减磨涂层用于防磨损保护
现在为了保护环境,对润滑剂提出了要求:例如,“净化”废气(需要压缩燃烧室)或是在空转时将发动机关闭(可使启动机的寿命比设计寿命延长三倍)。
高转速、大功率以及无噪音运行的要求决定了改变发动机设计方案的需求。新型材料的出现及电子业发展的影响决定了设计发展方向的改变。可靠性及耐久性、小型化的车轮变得越来越重要,而再润滑的需要却大大增加了。
一直以来,发动机的润滑主要是采用油润滑这种方式。这种状况还要持续多久这是一个问题。多种用途的表面涂层应用的越来越多,有的是单独使用,有的是作为常规润滑产品的辅助润滑剂。
硬质镀铬层、氮化层、磷化层及减摩涂层都可以减少磨损。特别是减摩涂层,这种涂层不像其它保护层仅仅是通过隔离相互摩擦的表面来减少磨损,它主要是通过降低摩擦系数,这样不但增加了部件的可靠性并且对部件提供了腐蚀防护。一旦应用,对大部分机械部件减摩涂层都可提供终身润滑。普通的润滑剂不可能提供这所有的优点。一些老的设计,尤其是一些新的设计中暴露出很多摩擦学的问题,只能用干膜润滑剂来解决问题。如在低速重载的工况下,用油或油脂无法解决问题。
发动机的润滑问题
当发动机冷启动时,因为油的循环需要一些时间,这样由于在摩擦表面上没有润滑剂就会导致气缸内腔壁、活塞、曲轴轴承、摇臂、凸轮轴及气门杆的磨损。发动机油的温度也会随之增加,根据运行条件,其温度可能会超过100℃。这样就会大大降低油的粘度,从而减薄润滑油膜。在大多数情况下,这种薄的油膜无法吸收过高的压力及冲击载荷,由此就增加了磨损且使得运行中噪音较大。
这也会引起一些其它的问题。如发动机组装更紧密、更大的气缸容量、较小的重量等,这些要求发动机中每个部件的性能都有所提高。以缸头垫片为例,气缸内壁间的距离变得越来越小,重载下(30N/mm2)缸头垫片就很容易损坏。又如采用双金属结构(铝质缸头及灰口铸铁的机体),由于不同金属的热膨胀系数不同,因而会造成二者间的相对运动,从而会出现泄漏的现象。
与上例相似,活塞也经历了同样的历程。四冲程循环的发动机的期望寿命为运行150,000里。当速度达到每秒钟100个冲程、极限压力达75bar,极限转速达6000转/
分时,活塞上的载荷就为5吨-频率达每秒钟100次。在这种工况下只有干膜的减摩涂层可以承受这样的极压。事实上,MOLYKOTE®减摩涂层正是为此种应用设计的。因此,在现代汽车行业中减摩涂层的应用越来越广泛。
发动机的永久性润滑
不考虑个别种类的发动机上的各种特殊要求,MOLYKOTE®减摩涂层主要是用在:z缸头
z活塞
z凸轮、挺柱
z化油器
z启动机
在此我们不讨论特例,但这种应用覆盖了所有的部件供应厂家。
气缸盖
缸头垫片
这里的问题前面已经提过了。与不同的制造厂家合作,针对于这一应用我们已经发展了几种解决措施。
气缸上的窥视孔
这一部件暴露在高温下(气缸内温度超过250℃及
燃烧室打开时),由于高温及摩擦力的作用而导致磨损。
因此在这些承压点涂上减摩涂层是十分必要的,这种涂
层具有好的粘附性及好的耐热性能。
MOLYKOTE 7620就是为这一应用开发出来的:在特种
钢衬套冲压成型前,先将涂层感应涂敷在钢板上。
垫片涂层
各种MOLYKOTE减摩涂层都可应用,可以采用滚涂
的方式涂敷整个垫片,也可以采用丝网印刷的方式进行选
择性涂敷,只涂在有需要的地方。
缸头螺栓
可用喷涂机在镀锌螺栓的螺纹部分喷上
MOLYKOTE7443。为了便于区别减摩涂层的种类,可在
其中加入不同的膏。与普通的采用油润滑的螺栓相比,其优势在于: z在预紧力下划伤少(<5%)
z螺栓无需再拧紧
z更好的腐蚀保护
z干膜润滑剂,处理螺纹时比较清洁
z无需额外的标识
凸轮轴
用磷化层来改善油膜的粘附性能的实验结果并
不理想。正因如此,作为另一种挺杆的处理方式,一
些生产厂家在凸轮上采用减摩涂层。在凸轮表面上应
用MOLYKOTE 7409或106可优化磨合过程。
挺柱 Molykote 7409 或106 应用于此优化磨合。
活塞
活塞裙
发动机冷启动时,会有超量的燃油进入燃烧
室。这样这会冲掉气缸壁及活塞裙上的润滑油。由
此引起的混合摩擦会导致划伤、加剧磨损。过去为
了解决这一问题,在活塞上使用铅涂层或是石墨涂
层。然而,这种涂层常常在运行20个小时后已经被
完全磨掉了。要达到150,000公里的行程,要求涂
层不仅可以降低划伤、消除噪音,而且具有防磨损、耐油耐燃气的性能。因此活塞上推荐使用减摩涂层(MOLYKOTE D10)。
活塞环
在活塞环上应用减摩涂层MOLYKOTE 7409可防止它粘在活塞套上,也可防止压力损
发动机冷磨合
失。
衬套
MOLYKOTE 7409可优化磨合并且可以防止过量的磨
损。
化油器
MOLYKOTE D321R及3400A应用在化油器上,其应用部位是蝶阀与节流管壁的接触点以及蝶阀轴上的轴承。这种减摩涂层一来可在蝶阀与节流管壁间起密封作用,二来通过其的润滑特性可防止金属表面的划伤。
启动机
启动机线圈
尤其适合应用在高震动工况下的部件,如启
动机线圈,最为明显的摩擦学问题是微动腐蚀。
若是没有减摩涂层,很容易产生卡死现象。在法
国及德国做过试验,15个微米厚的减摩涂层
(MOLYKOTE)的性能比坚硬的铬层优异。使用减摩涂层时,无需使用其它油脂就可达到期望的寿命。这种涂层也通过了喷盐水测试及Kesternich测试。而且因使用油脂引发的问题如吸收灰尘、微动腐蚀及卡死等可完全避
免了。
启动机马达轴
在启动机马达轴上使用MOLYKOTE 3400A这种减摩涂层应用相当广泛。它可以防止磨损并减少了维修工作量。
未来的发动机
无论今后会用什么燃机代替现在的发动机-酒精燃机、氢气燃机、电子或是混合燃机等-也不考虑为
了环保法规而做的设计改进,发动机的“面目”会有所变化。减摩涂层由于它的优异性能被视为可靠的、长效的润滑剂,并且可以减少摩擦,这些因素都是影响能量损耗、污染物释放的重要因素。下一代的发动机使用减摩涂层,可在无再润滑的情况下具有更长的使用寿命。
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