اقداماتی برای کاهش سایش رینگ های پیستون

2021-03-11

عوامل زیادی وجود دارد که بر سایش رینگ پیستون تأثیر می گذارد و این عوامل اغلب در هم تنیده می شوند. در ضمن نوع موتور و شرایط استفاده متفاوت است و سایش رینگ پیستون نیز بسیار متفاوت است. بنابراین با اصلاح ساختار و مواد خود رینگ پیستون نمی توان مشکل را حل کرد. جنبه های زیر را می توان شروع کرد:

1. موادی را با عملکرد تطابق خوب انتخاب کنید

از نظر کاهش سایش، به عنوان ماده ای برای رینگ های پیستون، ابتدا باید مقاومت سایشی و ذخیره روغن خوبی داشته باشد. به طور کلی باید گفت که حلقه گاز اول بیشتر از سایر حلقه ها ساییده می شود. بنابراین، به خصوص استفاده از موادی ضروری است که در حفظ فیلم روغن بدون آسیب، خوب باشند. یکی از دلایلی که چدن با ساختار گرافیتی با ارزش است این است که ذخیره روغن خوب و مقاومت در برابر سایش دارد.
به منظور بهبود بیشتر مقاومت در برابر سایش رینگ پیستون، انواع و محتویات مختلف عناصر آلیاژی را می توان به چدن اضافه کرد. به عنوان مثال، حلقه چدن مس آلیاژ کروم مولیبدن که معمولاً در موتورها استفاده می شود، اکنون دارای مزایای آشکاری از نظر مقاومت در برابر سایش و ذخیره روغن است.
به طور خلاصه، مواد مورد استفاده برای رینگ پیستون بهتر است ساختاری مقاوم در برابر سایش از ماتریس نرم و فاز سخت را تشکیل دهد، به طوری که رینگ پیستون در هنگام راه اندازی اولیه به راحتی پوشیده می شود و پس از اجرا سخت می شود. در
علاوه بر این، مواد سیلندر مطابق با رینگ پیستون نیز تأثیر زیادی در سایش رینگ پیستون دارد. به طور کلی، زمانی که اختلاف سختی مواد سنگ زنی صفر باشد، سایش کمتر است. با افزایش اختلاف سختی، سایش نیز افزایش می یابد. با این حال، هنگام انتخاب مواد، بهتر است رینگ پیستون زودتر از سیلندر به حد سایش برسد، با این فرض که دو قسمت طولانی‌ترین عمر را دارند. زیرا تعویض رینگ پیستون نسبت به تعویض آستر سیلندر مقرون به صرفه تر و راحت تر است.
برای سایش ساینده، علاوه بر در نظر گرفتن سختی، اثر کشسانی مواد رینگ پیستون نیز باید در نظر گرفته شود. مواد با چقرمگی قوی به سختی پوشیده می شوند و مقاومت سایش بالایی دارند.

2. بهبود شکل ساختاری

برای دهه ها، پیشرفت های زیادی در ساختار رینگ پیستون در داخل و خارج از کشور انجام شده است و تأثیر تغییر اولین حلقه گاز به حلقه سطح بشکه مهم ترین است. از آنجایی که حلقه صفحه بشکه دارای یک سری مزایای است، تا جایی که به سایش مربوط می شود، مهم نیست که حلقه صفحه بشکه به سمت بالا یا پایین حرکت کند، روغن روان کننده می تواند حلقه را با عمل گوه روغن بلند کند تا از روانکاری خوب اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، حلقه سطح بشکه همچنین می تواند از بار لبه جلوگیری کند. در حال حاضر حلقه های بشکه ای معمولا به عنوان اولین حلقه در موتورهای دیزلی پیشرفته استفاده می شود و حلقه های بشکه ای بیشتر در انواع دیگر موتورهای دیزلی استفاده می شود.
در مورد رینگ روغن، حلقه روغن چدنی فنر مهاربند داخلی که در حال حاضر معمولا در داخل و خارج از کشور استفاده می شود، مزایای زیادی دارد. این حلقه روغن به خودی خود بسیار انعطاف پذیر است و سازگاری عالی با آستر سیلندر تغییر شکل یافته دارد، به طوری که می تواند خوب را حفظ کند. روانکاری باعث کاهش سایش می شود.
به منظور کاهش سایش رینگ پیستون، ساختار مقطع گروه رینگ پیستون باید به طور معقولی مطابقت داشته باشد تا یک فیلم مهر و موم و روغن روان کننده خوب حفظ شود.
علاوه بر این، برای کاهش سایش رینگ پیستون، ساختار آستر سیلندر و پیستون باید به طور منطقی طراحی شود. به عنوان مثال، آستر سیلندر موتور Steyr WD615 از ساختار شبکه پلت فرمی استفاده می کند. در طول فرآیند اجرا، سطح تماس بین آستر سیلندر و رینگ پیستون کاهش می یابد. ، می تواند روانکاری مایع را حفظ کند و مقدار سایش بسیار کم است. علاوه بر این، مش به عنوان مخزن ذخیره روغن عمل می کند و توانایی آستر سیلندر را برای حفظ روغن روان کننده بهبود می بخشد. بنابراین، کاهش سایش رینگ پیستون و آستر سیلندر بسیار سودمند است. اکنون موتور به طور کلی این نوع ساختار آستر سیلندر را اتخاذ می کند. به منظور کاهش سایش سطوح انتهایی بالایی و پایینی رینگ پیستون، وجه های انتهایی رینگ پیستون و شیار رینگ باید فاصله مناسبی را حفظ کنند تا از بار ضربه ای بیش از حد جلوگیری شود. بعلاوه، گذاشتن آسترهای چدن آستنیتی مقاوم در برابر سایش در شیار رینگ بالایی پیستون نیز می تواند سایش وجه انتهایی بالایی و پایینی را کاهش دهد، اما این روش به جز در شرایط خاص نیازی به ارتقای کامل ندارد. از آنجایی که تسلط بر هنر آن دشوارتر است، هزینه آن نیز بیشتر است.

3. درمان سطحی

روشی که می تواند به میزان قابل توجهی سایش رینگ پیستون را کاهش دهد، انجام عملیات سطحی است. در حال حاضر روش های زیادی برای تصفیه سطح وجود دارد. تا آنجا که به وظایف آنها مربوط می شود، می توان آنها را در سه دسته زیر خلاصه کرد:
بهبود سختی سطح برای کاهش سایش ساینده. یعنی یک لایه فلزی بسیار سخت بر روی سطح کار حلقه تشکیل می شود، به طوری که ساینده چدن نرم به راحتی در سطح جاسازی نمی شود و مقاومت در برابر سایش رینگ بهبود می یابد. آبکاری کروم با سوراخ شل در حال حاضر بیشترین استفاده را دارد. لایه کروم اندود نه تنها دارای سختی بالایی است (HV800 ~ 1000)، ضریب اصطکاک بسیار کوچک است و لایه کروم با سوراخ دارای ساختار ذخیره روغن خوبی است، بنابراین می تواند مقاومت سایشی رینگ پیستون را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد. . علاوه بر این، آبکاری کروم در اکثر موارد دارای هزینه کم، پایداری خوب و عملکرد خوب است. بنابراین، اولین رینگ موتورهای خودروهای مدرن، همگی از حلقه‌های روکش کروم استفاده می‌کنند و تقریباً 100٪ رینگ‌های روغن از حلقه‌های کروم‌کاری شده استفاده می‌کنند. تمرین ثابت کرده است که پس از کروم شدن رینگ پیستون، نه تنها سایش خود آن کم است، بلکه سایش سایر رینگ های پیستون و آستر سیلندرهایی که روکش کروم ندارند نیز کم است.
برای موتورهای پرسرعت یا پیشرفته، رینگ پیستون نه تنها باید روی سطح بیرونی، بلکه روی سطوح انتهایی بالایی و پایینی کروم آبکاری شود تا سایش سطح انتهایی کاهش یابد. بهترین کار این است که تمام سطوح بیرونی با روکش کروم تمام گروه های رینگ، سایش کل گروه رینگ پیستون را کاهش دهد.
بهبود ظرفیت ذخیره روغن و توانایی ضد ذوب سطح کار رینگ پیستون برای جلوگیری از ذوب و سایش. لایه روغن روان کننده روی سطح کار رینگ پیستون در دماهای بالا از بین می رود و گاهی اوقات اصطکاک خشک ایجاد می شود. اگر لایه ای از پوشش سطحی با روغن ذخیره و ضد جوش روی سطح رینگ پیستون اعمال شود، می تواند سایش فیوژن را کاهش داده و عملکرد رینگ را بهبود بخشد. ظرفیت سیلندر کششی پاشش مولیبدن روی رینگ پیستون مقاومت بسیار بالایی در برابر سایش ذوب دارد. از یک طرف، زیرا لایه مولیبدن پاشیده شده یک پوشش ساختاری متخلخل ذخیره سازی نفت است. از سوی دیگر، نقطه ذوب مولیبدن نسبتاً بالا است (2630 درجه سانتیگراد)، و هنوز هم می تواند به طور موثر تحت اصطکاک خشک کار کند. در این حالت رینگ پاشیده شده با مولیبدن مقاومت بیشتری در برابر جوشکاری نسبت به حلقه کروم اندود دارد. با این حال، مقاومت در برابر سایش حلقه اسپری مولیبدن بدتر از رینگ با روکش کروم است. علاوه بر این، هزینه حلقه اسپری مولیبدن بیشتر است و استحکام ساختاری به سختی تثبیت می شود. بنابراین، مگر اینکه سمپاشی مولیبدن ضروری باشد، بهتر است از آبکاری کروم استفاده شود.
بهبود عملیات سطحی اجرا اولیه. این نوع عملیات سطحی برای پوشاندن سطح رینگ پیستون با لایه ای از مواد شکننده نرم و الاستیک مناسب است، به طوری که حلقه و قسمت بیرون زده آستر سیلندر با هم تماس پیدا کرده و سایش را تسریع کرده و در نتیجه دوره کارکرد را کوتاه می کند. و باعث می شود حلقه وارد حالت کار پایدار شود. . درمان فسفاته در حال حاضر بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. یک فیلم فسفاته با بافت نرم و پوشیدن آسان بر روی سطح رینگ پیستون تشکیل می شود. از آنجایی که تصفیه فسفاته به تجهیزات ساده، عملیات راحت، هزینه کم و راندمان بالا نیاز دارد، معمولاً در فرآیند رینگ پیستون موتورهای کوچک استفاده می شود. علاوه بر این، آبکاری قلع و عملیات اکسیداسیون نیز می تواند جریان اولیه را بهبود بخشد.
در عملیات سطحی رینگ های پیستون، آبکاری کروم و پاشش مولیبدن از متداول ترین روش ها می باشد. علاوه بر این، بسته به نوع موتور، ساختار، استفاده و شرایط کار، از روش‌های دیگر تصفیه سطحی نیز استفاده می‌شود، مانند عملیات نیتریدینگ نرم، عملیات ولکانیزاسیون و پر کردن اکسید فروفریک.