добавлением состава «Супротек Актив» через 30 тыс. циклов приработки на «чистом» масле. В качестве кольца использовался образец трения – чугунный шлифованный диск; в качестве гильзы использовался выпиленный фрагмент блока снегохода Polaris 800 со стороны рабочей поверхности.

Схема испытаний: – «диск по колодке» (диск – d=50, h=12, колодка закреплена в специальном креплении – d=85, h=20) Рисунок 1, нагрузка 100 Н, смазка осуществляется разбрызгиванием образцом (погружен в масло на 1 – 2 см, объем масла – 150 мл). Продолжительность 150 тыс. циклов при 1200 об/мин (2 часа). Использовалось масло POLARIS VES GOLD 2Т.

Читать еще:  Заточной станок для плоских ножей своими руками

Регистрируемые параметры:

  • момент сопротивления трения М (Н*м);
  • нагрузка на образец Р (Н);
  • температура масла в камере Т (°С);
  • число циклов N.

Износ образца (диска – Dmo) и контробразца (вкладыша – Dmк/o) определялся взвешиванием до и после испытаний на электронных аналитических весах АВ210М-01А с погрешностью до 0,1 мг.

Рисунок 1: Схема испытаний. Вид сверху (камера снята).

Результаты испытаний представлены в таблицах 1, 2 и на рисунках 2 – 4..

Таблица 1. Динамика коэффициента трения и температуры масла.

Никосиловое покрытие внутренней поверхности цилиндра бензопил и мотокос, например, бензопил Хускварна.
Никасил (Nikasil) – это торговая марка технологии покрытия поверхности никелем с напылением кристаллов карбида кремния (для твердости и долговечности) при изготовлении цилиндров легких алюминиевых двигателей (без гильз).

Алюминиевые сплавы (44, 140, 159) обеспечивают низкий вес двигателя, быстрый и равномерный разогрев и эффективное охлаждение (теплопроводность алюминия примерно в 4 раза выше обычных материалов).

Покрытие Nikasil (международное – NiCaSil) – слой никеля толщиной 0,1-0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния SiC размером 3 мкм. Никосиловое покрытие имеет желтоватый оттенок, со следами хона (наклонные риски на зеркале цилиндра).

Недостатки:
1. Никосиловое покрытие разрушается от реакции с топливом с высоким содержанием серы – заправляться желательно высококачественным импортным бензином. Если дорогую бензопилу заправлять «ослиной мочой», то за год-два двигатель «умирает» (первый признак – падение компрессии в цилиндре). Восстановить никосиловое покрытие не помогут никакие препараты.
2. Тонкое никелевое покрытие легко повреждается, например, при обрыве шатуна или прогаре поршня и уже не подлежит восстановлению — только замена (расточка цилиндра недопустима и поршней ремонтного размера для таких моторов не делают).

Для справки: карбид кремния это материал, твердость которого не намного меньше твердости алмаза и, следовательно, чтобы механически стереть покрытие карбида кремния с никелевой подложки надо, чтобы было много пыли – алмазной или другой пыли, но тоже твердой абразивной пыли (например, нитрида бора). Кроме этого способа, такое покрытие может быть разрушено только термическим (при температуре выше 2200°С карбид кремния распадется на элементы), либо химическим способом.

Что такое никосиловое покрытие цилиндров хорошо знают владельцы BMW. Кстати, с 2007 до 2012 года компания Husqvarna принадлежала концерну BMW.

Хромирование цилиндра (покрытие цилиндро-поршневой группы хромом, например, в бензопилах и мотокосах Штиль).

Электрически осажденный хром обладает рядом ценных свойств: высокой твердостью, износоустойчивостью, термостойкостью и химической устойчивостью.

Значительное повышение износостойкости трущихся поверхностей стенок цилиндров и поршневых колец (деталей, работающих в условиях ограниченной смазки и высоких нагрузок) достигается при применении пористого хромирования. Износостойкость детали, покрытой пористым хромом, возрастает в 3-5 раз, срок службы сопряжено работающей детали увеличивается примерно в 1,5-2 раза. Хромированные цилиндры из легких алюминиевых сплавов (44, 140, 159) изготавливают для двигателей с воздушным охлаждением (бензокос, газонокосилок, бензопил, скутеров и т.д.).

Хромированный цилиндр не боится сернистого топлива (с содержанием серы до 1%), как цилиндр с никосиловым покрытием бензопилы Husqvarna.

Цитата «Пилот25» о хромовом покрытии: Я по образованию инженер-технолог гальванических процессов. Работаю на одном из авиационных заводов – выпускаем и ремонтируем авиационные двигатели. Хотел сказать по поводу хромового покрытия: все изношенные узлы работающие на трение восстанавливаются либо хромом либо никель-фосфорным сплавом (так называемый химический никель (не путайте с электрохимическим). По поводу трения, то хорошо отшлифованный твердый хром обладает очень хорошими антифрикционными свойствами и очень износостоек. Мне, наверное, не надо доказывать, что хромовое покрытие, нанесенное на рабочую поверхность вала ротора компрессора высокого давления газотурбинного двигателя переносит гораздо! большие нагрузки, нежели в цилиндре бензопилы или бензокосы. Один недостаток – хром очень хрупок и при залегании поршневых колец может легко отколоться!

Читайте также:

Если Вам есть что добавить или хотите что-то спросить, то пишите в комментариях. Всегда рады Вам и Вашим вопросам.

Восстановление покрытия алюминиевых цилиндров Nikasil

Nikasil – это сокращение от Nickel Silicon Carbide.

Карбид кремния является очень твердой керамикой (гораздо тверже стали), которая может быть растворена в никеле. Раствор никеля может быть нанесен гальваническим методом на внутреннюю поверхность алюминиевого цилиндра. Поршневые кольца затем стирают обнаженный никель, оставляя очень жесткий слой карбида кремния, который защищает алюминиевый поршень от прямого контакта с алюминиевым цилиндром. Такое решение позволяет значительно уменьшить допуски, что в свою очередь увеличит производительность.
Это покрытие невозможно растачивать под ремонтный размер поршня, его можно только обновлять(наносить заново). Однако Nikasil – невероятно прочное покрытие, и нет необходимости ремонтировать его так часто как чугунные цилиндры.

Никасиловый цилиндр за цикл своей работы не должен подвергаться хону или расточке. Возможна только замена поршня на ремонтный размер, который отличается в 0.01мм от номинального размера или предыдущего ремонта с учетом износа цилиндра на такую же величину. В случае если размер цилиндра не изменился, новый поршень ставиться аналогичного размера. Покрытие Nikasil более износостойкое нежели поршень или кольца с которыми он работает. На один цикл жизни цилиндра обычно существует 2-3 ремонтных размера поршня.

Ремонт цилиндров с покрытием Nikasil

Восстановление покрытия Nickel Silicon Carbide необходимо делать в двух случаях

  • Чрезвычайный износ цилиндра, при невозможности установки ремонтного поршня.
  • Повреждение покрытия цилиндра – сколы, царапины.

Восстановление(обновление, перенанесение) покрытия Nikasil очень сложный процесс, включающий в себя не один десяток операций.

  • Цилиндр проходит несколько фаз химической очистки. Снимается старое покрытие.
  • После чего происходит восстановление алюминиевого корпуса цилиндра – заварка сколов и царапин, если это необходимо.
  • Далее выравнивается и подготавливается внутренняя поверхность цилиндра для нанесения нового слоя покрытия Nikasil.
  • Новое покрытие Nikasil наносится на рабочую поверхность цилиндра гальваническим методом в специальных станках.
  • Финальным шагом является расточка цилиндра под необходимый размер шлифовка и нанесение хона.

Во многих случаях ремонт алюминиевого цилиндра обходится дешевле покупки нового. Особенно в случае гоночных, редких или дорогих цилиндров!

Мастерская Мото50 предлагает услугу по ремонту алюминиевых цилиндров и восстановлению никасилового покрытия.

  • Время ремонта от 1 до 2х месяцев.
  • Стоимость ремонта зависит от диаметра цилиндра и необходимости и сложности восстановительных работ корпуса цилиндра.
  • Ремонт производится на европейских фабриках(Италия, Испания) по производству цилиндров. Многолетний опыт и самое передовое оборудование не дадут сомневаться в качестве выполняемых работ!

Вам не нужно заранее заказывать или приобретать поршень. Мы подберём для вас необходимый поршень и набор прокладок!

ВНИМАНИЕ! При ремонте цилиндра у нас вы получаете скидку 5% на поршень и набор прокладок!

Триботехнические составы «СУПРОТЕК» и «Nicasil»

Желание заменить «тяжелые» чугунные блоки на «легкие» и более теплопроводные сплавы из алюминия существовало еще на заре создания ДВС малой и средней мощности. Компромиссным решением стала «загильзовка» чугунных втулок в блок из «легких» сплавов. Большая часть двигателей автотранспорта создается именно по этой схеме. Причем, эти гильзы тонкостенные несъемные и, как правило, блок ремонту не подлежит. Но хотелось создать конструкцию еще более легкой и более дешевой. Однако, проблема трения «мягких» поршней по цилиндру не позволяла реализовать такое желание.

Для решения проблемы было предложено на «мягкую» поверхность цилиндров алюминиевого блока нанести настоящее твердое покрытие. Такие блоки цилиндров с твердым покрытием начали применять уже давно. Это покрытие представляет собой слой никеля толщиной 0,1-0,2 мм со сверхтвердыми частицами карбида кремния SiC размером 3 мкм. Разработчик этой технологии фирма Mahle называет это покрытие Никасил (Nicasil) (фирма Kolbenschmidt использует другое название – Galnical).

Первоначально технология Никасил (Nicasil) применялась в 60-70-х годах для блоков цилиндров дорогих эксклюзивных или спортивных автомобилей. Кстати, моторы автомобилей «Формулы-1» имеют аналогичное покрытие на гильзах цилиндров. Но в массовом производстве эта технология начала применяться лишь в начале 90-х (в качестве примера можно привести двигатели М60 и М52 фирмы BMW)

В отличие от цельноалюминиевых блоков покрытие Никасил (Nicasil) не требует каких-либо изменений материала поршней, т.к. по этому покрытию прекрасно работают и обычные алюминиевые поршни. А вот с поршневыми кольцами для этих блоков ситуация сложнее. Традиционные хромированные кольца не подходят: два сверхтвердых материала (хром и Никасил (Nicasil)) плохо сочетаются друг с другом. Поэтому для цилиндров с твердым покрытием рекомендуются другие кольца – например, чугунные фосфатированные без твердого покрытия.

Как известно, никель-кремниевое (никосил) покрытие на блоках цилиндров применялось также на различной двухтактной мото- и авиатехнике (мотоциклы, квадроциклы, снегоходы и парапланы).

Имеющиеся в данные, указывают, что в условиях отечественной эксплуатации “Никасил (Nicasil)” со временем почти гарантированно разрушается. При этом, восстановление никосил-покрытий не предусмотрено, и изношенный блок цилиндров необходимо менять.

Причиной этого, прежде всего, является низкое качество отечественного бензина, к тому же часто содержащего различного рода антидетонационные добавки, причем в Аи 95 они встречаются значительно чаще, чем в Аи 92. Также упоминается и тот факт, что некоторые промывочные препараты могут способствовать быстрому изнашиванию данного защитного покрытия.

Как итог — на таком двигателе падала компрессия, в результате чего работа на холостом ходу становилась нестабильной, снижалась мощность. Со временем компрессия падала до такой степени, что запуск двигателя становился невозможным.

Не смотря на принятие мер BMW, а именно – установку других термостатов, снижение рабочей температуры двигателя, снижение температуры горения смеси в камере сгорания (была произведена ее оптимизация) – проблема осталась.

Для устранения данного недостатка целесообразно использовать триботехнический состав «СУПРОТЕК». Многочисленные результаты натурных испытаний (применение на практике) показывают, что восстановление технических характеристик двигателей в большинстве случаев гарантировано. Исключение составляют варианты, когда покрытие полностью изношено или схема смазки двухтактного двигателя не позволяет обычным способом обработать агрегат по технологии «СУПРОТЕК».

Для более точной оценки эффективности работы триботехнического состава «СУПРОТЕК» по поверхности трения с покрытием “Никасил (Nicasil)”, проведены испытания.

Испытания проводились на машине трения ИИ-5018 методом сравнения триботехнических характеристик модели узла трения «поршневое кольцо – гильза» в двух вариантах: без добавления и с добавлением состава «Супротек Актив» через 30 тыс. циклов приработки на «чистом» масле. В качестве кольца использовался образец трения – чугунный шлифованный диск; в качестве гильзы использовался выпиленный фрагмент блока снегохода Polaris 800 со стороны рабочей поверхности.

Схема испытаний: – «диск по колодке» (диск – d=50, h=12, колодка закреплена в специальном креплении – d=85, h=20) Рисунок 1, нагрузка 100 Н, смазка осуществляется разбрызгиванием образцом (погружен в масло на 1 – 2 см, объем масла – 150 мл). Продолжительность 150 тыс. циклов при 1200 об/мин (2 часа). Использовалось масло POLARIS VES GOLD 2Т.

Регистрируемые параметры:

  • момент сопротивления трения М (Н*м);
  • нагрузка на образец Р (Н);
  • температура масла в камере Т (°С);
  • число циклов N.

Износ образца (диска – Dmo) и контробразца (вкладыша – Dmк/o) определялся взвешиванием до и после испытаний на электронных аналитических весах АВ210М-01А с погрешностью до 0,1 мг.

Рисунок 1: Схема испытаний. Вид сверху (камера снята).

Результаты испытаний представлены в таблицах 1, 2 и на рисунках 2 – 4..

Таблица 1. Динамика коэффициента трения и температуры масла.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector