Графитовое напыление на поршнях для чего
Виды покрытия для поршней двигателя, их преимущества и актуальность применения
Технологии автопроизводства развиваются стремительными темпами. Одной из главных задач разработчиков является обеспечение защиты элементов двигателя.
Для защиты таких компонентов как поршни предусмотрено использование специальных покрытий. Они бывают разного типа, в зависимости от используемых компонентов, и выполняют различные функции.
Автомобилисты закономерно интересуются, каким бывает покрытие поршней, для чего его используют и есть ли смысл в применении подобных решений.
Виды покрытия
Всего можно выделить 2 основных типа покрытия. Это молекулярные и керамические.
В первом случае привязка состава к поверхности происходит на молекулярном уровне. Во многом это напоминает металлизацию. Главным преимуществом называют способность к механическому отражению тепла. Молекулы высоких температур отталкиваются от защитного покрытия и почти его не нагревают.
Керамическое покрытие завоевало популярность за счёт превосходных изолирующих свойств. Материал способен поглощать тепло, делая это верхним слоем.
Как раз верхние слои поршней выступают как основные меры защиты. Они удерживают в себе тепло, не позволяют ему проникать глубже в структуру материала. Керамическая обработка способствует увеличению отдачи, то есть повышается мощность ДВС. Исследования наглядно показали, что прирост по мощности может составлять 4-8%.
Изолирующее покрытие, которое наносится на поршневые головки, снижает риски возникновения повреждений при детонации двигателя.
Современные термостойкие покрытия успешно реализуются на различных двигателях. В основном это форсированные моторы, силовые агрегаты гоночных машин и болидов.
Теперь стоит отдельно взглянуть на используемые в автомобильных двигателях покрытия для защиты и увеличения ресурса поршней.
Молекулярное покрытие
Как уже отмечалось ранее, молекулярное покрытие позволяет обеспечить связывание защитного слоя и поверхности поршня на молекулярном уровне. В итоге поверхность становится максимально твёрдой, отлично отражает тепло.
У каждого производителя свои запатентованные составы для создания молекулярного покрытия. Но в основном речь идёт об использовании нитрида титана. Его часто можно встретить на юбке поршня, поскольку такое покрытие даёт целый ряд эксплуатационных преимуществ.
Нет смысла углубляться в сам процесс покрытия. Обычному автомобилисту достаточно лишь знать некоторые свойства этого материала:
Учитывая всё выше сказанное, нитрид титана действительно эффективен и полезен в качестве протекторного покрытия для поршней двигателя.
Керамическое покрытие
Керамика уже обладает несколько иными свойствами. Это изолирующий материал. То есть керамика может поглощать тепло в слоях, которые находятся возле поверхности.
Используя керамический слой на поршне, создаётся высокоэффективный изолятор. Он удерживает на себе тепло и не позволяет ему проникать вглубь материала. За счёт тепла внутри двигателя применяемое покрытие из керамики для поршней способствует увеличению внутреннего давления. Это ведёт к созданию дополнительного усилия на поршни, и в итоге наблюдается прирост мощности.
Эксперты проводили испытания, тестируя гоночные силовые агрегаты. В среднем на них отмечался прирост по мощности в пределах от 4 до 8%.
Применение молибдена
Как и в случае с использованием титанового покрытия, молибденовые составы обеспечивают защиту от сильного перегрева. Материал способен снизить сопротивление стенок блока цилиндров. В итоге на стенках не образуются царапины и задиры.
Автовладелец при желании или необходимости может самостоятельно обработать детали ДВС с помощью молибденового протекторного состава.
Есть в продаже продукция, разового применения которой хватает для езды в течение нескольких лет или до пробега в 50 тысяч километров. У производителя предусмотрена чёткая инструкция, которую важно строго соблюдать.
Антифрикционные покрытия
Использование антифрикционных покрытий для поршней актуально для достаточно серьёзного тюнинга двигателя.
Антифрикционные составы не защищают от термической нагрузки, а используются как смазка длительного действия для элементов цилиндропоршневой группы.
В основном встречаются антифрикционные составы на основе графита или тефлона.
Про тефлоновый слой мнение совершенно разное в обществе автолюбителей. Многие сравнивают тефлоновое покрытие для деталей двигателя и тефлон, который наносится на сковороды. В действительности здесь есть своя логика. Тефлон не обладает высоким уровнем стойкости к повышенным температурам. А двигатель работает только в таких условиях.
Применение тефлона является скорее временным. Материал имеет отличные антифрикционные свойства. Актуально использовать на новых моторах в период притирки. Обычно слой тефлона наносится ещё с завода автопроизводителем. Поскольку материал отличается повышенным скользящим эффектом, это позволяет деталям двигателя лучше и быстрее приработаться. Затем слой тефлона попросту сгорает, не нанося никакого вреда внутренним компонентам ДВС.
Графитовое напыление выполняет аналогичные функции. То есть это состав для применения на ранних этапах тюнинга. Устанавливая новые компоненты мотора, либо полностью меняя двигатель, внутренние поверхности обрабатывают графитовыми составами. Они ускоряют приработку поршней и стенок цилиндров. В итоге элементы лучше скользят, не появляются задиры, царапины. Правильная приработка деталей играет огромную роль в создании оптимальной работы силового агрегата.
В чём преимущества
Спорить с эффективностью поршней, покрытых специальными составами, бессмысленно. Это давно доказано и подтверждено фактами.
Применяя подобные решения, можно добиться следующих преимуществ:
Добиться таких преимуществ можно, использовав подходящий вариант покрытия поршней. Наносятся они своими руками либо с помощью специалистов.
Стоит ли использовать
Это главный вопрос, на который каждый автомобилист должен ответить сам.
Польза и эффективность специального покрытия находится вне всякого сомнения. Но проблема в том, что нанесение такого слоя процедура достаточно дорогая и сложная, требующая демонтажа мотора и его разборки.
В настоящее время покрытие поршней получило наиболее широкое распространение в гоночных автомобилях, на спортивных машинах и на авто, которые являются серьёзным тюнинг-проектом с прицелом на максимальное увеличение мощности. Чтобы справиться с такими нагрузками, поршню нужна дополнительная защита. И протекторные покрытия с этим прекрасно справляются.
Что же касается гражданского транспорта, то здесь потребности в подобных мерах нет. Для начала учтите, что автопроизводители на этапе сборки уже вносят специальное покрытие, необходимое для эффективной приработки деталей. Наносить его повторно уже не имеет смысла. А доработка путём обработки нитридом титана или керамикой крайне дорогая и технически сложная. Обычные автомобили не работают при таких нагрузках, чтобы нуждаться в подобной защите.
Покрытие поршней, как одна из изюминок тюнинга двигателя
Как известно, детали двигателя постоянно подвержены термическим нагрузкам, поэтому нуждаются в защите.
На помощь в этом случае приходят специальные материалы, которые изолируют поверхности деталей и дают им необходимые характеристики. Материалы наносятся на детали двигателя.
Такие защитные покрытия делятся на два типа:
Молекулярные покрытия
При молекулярном покрытии компоненты связываются на молекулярном уровне, что позволяет сделать поверхность твердой, и, как следствие, лучше отражать тепло в результате отталкивания молекул.
Иными словами, молекулы отталкиваются от поверхности, не отдавая при этом большую часть энергии.
В результате такого покрытия создается чрезвычайно жесткая поверхность, а сам процесс связывания напоминает металлизацию.
При молекулярном покрытии используют разные запатентованные составы, к примеру, одним из современных составов является Нитри?д тита?на.
Нитрид титана
Не будем углубляться во все тонкости процесса покрытия поршней Нитридом титана. Просто дадим некоторые характеристики, а Вы уж сами думайте об его эффективности.
Внешний вид поршня покрытого Нитридом титана.
Керамика
Другой вид покрытия – керамика.
Керамика известна своими изолирующими свойствами, а именно способностью поглощать тепло в слоях, расположенных около поверхности.
Такие слои являются эффективными изоляторами и удерживают тепло от дальнейшего проникновения в материал.
Благодаря теплу давление в камере сгорания увеличивается, а это, в свою очередь, дает дополнительное усилие на поршень, вследствие чего обеспечивается большая отдача мощности.
Как показывают динамометрические испытания, проведенные на гоночных двигателях, возможное увеличение мощности составляет 4-8%.
Покрытие поршней молибденом
Так же, как и нитрид титановое покрытие, покрытие из молибдена защищает поршень от большого перегрева, уменьшает сопротивление к стенкам блока цилиндров, предотвращает появление царапин на с его стенках.
Одно из хорошо зарекомендовавших молибденовых покрытий является марка МС2000.
Хватает его на 50 000 км пробега автомобиля, главное при его нанесении на поршень четко придерживаться инструкции по применению.
Антифрикционное покрытие
Антифрикционное покрытие так же могут применять на одном из этапов тюнинга двигателя, но данное покрытие не для защиты от термических нагрузок, а применяется оно в качестве долговременной смазки в цилиндропоршневой группе.
Изготавливается оно на основе графита и используется часто на начальном этапе эксплуатации двигателей для лучшей приработки поршней и стенок цилиндра.
Это касается не только двигателей автомобилей, но и других агрегатов, где есть поршень и цилиндр: компрессора, поршневые насосы и т.д., а также оно применяется в различных узлах трения.
Molykote D-10-GBL одно из популярных антифрикционных покрытий.
Надежность материала
Еще одно несомненное преимущество поршней с покрытием – надежность материала.
Благодаря высокотемпературному покрытию поршень менее чувствителен к тепловыделению.
Ведь головка поршня может разрушиться в считанные секунды при высоких температурах.
В этом и заключается главное преимущество изолирующего покрытия – в таких случаях оно предотвращает разрушение поршня при воздействии на него высоких температур в течение длительного времени, вплоть до 20-30 минут.
Следует отметить, что с покрытием жесткость поршня непрерывно увеличивается из-за пониженной температуры работы. Иными словами, преимущества поршней с покрытием бесспорны.
Термостойкие покрытия используются на разных типах двигателей. Но будет ли использование покрытий выгодно для автовладельца?
Такое покрытие является безусловным преимуществом для гоночных двигателей, так как обеспечивает прирост мощности.
Также термостойкие покрытия оправдывают себя на автомобилях с высокой стоимостью.
Но для двигателей, используемых в повседневной жизни, как правило, термостойкие покрытия не применяются.
Поршни на Приору, СТК с антифрикционным покрытием.
Хотя любой водитель может исправить эту ситуацию и провести тюнинг двигателя своими руками.
Покрытия для поршней: ТОП-3 популярных материалов
Антифрикционные покрытия (АФП) появились на рынке смазочных материалов относительно недавно, но уже успели завоевать популярность благодаря способности работать в таких условиях, в которых традиционные масла, пасты и пластичные смазки неэффективны.
АФП обладают повышенной устойчивостью к износу в условиях продолжительного трения, поэтому используются для обработки сопряженных поверхностей различных узлов скольжения.
Качественные покрытия имеют минимальный коэффициент трения, структуру, обеспечивающую антисхватывание поверхностей и возможность быстрой приработки.
В данной статье мы обратились к сравнению покрытий для поршней – сегодня, когда автомобильная промышленность активно развивается и двигатели становятся все более совершенными, такие составы становятся все более востребованными.
Теперь использовать АФП могут не только специализированные автопредприятия, но и сервисные компании, спортивные команды и обычные автовладельцы.
Покрытия для поршней позволяют защитить эти важнейшие детали от задиров и износа, ускорить приработку, снизить трение, возникающее в зоне контакта юбки со стенками цилиндра. АФП повышает несущую способность сопряженных поверхностей и обеспечивает их смазывание на весь срок службы поршней.
Чтобы облегчить выбор покрытия для поршней, мы составили рейтинг наиболее известных материалов.
MODENGY Для деталей ДВС
MODENGY Для деталей ДВС
Антифрикционное твердосмазочное покрытие (АТСП) MODENGY Для деталей ДВС предназначено для нанесения на юбки поршней бензиновых и дизельных двигателей, коренных подшипников коленвала, втулок, распредвалов в ДВС. Подходит также для восстановления зазора в дроссельной заслонке, шлицевых, резьбовых соединений и других пар трения металл-металл в двигателе.
Состав обладает высокой несущей способностью, отличными противозадирными свойствами, длительным сроком службы. Он не разрушается под воздействием моторного масла, эффективно снижает потери на трение и предотвращает скачкообразное движение.
Высочайшие эксплуатационные характеристики покрытия MODENGY Для деталей ДВС уже оценили крупнейшие автозаводы, на которых оно используется при массовом производстве поршней. Пример – в следующем видеоролике.
Покрытие MODENGY имеет очень удобную аэрозольную фасовку в баллоны с точно настроенными параметрами распыления. Работа с ними не требует особых навыков и дополнительного оборудования, что позволяет использовать АТСП в бытовых условиях.
Один баллон вмещает 210 мл средства. Этого количества хватает на 1 м 2 площади поверхности. На юбке поршня покрытие выглядит эстетично, слой имеет одинаковую толщину, потеки отсутствуют (см. фото ниже).
Несомненным преимуществом АТСП MODENGY Для деталей ДВС является простая технология его нанесения и сушки: покрытие легко распыляется из баллона и способно отверждаться на воздухе при комнатной температуре.
Подобные составы других производителей не имеют аэрозольных фасовок и высыхают только при нагреве в печах, поэтому для работы с ними требуются сложное оборудование и специальные навыки.
Фасовки
Molykote D-10-GBL
Molykote D-10-GBL
Molykote D-10-GBL используется для поршней двигателей и зубчатых зацеплений автомобильной техники, в тяжелонагруженных узлах трения скольжения промышленного оборудования: в поршнях компрессоров, пневматических и гидравлических приводов, насосов, в подшипниках скольжения нефтедобывающего оборудования.
Данное АФП может также применяться в качестве антикоррозионного токопроводящего покрытия в бытовой технике, в качестве антиаварийной смазки узлов, покрытых маслом или иным смазочным материалом.
Molykote D-10-GBL препятствует заеданию, схватыванию и скачкообразному движению поверхностей трения, предупреждает их абразивный износ вследствие проникновения пыли. Покрытие не смывается водой, не разрушается под воздействием химически агрессивных сред, исключает частое повторное нанесение.
Таким образом, потребность в специальном оборудовании и навыках, а также высокая цена Molykote D-10-GBL не позволяет ему стать лидером рейтинга.
Фасовки
МС 2000
МС 2000
Покрытие МС 2000 предназначено для нанесения на юбки поршней ДВС, вал-втулочные подшипники скольжения, направляющие скольжения, закрытые и открытые зубчатые передачи, цепные передачи. Подходит для резьбовых, шлицевых, шпоночных соединений и регулировочных клиньев.
По заверению производителя данный состав предотвращает схватывание, повышает плавность работы деталей, защищает их от износа и коррозии. В качестве методов нанесения покрытия названы практически все, включая ручной (кистью) и распыление.
Для нанесения из краскопульта материал, который имеет довольно густую консистенцию, нуждается в разбавлении растворителем или техническим изопропиловым спиртом. Однако пропорций производитель не указывает, поэтому метод распыления применить не получится.
Мы попробовали нанести МС 2000 на поверхность юбки поршня кистью. В результате получили покрытие очень низкого качества: слой неравномерной толщины, с наплывами и неоднородной структурой. Реальное фото смотрите ниже.
Поршень, покрытый МС 2000, использовать не рекомендуется, однако более качественно нанести состав не представляется возможным.
С сушкой МС 2000 также справится не каждый: сложная многоступенчатая операция с использованием печи, большого количества времени и особых навыков во многих случаях невозможна.
Опытным путем доказано, что данный состав имеет плохую адгезию, что не оправдывает усилий, необходимых для его нанесения и полимеризации.
При всех прочих недостатках МС 2000 имеет очень маленькую фасовку (объем 20 грамм).
Технология нанесения антифрикционного покрытия MODENGY Для деталей ДВС на поршни двигателей
Смотрите также
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.
Основные функции MODENGY Для деталей ДВС:
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:
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:
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:
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.
Присоединяйтесь
© 2004 – 2021 ООО «АТФ». Все авторские права защищены. ООО «АТФ» является зарегистрированной торговой маркой.