Способ пористого хромирования цилиндров, поршневых колец и других трущихся деталей двигателей внутреннего сгорания
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Я. Н. Бирман, К. С. Гончаренко и Г. И. Тупицый Способ пористого хромирования цилиндров, поршневых колец и других трущихся деталей двигателей внутреннего сгорания
Заявлено 20 декабря 1944 года в Народный комиссариат авиационной промышленности СССР за № 9б19 (335879) Опубликовано 31 октября 1947 года
В практике ремонта цилиндров, ;поршневых колец и других трущихся деталей двигателей применяют элекгролитическое хромирование для восстановления размеров изношенных деталей. Однако при эксплоатации деталей, восстановленных этим способом, на хромированной поверхности образуются риски и нередко надиры.
В значительной мере это затруднение устранено введением шлифовки по хрому, вместо применявшегося хонинга.
Коренное же улучшение качества хромированной поверхности может быть достигнуто путем гальванического хромирования деталей с последующей их анодной обработкой в хромовой ванне. Образующийся на
;поверхности деталей слой хрома имеет пористое строение.
Хромированная поверхность представляет собою бесконечно большое количество отдельных островков хрома, разъединенных микроскопически малыми ручейками-каналами, пронизывающими слой хрома на глубину
0,04 — 0,06 мм при общей толщине слоя хрома 0,15 — 0,35 мм.
Каналы занимают от 30 до 70″,, всей хромированной поверхности. Наличие каналов является важной характеристикой хромовой поверхности для работы в условиях трения.
Они обеспечивают непрерывную смазку всей трущейся поверхности, в результате чего повышается износоустойчивость трущихся поверхностей и в 3 — 5 раз увеличивается срок службы двигателя.
Пористая поверхность способствует также более надежной работе двигателя в пыльных условиях. Согласно предлагаемому способу, хромирование производят в электролите, содержащем 180 — 250 г/л хромового ангидрида, 2 — 3 г/л серной кислоты, 0,5 г/л окиси меди и не более 10 г/л трехвалентного хрома. Температура электролита 52 — 74, плотность тока ВК=
Технологический процесс пористого хромирования может быть проведен по следующей схеме.
1. Осмотр деталей, подлежащих хромированию (чистота обработки, размер).
2. Обезжиривание известью или по375 № 69583 рошком пемзы в 5о .-ном содовом растворе.
3. Промывка в проточной теплой воде до полного удаления следов извести или пемзы.
4. Монтаж деталей на подвески, установка защитных экранов и анодов, 5. Анодная обработка в хромовом электролите следующего состава: хромового ангидрида 150 — 300 г/л, серной кислоты 1,25 — 4 г/л; допускается до 30 г/л железа и до 20 г/л трехвалентного хрома; температура электролита 48 — 52 С; плотность тока ОК =
= 38 — 42 А/дм ; продолжительность анодной обработки 15 минут.
7. Хромирование в электролите следующего состава: хромового ангидрида 180 — 250 г/л, серной кислоты химически чистой 2 — 3 г/л, окиси меди 0,5 г/л; содержание трехвалентного хрома не более 10 г/л; температура электролита 52 — 74 С; плотность тока ВК = 39 — 80 А/дм- ; продолжительность процесса в зависимости от требуемой толщины слоя хрома.
9. Анодная обработка после хромирования в электролите прежнего состава (п. 5) при температуре электролита 48 — 52 и плотности тока
38 — 42 А/дм ; продолжительность обработки 10 — 15 минут.
10. Промывка холодной водой.
11. Промывка горячей водой.
12, Сушка в электропечи или на воздухе.
13. Контроль качества полученного слоя и пористости специальным оптическим прибором.
14. Термообработка для устранения внутренних напряжений и хрупкости (удаление водорода) при температуре 180 — 200 С продолжительностью 1,5 — 2 часа. Нагрев производят, начиная с комнатной темпеОтв. редактор М. М. Акишин
376 ратуры, постепенно повышая температуру до 200 . Удаление водорода: с хромированных поршневых колец производят путем кипячения их в воде в течение одного часа..
15. Хонингование абразивными камнями — брусками до получения гладкой поверхности. Первая фаза хонингования производится алундовыми камнями на бакелитовой основе, зернистость 325 вторая фаза — такими же камнями зернистостью 500—
600. Хонингование производят с ке-росином, который одновременно очищает и охлаждает обрабатываемую поверхность.
16. Холодная обкатка цилиндров
18. Очистка поверхности от остатков абразива продуванием воздуха под давлением 6 am или острым паром с применением содовых рас-творов.
20. Смазка минеральным маслом.
Примечания. 1. Анодную обработку до хромирования и после хромирования обязательно производят: в отдельной ванне для предотвращения загрязнения ванны хромирования.
2. Шлифовка хромированной поверхности запрещается во избежание загрязнения пор абразивами.
Способ пористого хромирования цилиндров, поршневых колец и других трущихся деталей двигателей внутреннего сгорания путем гальванического хромирования и последующей анодной обработки в хромовой ванне, отличающийся тем, что хромирование производят в электро-лите, содержащем хромового ангидрида 180 — 250 г/л, серной кислоты
2 — 3 г/л, окиси меди 0,5 г/л и трехвалентного хрома не более 10 г/л при температуре электролита 52—
Источник
Никосиловое покрытие и хромирование цилиндра бензопилы
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.
Источник
Зачем хромируют поршневые кольца?
От состояния поршневых колец напрямую зависит работоспособность автомобиля: расход масла и топлива, а также пусковые свойства двигателя, токсичность выхлопных газов и другие эксплуатационные показатели. Следовательно, поршневые кольца можно отнести к наиболее важным деталям двигателя. О том, какие требования предъявляются к поршневым кольцам, мы и расскажем в статье «Зачем хромируют поршневые кольца?».
Какие задачи в автомобильном двигателе выполняют поршневые кольца.
1. Поршневые кольца должны свести к минимуму проникновение газов.
2. От нагретого горячими газами поршня отвод тепла в более холодную зону цилиндра. Плохая теплопередача приводит к тому, что поршень перегревается, его заклинивает в цилиндре.
3. С помощью поршневых колец происходит процесс управления смазывания сопрягаемых деталей.
Эти задачи решает комплект из трех поршневых колец. Это верхнее компрессионное кольцо, среднее компрессионно-маслосъемное кольцо и нижнее маслосъемное кольцо. Очень важно, чтобы при любом скоростном режиме двигателя кольца полноценно выполняли свою задачу. Условия, в которых они работают, легкими не назовешь. Кольца должны исправно работать и при переменных силах давления и трения, и при больших тепловых потоках, и в агрессивной химической среде.
Верхние компрессионные кольца.
Верхнему компрессионному кольцу при работе двигателя приходится особенно тяжело. Основная часть давления газа приходится на него. А приближаясь к верхней мертвой точки компрессионное кольцо, неизбежно испытывает недостаток смазки. Возникает так называемый режим полусухого трения, который способен вызвать преждевременный износ трущихся деталей. Вот поэтому используют для производства верхнего компрессионного кольца высокопрочный чугун. Его легируют никелем, хромом и молибденом. Таким образом, он приобретает свойства стали. Для приобретения свойств, устойчивых к износу как у стали, применяют большое количество хрома. Стоимость изделия при этом заметно дорожает. Используют их обычно в наиболее форсированных двигателях.
Средние компрессионно-маслосъемные кольца.
Такие кольца двигателя работают в менее тяжелых условиях. Для них обычно не требуются специальные высокопрочные материалы. Чаще всего для таких колец применяют серый легированный чугун с пластинчатым графитом. Серый чугун обладает высокой износостойкостью даже без специальных покрытий. Правда, можно встретить также средние кольца с покрытием. В форсированных двигателях, включая дизели, применяют хромовое или, иногда, молибденовое покрытие.
Нижние маслосъемные кольца.
Нижнее маслосъемное кольцо служит для того, чтобы снять масло с поверхности цилиндра и затем сбросить его в картер. При изготовлении таких колец нередко используют хромовое покрытие. При этом хромируют или только рабочие гребешки кольца, или всю наружную поверхность. Иногда даже покрывают канавку. Этим уменьшают трение пружины и улучшают равномерность давления кольца на стенку цилиндра
Пористое хромирование.
Цель хромирования мы уяснили. Однако надо сказать, что хром обладает низкой «смачиваемостью» смазочными маслами. По этой причине хромированные детали, которые работают в тяжелых условиях, иногда «заедают». Примером трущейся пары, работающей при большой нагрузке и затрудненном снабжении смазкой, может служить цилиндр и поршневые кольца двигателя внутреннего сгорания. При хромировании цилиндра или колеи получают хорошие результаты по уменьшению износа. Однако очень трудно обеспечить их хорошую смазку. Смазка при высокой температуре разжижается и начинает стекать с хрома. Для улучшения смазки хромированных поверхностей их покрывают густой сеткой трещин. В порах таких трещин хорошо удерживается смазочное масло. Если после хромирования деталь обработать на аноде в том же хромировочном электролите, то трещины становятся гуще. Образуется пористый слой хрома. Многолетние наблюдения и специальные исследования хода приработки поршневых колец с пористым хромированием показали, что за время обкатки пористый слой стирается полностью. Вывод напрашивается сам собой: пористый слой нужен лишь для обеспечения трущихся деталей маслом на время их приработки. При таких условиях пара кольцо — цилиндр может устойчиво работать даже при небольшом количестве масла. Масло будет удерживаться поверхностью практически непористого хрома. Дело в идеально хорошей притирке пористого хрома. Механическая обработка обычного непористого хрома не даст такого результата. Для поршневых колец толщина покрытия равна приблизительно 120 мкм. Во время приработки за счет срабатывания пористой части хромового покрытия поверхность потеряет около 70мкм по диаметру. В паре цилиндр — поршневое кольцо благодаря наличию у кольца замка автоматически убирается образовавшийся зазор. Применять пористое хромирование можно лишь на сопряженных парах, у которых имеется устройство для автоматической либо ручной выборки образующегося при приработке зазора. Не смотря на то, что пористость хрома сохраняется только на время приработки, выполняется главная задача – обеспечение идеальной приработки. Вот мы и выяснили, зачем хромируют поршневые кольца.
Источник
