אמצעים להפחתת בלאי של טבעות בוכנה
2021-03-11
ישנם גורמים רבים המשפיעים על שחיקת טבעת הבוכנה, ולעתים קרובות גורמים אלו שלובים זה בזה. בנוסף, סוג המנוע ותנאי השימוש שונים, וגם הבלאי של טבעת הבוכנה שונה מאוד. לכן לא ניתן לפתור את הבעיה על ידי שיפור המבנה והחומר של טבעת הבוכנה עצמה. ניתן להתחיל את ההיבטים הבאים:
1. בחר חומרים עם ביצועים תואמים טובים
מבחינת הפחתת בלאי, כחומר לטבעות בוכנה, עליו להיות בעל עמידות בפני שחיקה טובה ואגירת שמן. באופן כללי, זה חייב להיות שטבעת הגז הראשונה נשחקת יותר מהטבעות האחרות. לכן, יש צורך במיוחד להשתמש בחומרים הטובים בשמירה על שכבת השמן מבלי להינזק. אחת הסיבות מדוע ברזל יצוק עם מבנה גרפיט מוערך הוא שיש לו אחסון שמן טוב ועמידות בפני שחיקה.
על מנת לשפר עוד יותר את עמידות הבלאי של טבעת הבוכנה, ניתן להוסיף לברזל היצוק סוגים ותכנים שונים של אלמנטים מסגסוגת. לדוגמה, לטבעת ברזל יצוק מסגסוגת נחושת כרום מוליבדן הנפוצה כיום במנועים יש כיום יתרונות ברורים במונחים של עמידות בפני שחיקה ואחסון שמן.
בקיצור, החומר המשמש לטבעת הבוכנה הוא הטוב ביותר כדי ליצור מבנה עמיד בפני שחיקה סביר של מטריצה רכה ושלב קשה, כך שטבעת הבוכנה קלה ללבישה במהלך ההרצה הראשונית, וקשה ללבוש לאחר הריצה- ב.
בנוסף, לחומר הגליל המותאם לטבעת הבוכנה יש השפעה רבה גם על בלאי טבעת הבוכנה. באופן כללי, הבלאי הוא הקטן ביותר כאשר הפרש הקשיות של חומר השחזה הוא אפס. ככל שהפרש הקשיות גדל, גם הבלאי גדל. עם זאת, בעת בחירת חומרים, עדיף לגרום לטבעת הבוכנה להגיע למגבלת הבלאי מוקדם יותר מהגליל בהנחה שלשני החלקים יש את החיים הארוכים ביותר. הסיבה לכך היא שהחלפת טבעת הבוכנה חסכונית וקלה יותר מהחלפת ציפוי הצילינדר.
עבור בלאי שוחק, בנוסף להתחשבות בקשיות, יש לקחת בחשבון גם את ההשפעה האלסטית של חומר טבעת הבוכנה. חומרים בעלי קשיחות חזקה קשים ללבישה ובעלי עמידות בפני שחיקה גבוהה.
2. שיפור צורה מבנית
במשך עשרות שנים נעשו שיפורים רבים במבנה טבעת הבוכנה בבית ובחו"ל, וההשפעה של החלפת טבעת הגז הראשונה לטבעת משטח חבית היא המשמעותית ביותר. מכיוון שלטבעת פני החבית יש שורה של יתרונות, בכל הנוגע לבלאי, לא משנה אם טבעת פני החבית זזה למעלה או למטה, שמן הסיכה יכול להרים את הטבעת על ידי פעולת טריז השמן כדי להבטיח שימון טוב. בנוסף, טבעת פני הקנה יכולה גם למנוע עומס קצה. כיום, טבעות פנים חבית משמשות בדרך כלל כטבעת הראשונה במנועי דיזל משופרים, וטבעות פנים חבית משמשות יותר בסוגים אחרים של מנועי דיזל.
באשר לטבעת השמן, לטבעת השמן הפנימית של קפיץ ברזל יצוק, הנמצאת כיום בשימוש נפוץ בבית ומחוצה לה, יש יתרונות גדולים. טבעת השמן הזו עצמה גמישה מאוד ובעלת יכולת הסתגלות מצוינת לציפוי הצילינדר המעוות, כך שהיא יכולה לשמור על טוב. הסיכה מפחיתה בלאי.
על מנת להפחית את הבלאי של טבעת הבוכנה, יש להתאים את מבנה החתך של קבוצת טבעת הבוכנה בצורה סבירה כדי לשמור על אטימה טובה ושמן סיכה טוב.
בנוסף, על מנת לצמצם את הבלאי של טבעת הבוכנה, יש לתכנן באופן סביר את מבנה הצילינדר והבוכנה. לדוגמה, אנית הצילינדר של מנוע Steyr WD615 מאמץ מבנה רשת פלטפורמה. במהלך תהליך ההרצה, שטח המגע בין ציפוי הצילינדר לטבעת הבוכנה מצטמצם. , זה יכול לשמור על שימון נוזלי, וכמות הבלאי קטנה מאוד. יתרה מכך, הרשת פועלת כמיכל אגירת שמן ומשפרת את יכולת הצילינדר לשמור על שמן סיכה. לכן, מועיל מאוד להפחית את הבלאי של טבעת הבוכנה ושל ציפוי הצילינדר. כעת המנוע מאמץ בדרך כלל סוג זה של צורת מבנה צילינדר. על מנת להפחית את הבלאי של הקצה העליון והתחתון של טבעת הבוכנה, פני הקצה של טבעת הבוכנה וחריץ הטבעת צריכים לשמור על מרווח מתאים כדי למנוע עומס פגיעה מופרז. בנוסף, שיבוץ ספינות ברזל יצוק עמידות בפני שחיקה בחריץ הטבעת העליון של הבוכנה יכול גם להפחית את הבלאי בחזיתות הקצה העליון והתחתון, אך אין צורך לקדם שיטה זו במלואה למעט נסיבות מיוחדות. מכיוון שקשה יותר לשלוט במלאכתו, גם העלות גבוהה יותר.
3. טיפול פני השטח
השיטה שיכולה להפחית משמעותית את הבלאי של טבעת הבוכנה היא ביצוע טיפול פני השטח. ישנן שיטות רבות לטיפול במשטח בשימוש כיום. בכל הנוגע לתפקידיהם, ניתן לסכם אותם לשלוש הקטגוריות הבאות:
שפר את קשיות פני השטח כדי להפחית בלאי שוחק. כלומר, נוצרת שכבת מתכת קשה מאוד על משטח העבודה של הטבעת, כך שלא קל להטביע את חומר השפשוף הרך של ברזל יצוק במשטח, ועמידות הבלאי של הטבעת משתפרת. ציפוי כרום עם חורים רופפים הוא כיום הנפוץ ביותר. לא רק לשכבה המצופה כרום יש קשיות גבוהה (HV800~1000), מקדם החיכוך קטן מאוד, ולשכבת הכרום המשוחררת יש מבנה טוב לאחסון שמן, כך שהיא יכולה לשפר משמעותית את עמידות הבלאי של טבעת הבוכנה. . בנוסף, לציפוי כרום יש עלות נמוכה, יציבות טובה וביצועים טובים ברוב המקרים. לכן, הטבעת הראשונה של מנועי רכב מודרניים משתמשת כולם בטבעות בציפוי כרום, וכמעט 100% מטבעות השמן משתמשות בטבעות בציפוי כרום. התרגול הוכיח שאחרי שטבעת הבוכנה מצופה כרום, לא רק הבלאי שלה עצמו קטן, אלא גם הבלאי של טבעות בוכנה אחרות וצילינדרים שאינם מצופים כרום קטן.
עבור מנועים מהירים או משופרים, טבעת הבוכנה צריכה להיות לא רק מצופה בכרום על המשטח החיצוני, אלא גם על משטחי הקצה העליון והתחתון כדי להפחית את הבלאי של משטח הקצה. עדיף לכל המשטחים החיצוניים מצופים כרום של כל קבוצות הטבעות כדי להפחית את הבלאי של כל קבוצת טבעת הבוכנה.
שפר את יכולת אחסון השמן ואת יכולת האנטי-היתוך של משטח העבודה של טבעת הבוכנה כדי למנוע התכה ובלאי. סרט שמן הסיכה על משטח העבודה של טבעת הבוכנה נהרס בטמפרטורות גבוהות ולעיתים נוצר חיכוך יבש. אם שכבה של ציפוי פני השטח עם שמן אחסון ואנטי איחוי מוחלת על פני טבעת הבוכנה, זה יכול להפחית את בלאי היתוך ולשפר את ביצועי הטבעת. קיבולת משיכה של צילינדר. להתזת מוליבדן על טבעת הבוכנה עמידות גבוהה במיוחד בפני בלאי איחוי. מצד אחד, מכיוון ששכבת המוליבדן המרוססת היא ציפוי מבנה אחסון שמן נקבובי; מצד שני, נקודת ההיתוך של מוליבדן גבוהה יחסית (2630 מעלות צלזיוס), והיא עדיין יכולה לעבוד ביעילות תחת חיכוך יבש. במקרה זה, לטבעת המרוססת מוליבדן יש עמידות גבוהה יותר לריתוך מאשר הטבעת המצופה בכרום. עם זאת, עמידות הבלאי של טבעת הריסוס מוליבדן גרועה מזו של הטבעת המצופה בכרום. בנוסף, עלות טבעת הריסוס מוליבדן גבוהה יותר וקשה לייצב את החוזק המבני. לכן, אלא אם כן יש צורך בריסוס מוליבדן, עדיף להשתמש בציפוי כרום.
שפר את טיפול פני השטח של ההרצה הראשונית. סוג זה של טיפול פני השטח הוא לכסות את פני טבעת הבוכנה בשכבה של חומר רך ואלסטי מתאים, כך שהטבעת והחלק הבולט של ציפוי הצילינדר מתקשרים ומאיצים את הבלאי, ובכך מקצרים את תקופת ההרצה. ולגרום לטבעת להיכנס למצב עבודה יציב. . כיום נעשה שימוש נפוץ יותר בטיפול בפוספטינג. על פני טבעת הבוכנה נוצר סרט פוספט עם מרקם רך וקל ללבישה. מכיוון שטיפול הפוספטינג דורש ציוד פשוט, תפעול נוח, עלות נמוכה ויעילות גבוהה, הוא נפוץ בתהליך טבעת הבוכנה של מנועים קטנים. בנוסף, ציפוי פח וטיפול חמצון יכולים גם לשפר את ההרצה הראשונית.
בטיפול פני השטח של טבעות בוכנה, ציפוי כרום וריסוס מוליבדן הן השיטות הנפוצות ביותר. בנוסף, בהתאם לסוג המנוע, המבנה, השימוש ותנאי העבודה, נעשה שימוש גם בשיטות טיפול משטח אחרות, כגון טיפול ניטריד רך, טיפול גיפור ומילוי תחמוצת ברזל.