Компания KING представила инновационный материал для вкладышей с полимерным покрытием

В 1839 году американский инженер Айзек Баббит изобрел первый антифрикционный сплав. С тех пор свинцовые и оловянные сплавы для вкладышей двигателей называются баббитами. История двигателей внутреннего сгорания тесно связана с баббитами, служившими в качестве поверхностного антифрикционного слоя во вкладышах миллионов автомобилей, компрессоров, самолетов, насосов и других машин.

Триметаллические вкладыши со свинцовым баббитовым покрытием до сих пор незаменимы в гоночных автомобилях и авиационных поршневых двигателях.

Автор статьи – Др. Дмитрий Копелиович, Зам. Ген. Директора компании King Engine Bearings Ltd. (Израиль) по исследованиям и разработкам. Автор многочисленных научных и инженерных публикаций и патентов. Ведущий мировой эксперт по проектированию, технологиям производства и материалам для вкладышей двигателей внутреннего сгорания.

Основатель и владелец SubsTech (Substances & Technologies), www.substech.com– ведущего профессионального вебсайта по технологии материалов.

Основатель и владелец Smooth Sliding (www.smoothsliding.com), инженерной консалтинговой компании, предоставляющей услуги по вопросам функционирования вкладышей двигателей и других гидродинамических подшипников.

.

Однако почти двухвековая эра баббитов заканчивается.

Технология материалов развивается, новые материалы и нано-технологии предоставляют уникальные возможности для создания подшипников скольжения из материалов, значительно превосходящих традиционные.

Наиболее быстро развивающейся областью современных подшипниковых материалов, по мнению автора статьи и эксперта журнала Auto3N является разработка антифрикционных полимерных покрытий.

1. Полимерные покрытия

Во вкладышах современных двигателях часто реализуется смешанный режим трения с частым металлическим контактом.

Недостаток масла во время работы в таком режиме может быть компенсирован твердой смазкой, распределенной в форме мелких частиц внутри полимерного покрытия, нанесенного на поверхность вкладышей.

Помимо антифрикционных свойств покрытие должно выдерживать нагрузки, передаваемые валом и при этом не изнашиваться.

Первоначально полимерные покрытия, содержащие частицы твердой смазки, были разработаны для двигателей старт-стоп, в которых частое нарушение гидродинамического трения неизбежно из-за часто повторяющегося цикла замедление-ускорение. Однако полимерные покрытия доказали свою эффективность и в других приложениях.

Разработанные в Компании Кинг вкладыши с покрытиями К-40, К-334 и К-340 уже несколько лет с успехом продаются на рынке.

К-340 это наиболее прочное покрытие, обладающее очень высокой износостойкостью, ударостойкостью и усталостной прочностью.

Покрытие может работать при нагрузках вплоть до 120 МПа.

К-334 для вкладышей pMax Kote™ это износостойкое покрытие, предназначенное для нанесения на относительно мягкую основу. К-334 был разработано для модификации материала pMax Black™. Модифицированный материал pMax Kote™ обладает повышенной износостойкостью в условиях металлического контакта, а также лучшей стойкостью к кавитационной эрозии.

К-40 это относительно мягкое покрытие. Оно обладает исключительной прирабатываемостью и другими антифрикционными свойствами. К-40 был разработан для двигателей, вкладыши которых испытывают постоянный металлический контакт, как, например, вкладыши в двигателях в гонках Драгстер.

Рис.1 Вкладыш Кинг pMax Kote™ с полимерным покрытием К-334

• Разработка инновационного материала Force 105 (PL)

В 2019 году King Engine Bearings поставил задачу разработать материал с долговечным полимерным покрытием, который бы заменил традиционные триметаллические материалы во вкладышах для широкого ряда приложений в двигателях.

Новый материал имеет триметаллическую конструкцию: стальное основание – промежуточный слой – покрытие.

Параллельно разрабатывались инновационное полимерное покрытие и материал промежуточного слоя.

Разработанный материал (Рис.2) получил название Force 105 (PL).

Рис.2 Вкладыш Force 105 (PL)

 

Вкладыши Force 105 (PL) сочетают задиростойкость с очень высоким сопротивлением износу и усталостной прочностью, сравнимой с подшипниками Спаттер.

Уникальные качества нового материала стали результатом использования специальных нано-размерных добавок в оптимальной пропорции и передовой технологии приготовления и нанесения покрытия.