Металлокерамика в цилиндрах.

FlyCat

43 регион
http://oppozit.ru/article140.html
Статья о металлокерамическом покрытии цилиндров.
Один из самых термостойких материалов - керамика.
Но она имеет большой удельный вес, попросту говоря, - тяжелая. Другое дело, алюминий - «крылатый
металл» - очень легок, но плавится при сравнительно небольших температурах. Следовательно, нужно
соединить свойства этих двух материалов в одном. И он был разработан. С помощью специальной
электрохимической технологии на поверхности алюминия образовывался тонкий слой прочнейшей
керамики с температурой плавления 1600-1700°С
. Функция алюминия при этом - отводить тепло,
не давая обшивке перегреваться. Проблема решена!

Связь между кроссовыми оппозитами и обшивкой "Бурана" возникла позже, когда преподаватель
МИНГа Ю.Бакиров уже на кафедре родного института задался целью практически применить разработанную
технологию. Высочайшая твердость покрытия - 90 единиц по Роквеллу (для сравнения: алмаз, эталон
данной шкалы, обладает твердостью 100 единиц) и способность пористой структуры керамики хорошо
удерживать масло натолкнули ученого на мысль использовать его в двигателях внутреннего сгорания.

Для экспериментов далеко ходить не стали, поскольку кроссовая команда, что называется, под боком.
Состоялся разговор Юлия Александровича с одним из патриархов отечественого спорта 11-кратным
чемпионом СССР Евгением Косматовым. После обмена мнениями решили проверить уникальную технологию
на двигателе "Урала".

Сказано - сделано. Отпили алюминиевые цилиндры, на их внутреннюю поверхность нанесли металлокерамический
слой и установили в двигатель. Первый эксперимент был неудачным. Дело в том, что цилиндр и поршень, изготовленные
из одного и того же материала, теоретически имеют одинаковый коэффициент линейного расширения. То есть
поршень можно устанавливать в цилиндр без теплового зазора, а, следовательно, и без поршневых колец, ибо нет
необходимости уплотнять зазор, которого нет! Но... "Суха теория, мой друг..." Во время испытаний после первого
же круга двигатель заклинило. Правда, остыв, он завелся как ни в чем не бывало, мотоцикл снова вышел на трассу.
Прошел еще один круг - и снова "клин". Стало ясно, что тепловой зазор и поршневые кольца все-таки необходимы.



Когда двигатель вновь собрали, на испытаниях он начал показывать фантастические результаты: прихват поршня стал
невозможен - коварный коэффициент расширения "работал" безупречно. Высочайшая твердость покрытия обеспечила уровень
износа (в любых условиях) близкий к нулю. Евгений Косматов вспоминает, как на сложной песчаной трассе, в дождь, на одном
из мотоциклов прорвался всасывающий патрубок. Неотфильтрованный воздух хлынул в двигатель. Гонка продолжалась
около часа. Когда после прохождения всей дистанции испытаний разобрали мотор, то увидели в камере сгорания и на днище
поршня слой спекшегося песка толщиной в несколько миллиметров. Но цилиндр не пострадал! Это - характеристика моторесурса:
от "старости" и пройденного по дорогам обгорят клапаны, сточатся кулачки распредвала, застучит коленвал, а цилиндры
можно будет ставить на новый мотор.

И еще. Кольца, работающие в цилиндре с графитовым покрытием, изнашиваются на порядок медленнее, потому что прогрессирующая
в них овальность и конусность здесь не возникнут — для того нет причин. Правда, кольцо перед установкой должно быть идеальной
формы, как и цилиндр - приработаться ему в таких условиях трудно, если не сказать невозможно. Поэтому лучше всего применять кольца
производства известных фирм.

Надо сказать, что проблемой улучшения теппоотвода и повышения долговечности цилиндров производители спортивных моторов во всем мире занимаются давно. Устанавливали тонкие хромированные гильзы из бронзы, пытались наносить хром непосредственно на алюминий. Но слой хрома растрескивался при тепловом расширении цилиндра. Позднее разработали покрытие, названное "никасиль", у которого идентичный с алюминием коэффициент расширения и твердость порядка 35 единиц (против 20-25 единиц у чугуна). Именно такие цилиндры сейчас считаются лучшими в мире и многие фирмы (среди которых КТМ, БМВ) устанавливают их на свои машины серийно. Но никасиль, как, впрочем, и хром, не обладает достаточной способностью удерживать масляную пленку, поэтому на зеркало цилиндра наносят риски, в которых масло и задерживается. Металлокерамика, благодаря пористой структуре, всегда как бы "пропитана" маслом, а, значит, нет нужды в каких-либо рисках.
Как я понял из статьи, покрытие - какое-то из соединений графита с алюминием. Какое? И какова технология его электрохимического нанесения?
Почему не пошло в серию?
Есть у кого-то выход на людей имевших отношение к этому эксперименту?
 

Obormot

С мечтой о небе...
это неполная статья, вот полная:

http://moto-planeta.ru/motoural/dvigatelural/1117-kosmos-dlja.html

а вот недостающий кусок, многое объясняющий:

В 1993 году авторы технологии направили пару своих цилиндров для испытаний на Ирбитский завод "Уралмото". Целый год двигатель с ними "гоняли" вначале на стенде, затем в дорожных условиях. В итоге в институт пришел технический отчет, в котором подтверждались уникальные свойства металлокерамики. Максимальные обороты двигателя по сравнению с серийным выросли на 20%, мощность - на 15%. Казалось бы, самое время запустить продукцию в производство. Но металлокерамические цилиндры при всех своих достоинствах имеют один существенный недостаток - высокую цену. Вряд ли рядовой потребитель будет готов выложить за пару цилиндров, пусть даже самых замечательных, сумму, соизмеримую со стоимостью целого мотора.

Будет жаль, если новые цилиндры "не пойдут" в нашем мотопроме. Маркетологам, прогнозистам и другим специалистам торговли следовало бы выяснить, станет ли цена препятствием к широкому спросу. Ведь практика не раз доказала, что добротные и долговечные товары, сколько бы они ни стоили, находят своих покупателей. А пока на том же "Уралмото" вовсю отливают старые добрые "чугунки". В то же время солидные зарубежные фирмы (в их числе, заметим, и БМВ) ведут с разработчиками из российского МИНГ переговоры о продаже технологии. И может статься, через несколько лет, разглядывая фотографии с какого-нибудь мотосалона, мы будем восторженно цокать языками, глядя на воплощенную за рубежом российскую техническую идею. Авторы технологии свое, конечно, получат. А российские мотоциклисты?

Источник: мото 2/99 стр 16
технология космическая, это в статье сказано-сделано, раз - отлили, два - нанесли покрытие.

наверняка по меркам того времени оно стоило очень прилично, решили, что оно того не стоит - подумаешь, мотоцикл. руководству завода оно нахрен не надо. может еще и секретность какая была, не смогли обойти... вобщем споткнулись.

а вообще интересно, можно ли такое повторить на доступном оборудовании...  ведь сейчас полно покупателей, "готовых выложить за пару цилиндров, пусть даже самых замечательных, сумму, соизмеримую со стоимостью целого мотора." (если это мотор от урала).
 

Obormot

С мечтой о небе...
это ж не то.

никасил (никель-кремниевое покрытие), алюсил (алюминий-кремниевое покрытие), хромирование (ну тут понятно) - вещи давно известные и не феноменальные ни разу.
 

FlyCat

43 регион
Нашел продолжение:
ПРИКЛЮЧЕНИЯ ФАРФОРОВЫХ ГОРШКОВ - статья из журнала "МОТО".
в 1999 г московская фирма "МК-энджин" освоила технологию и делала горшки для Урала за $200.
тел. МК-ЭНДЖИН (095) 236-98-96.
Москвичи, уточните пожалуйста жива ли контора?
Возникает вопрос, почему в названии фигурирует слово "фарфоровые"?

Еще нашел сайт: http://www.advtech.ru/kompozet/kompozit.php?p=1 - Трубы, профили и ферменные конструкции из композиционных материалов алюминий- бор и алюминий - углерод.
  Назначение

Изготовление высоконагруженных облегченных конструкций.
Находятся в Королеве. Но, как я понял, они работают с плазменным напылением.
 

_Alex_

Я люблю этот Форум!
Откуда
Кишинев
это ж не то.

никасил (никель-кремниевое покрытие), алюсил (алюминий-кремниевое покрытие), хромирование (ну тут понятно) - вещи давно известные и не феноменальные ни разу.
Ну они не феноменальные за бугром, это во первых, а во торых, где доказательства что буржуи в очереди стоят за столь значительно-космической технологии?
По все видимости, как обычно завысили значимость в разы...
 

Obormot

С мечтой о небе...
не факт.

того же никасила (точнее алюсила) хватает тыщ на 500, а больше и не надо. какой процент от всех выпущенных движков-миллионников реально дотягивает до миллиона? т.е. они могли бы, но раньше устареет или поломается вся остальная машина.

про МК ЭНЖИН:

сhttp://motoroad.ru/keramicheskie-cilindry/
 

buddy

Я не волшебник, я только учусь...
Откуда
Казань
to FlyCat - "фарфоровые" - надо полагать шутка юмора. Фарфор - тоже керамика  ;)

Композиты алюм-бор, алюм-углерод, это не керамика, это алюминий, армированный борным или углеродным волокном. Материалы Интересные, но вроде не для этих применений (т.е. они скорее конструкционные), не для трущихся пар.

   Хотя сама керамика тоже может входить в состав композита (но не этих)
 

Obormot

С мечтой о небе...
еще про МК ЭНЖИН:

http://oppozit.ru/article75.html

Штрлц, плиз, передай всем хлопцам адрес конторы - Ленинский проспект д. 6, рядом с магазином "Дубленки".
тел. (095) 236-9896

А дядьку зовут Евгений Степанович, он как раз вплотную и занимается этими делами.
карта:

http://gde24.ru/company/card/BgHo0wf9PE-AQRry7yFCeYW8Z/

отзыв пользователя керамики:

http://oppozit.ru/article1581.html

Новые детали, привезенные мною с Авиамоторной, проходили у мастеров жесткий контроль. Как ни странно, левака тогда нам не попалось.
Поршни были куплены самые легкие – ИМЗшная ковка от 750 мотора. Под них, с точностью до сотки, делались керамические цилиндры. Слоем такой же керамики были покрыты донышки поршней для увеличения теплового КПД двигателя.
 

buddy

Я не волшебник, я только учусь...
Откуда
Казань
Да, и еще:

    То,что при нагреве клинит поршень и цилиндр из материала с одинаковым коэф. расширения - неудивительно.
    Двиг то внутреннего сгорания, а тепло отводится снаружи - читай от цилиндра. Т.е. он всегда холодней. Вот в нем более горячий поршень и клинит...
   По идее неплохо бы поршень лепить из материала с меньшим коэфициентом. Но это надо тонко рассчитать, да и другие требования еще учесть - прочность, удельный вес, теплопроводность и т.д. и т.п.  Возможно это не просто (или дорого в реализации)

    Насчет высокой стоимости покрытия - ну так еще бы - на экспериментальном (считай научном) оборудовании да в штучной серии - там и за многие тысячи баксов - вполне реально.
    При применении в промышленных масштабах наверняка будет стоить копейки . Ладно-ладно, сотни рублей  ;)

    To bormot:
     Может никасил и др. и выносят до 500 тыс. (км?). Хотя многим не нравится, т.к. если слупится - будет хуже. Да и то эт верно на хорошей синтетике, когда и так неплохо.
     Главное - это ж на авто, на земле родимой. А клин в полете, али еще и на взлете - ... :(
   Тут уж хочется быть уверенным на 110% (мечты-мечты...)
 

henryk

Я люблю строить самолеты!
Откуда
Krakow
Насчет высокой стоимости покрытия 
The new VQ's 10.6:1 compression piston, with first-ever mass-production usage of diamond-like carbon (DLC) coating.

http://www.vq35hr.com/download/VQ35HR-piston-top.jpg

-покрытия типа "уголь подобный алмазу"...
также большие элеменнты.
 

Obormot

С мечтой о небе...
кажись оно.

http://en.wikipedia.org/wiki/Diamond-like_carbon

применяется много где, для защиты от трения-износа.



http://forums.nasioc.com/forums/showthread.php?t=1396738

по внешнему виду похоже на фотку из статьи про "керамические горшки"

 

FlyCat

43 регион
В принципе, почти любую технологию можно адаптировать для домашнего использования, если знать тонкости процесса. Пока о способе создания подобных покрытий ничего практического не нашел.
Из описания понял так, что на поверхности создается как-бы не совсем покрытие, а сплав углерода с материалом цилиндра, потому, вроде как, и к отслоению должен быть стоек, что у таких покрытий нет четких границ перехода.
 
G

georgka

Кажется в 1994 году, на выставке Брюссель - Эврика, обин представитель из Рыбинска получил большую золотую медаль за технологию нанесения толстых не отслаивающихся покрытий высокой износостойкости на алюминиевые и титановые сплавы. технология была апробирована на алюминиевых лопатках авиационных ТРД и прошла эксплуатационную проверку в условиях пустынь - зоне интенсивных абразивных износов. Результат - потрясающий.
Суть технологии - преобразование поверхностного слоя материала детали в керамику.
 
G

georgka

Кажется в 1994 году, на выставке Брюссель - Эврика, один представитель из Рыбинска получил большую золотую медаль за технологию нанесения толстых не отслаивающихся покрытий высокой износостойкости на алюминиевые и титановые сплавы. Технология была апробирована на алюминиевых лопатках авиационных ТРД и прошла эксплуатационную проверку в условиях пустынь - зоне интенсивных абразивных износов. Результат - потрясающий.
Суть технологии - преобразование поверхностного слоя материала детали в керамику.
 

А.Г.К

Я люблю строить самолеты!
Во время работы на Ульяновском и Волгоградском моторных заводах, а это начало 90-х, мне пришлось поработать с Юлием Александровичем Бакировым по теме микродугового оксидирования. Результаты получены отличные. Двигатель "Сунгирь" с керамическим покрытием получил серебрянную медаль ВДНХ. Есть заводской отчет о проведении ресурсных испытаний на Волгоградском моторном. Но дело не в стоимости покрытия, а в "особенностях психики" руководства (старого-коммунистического и нового-капиталистического). Если при работе двигателя из выхлопной трубы не летят доллары ничего делать они не будут. Им проще тупо смотреть на Запад и Японию. Как была похоронена эта разработка на обеих заводах сейчас расскажу:
- на предложение от Фишбейна Е.И. применить покрытие для увеличения ресурса "Ветерков", руководство ему ответило, что на Волге воздух чистый. Это Ульяновский завод;
- на просьбу внедрить на заводе керамическое покрытие для деталей двигателя, просили главный конструктор, главный технолог и главный инженер, директор ответил: "Бакиров у меня милионером не станет".
Можно обсуждать достоинства и недостатки разных схем двигателей, можно по собственной "дури" даже спроектировать двигатель, беда России в том что никто, ничего делать не будет. Ну не нужно это "хозяевам новой жизни" это, все что им нужно они купят за границей.  А так тема очень интересная и перспективная.
 

osnowa777

Я люблю строить самолеты!
10 лет обработал алмазоорганическим комплексообразователем около 6000 автомобилей много положительных отзывов но это отдельная тема.Не покидала мысль при помощи этой штуки увеличить ресурс двигателя моего старенького бурки.3 года назад готовя к сезону решился на эксперемент .На закрепленых цилиндрах наносил кисточкой слой и крутил дрелью за коленвал.Дрель в начале сильно грелась уже хотел бросить.Через 15 мин обороты резко выросли .грется перестала.Оценить помог случий.В самом начале сезона на самодельном зажигании хитро оборвался проводок с датчика Холла резкий хлопок движок заглох.Устранил но не догадался проверить сальники.Всю зиму ездил один друзья не брали двигатель на холодную троил.В сезон ремонтом заниматся не было ни желания ни времени.В последней поездке в марте нарты 450 и я 120кг буран начал стрелять во все щели но после уговоров кое как доехал до прицепа и даже сам заехал в него.Дома когда обнаружил причину был поражон.Один сальник болтался на коленвале а другой сгорел прижавшись к маховику.От вибраций выкрутилась заглушка картера.Двигатель сезон отработал на беднейшей смеси.Замерил компрессию-9.Разобрал зеркало и молибден на юбке в идеале.Это подвигло на дальнейшие эксперементы.Долго мудрил с составом температурой точил приспособления.Отдельно по поршням- молибденовое покрытие наношу слоями после 30 мин сушки мерею щупом зазор между цилидром с учетом износа цилиндра.У сына на тайете таким образом 5 слоями покрытия компенсировали износ никосиловых цилиндров .Компресия с 8 поднялась до 13.Улучшилась динамика.А началось с того что небыло 15 килорублей на новые поршня.Зазор между поршнем и цил у ьурки уменьшил с 016 до 05.так как трение в паре поршень -цилиндр уменьшилось раз в 30 очень скользкое покрытиено масло держится на нем прекрасно так как структура пористая.80 процетов трения в двс это поршень -цилиндр.Поэтому значительно уменьшив трение впаре ппоршень -цилиндр вырос крутящий и значительно снизится расход в слое есть катализаторы улучшающие горение смеси.Осенью не мог дождаться сезона ииспытал состав на мотокультиваторе .Не залив в топливо ни грамма масла начал издеватся над культиватором .После 2х часовой работы по вспашке дачи культиватор резко потерял мощнось был уверен поршневой конец. Но когда разобрал был поражон зеркало цилиндров в идеальном состоянии молибден на поршне целый только почернел .Прошлый зезон откатал в разных температурных режимах но даже в марте не смог нагреть больше 90 гр раньше 150 была постоянно.

Вложения:
 

Вложения

RVD

От поршня к гипо-зпитрохоидам всех видов..
" osnowa777"

Еще раз подробнее, и без ошибок.

Как я понял, Вы в зеркало цилиндров втирали дисульфит молибдена, или что-то еще ?

Меня эта тема сильно интересует. Если можно, поболее о технологии.
 

Gennadij Khazan

"Осилит дорогу идущий"(с)
Заблокирован
Извините конечно , но то что " нанесённое кистью смесь молибдена" может долго "жить" при эксплуатации ДВС  достаточно сомнительна .

Адгезия чего либо к чему либо достаточно изучена. Исходя из чего тогда " кисточкина" адгезия стала такой уникальной ?

" Не верю " (с) Станиславский
 
Вверх