הנדסה פני השטח מתקרב להפחית את הפריון וללבוש במנועי רכב

אתגר הטריבולוגיה במנועים

פריצה ולבוש הם האויבים העיקריים של יעילות המנוע ועמידות.במנוע מודרני של בעירה פנימית, מאות חלקים נעים - פיסטון, טבעות, נושאים, שסתום, משחות, ואביזרים - לפעול תחת לחץ קיצוני, טמפרטורות, ומהירויות סליגה-מתאים מספיקות.ההפסדים הנובעים בערך 15-20% מהאנרגיה, מה שהופך הפחתה מסורתית של אחד השכבות המשפיעות ביותר עבור ביצועים נקיים, בינתיים, לא פחות, ולא פחות מלחץ חיצוני, הוא גורם להפחתה משמעותית של צריכת דלק, ולא פחות מלחץ, ולא פחות מלחץ, אלא להורדת, אלא להורדת, אלא להורדת, לא פחות מלחץ על ידי צריכת דלק, הוא יותר, ולא יותר, אלא להורדת רכיבי חומצה מכנית שומן, לא מתאים, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של צריכת דלק, בסופו של דבר, היא יותר, היא יותר, היא יותר, באופן קבוע, באופן קבוע, היא יותר, היא יותר, היא יותר, בסופו של צריכת דלק, היא יותר, ולא יותר, בסופו של דבר, ירידה משמעותית, ירידה משמעותית, היא יותר,

הבנת סוגי החיכוך והטלפונים – מנגנונים חמקמקים, דביקים, קורוזיים ועייפות – חיונית לפני בחירת אסטרטגיות פני השטח. ללבוש אדמדיבי, למשל, שולט באזורים הנמצאים בגבולות כגון נקודת הטבעת העליונה, בעוד ללבוש חיסטוריבי הוא נפוץ כאשר חלקיקים קשים הופכים להיות מאומנים בין משטחים.

אסטרטגיות הנדסה בסיסית

Hard Coatings: Diamond-Like Carbon (DLC) ו- Ceramic Films

ציפויים קשים נשארים את הטכניקה המובילה של הנדסה משטח עבור רכיבי מנוע רכב. ציפוי פחמן דמוי יהלום (DLC) בשימוש באמצעות פלזמה-enhanced כימי vaapor deposition (PECVD) או זיהום פיזי (PVD), מציעים שילוב יוצא דופן של ציפויים מופעלים על ידי דלקת ריאות גבוהה (עד 80a), חיכוך נמוך כמו 0.05, וכימיקלים בתכונות אלה הם יעיל יותר של נוזל DLC) כגון ccreic (D) על ידי דלקת ריאות (pamt)

שם הסרטון: Lubricant Retention

טקסט משטח כרוך יצירת דפוסים מיקרו בקנה מידה מבוקר - דיסלקטים, grooves, או cross-hatching - על משטחים מזחלות. תכונות אלה לפעול כמיקרו-reservoirs עבור lubricant, לקדם את הדור לחץ הידרודינמי, ומלכודת ללבוש debriing. לייזר משטח טקסט (LST) הוא השיטה המדויקת ביותר, המאפשרת לדייקטניסטי עם עומק של 1- 100 ליטרים הראות של חשיפה לדלקתיים משופרת, לעומת דלקת לייזר משופרת.

Thermal Spray Coatings for High-Temperature Wear

תהליכי תרסיסים חמים, כולל תרסיסים אטמוספיריים (APS), דלק חמצן עתירי (HVOF), וריסס קשת חוט, הפקדה עבה (100–500 מיקרומטר) ציפויים של מתכות, קרמיקה או צווארים על עומסי גלילה, מושבי שסתום, ושישות מישות מסיביות ממין אלה מספקות מחסומים תרמיים ועובשים חומרים שאחרתים אחרת, למשל, הם מתחמי חום, לחץ דם קריטי, מחוספסים, לחץ דם, מחוספסים, לחץ דם עמידים, תחת לחץ דם מסיבים של ציפויים, מחוספסים, לחץ דם מסיבים של ציפויים, מחוספסים, מחוספסים, מחוספסים, מחוספסים, וחמצן מסיבים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של פחמן עמידים, הם מתחמיים, עם לחץ דם מסיבים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים של ציפויים בלחץ לחץ דם עמידים עמידים למחצה, וחמצן עמידים עמידים, הם לחץ דם מסיבים של ציפויים, הם לחץ דם עמידים למחצה, וחמצן

לייזר Surface Engineering

הנדסת פני לייזר כוללת מספר טכניקות: התקשות לייזר, קלדת לייזר, לייזר התכה. לייזר קשיחה משתמשת קרן ממוקדת כדי בחום מהיר ולאחר מכן למקם את פני השטח, יצירת שכבה מרטינית מבלי להשפיע על החומר הגדול.זה מיושם באופן נרחב על מנת ללעוות סוחט וזרועות סלע כדי להגדיל את העמידות על פני השטח נגד עייפות.

טיפול תרופתי: Nitriding ו Carburizing

Nitriding ו carburizing הם טיפולים סגסוגת תרמוכימי קלאסי המציג חנקן או פחמן לתוך פני השטח של רכיבי פלדה. Nitriding (גז, פלזמה או אמבטיה מלח) יוצרים שכבת תרכובת קשה של ניטרידס ברזל על פני השטח, עם אזור דיפוזיה בשלב תחת זה מספק לחץ דחיסה גבוהה יותר, טיפול זה משמש נרחב על crankshafts, שיניים הילוכים, ומערכת הזריקה כי זה כי הוא חסר מתח גבוה יותר לחץ דם גבוה יותר על ידי חיתוך גבוהה יותר על ידי טיפול.

יישום ב- Critical Engine Components

טבעות פיסטון ו-Cylinder Liners

הממשק של טבעת פיסטון - Cylinder הוא אחראי על כ -30-50% של חיכוך מכני הכולל של מנועים.משטח הנדסה כאן חייב איזון ללבוש התנגדות עם בקרת שמן וחותמת גז. טבעות פיסטון מודרנית לעתים קרובות תכונה PVD-applied chromium nitride או DLC ציפוי, בעוד פני השטח של פלסמה מוגמר עם מרקם ממושמע או מכוס עם תרסיס תרמי של צינורות ברזל.

Valve Seats

שסתום intake ו exhaust לפעול בטמפרטורות החל מ 400 מעלות C עד 800 מעלות C, עם שסתום ממצה מול הסביבה תרמית וחרסבית החמורה ביותר. Stellite (מבוסס על אבקה) ו- Inconel קשה alloys מוצפים מוחל על פרצופים שסתום באמצעות פלזמה מועברת arc (PTA) , המושבים Valve לעתים קרובות עשויים מחומרי מתכת עם בשלב מוטבע קשה, אבל ציפויים של ציפויים של ציפויים של DLCic כמו גם על פני השטח גבוה.

דובים וקמבלים

Crankshaft הראשי נושאים המחברת מוטות תלוי על עיכוב רך (לעתים קרובות מוביל או מבוסס tin) על פלדה-lead נחושת או אלומיניום ⁇ סגסוגת משטח הנדסה כאן מתמקדת ההתנגדות עייפות והתאמה. מערכות overlay ללא מטרות כגון sputtered AlSn20Cu הפכו סטנדרטי.

יתרונות ביצועים ו- Quantification

אימוץ הנדסה פני השטח במנועי הייצור הביא שיפורים ניכרים על פי מחקר על ידי מחלקת האנרגיה של ארה"ב, ציפויי פני השטח מתקדמים ומרקמים יכול להפחית את החיכוך המנוע על ידי 5-15%, בתרגום לשיפור 2–4% בכלכלת דלק.עבור רכב מודרני, זה שווה חיסכון דלק של בערך 0.3 עד0.6 ל 100 ק"מ במנועי דיזל כבדים, ההשפעה היא גבוהה יותר מ -2 ק"מ של צריכת דלק נמוכה יותר, 000 / 2.

ראוי לציין כי לא כל פתרונות הנדסה פני השטח יעילים באותה מידה בכל תנאי התפעול.רווח ביצועי העולם האמיתי תלוי התאמה מדויקת של שינוי פני השטח ליצירת קשר טריביולוגי ספציפי, כולל ניסוח lubricant ומשטר זיהום. יצרני מנועים מסתמכים יותר ויותר על שילוב וגישות ניסיוניות לחיזוי חיכוך וללבוש שיפורים תחת מחזורי נהיגה טרנספורמטיביים.

אתגרים: אחריות, עלויות ושילוב תהליכים

למרות היתרונות ברורים, שילוב הנדסה פני השטח ייצור מנוע גבוה כרכים מציג כמה מכשולים.קישוע קו הוא הגורם הקריטי ביותר - ציפוי מחוסנים יכול לגרום להתקפים קטסטרופליים. Adhesion תלוי ניקוי תת-קרקעי, הכנה פני השטח (לעתים קרובות קידוד או ion et ion), וניהול שאריות של מחזור חיים במהלך ניתוח למנועי תנועה שונים, מוביל לכיסוי יעיל יותר עבור תהליכים קלים יותר.

טכנולוגיות מתפתחות ב-Trbological Surface Engineering

כיוונים עתידיים בהנדסה פני השטח עבור מנועי מונעים על ידי הצורך אפילו חיכוך נמוך יותר על טווח רחב יותר של תנאי הפעלה וחיים ארוכים יותר תחת לחץ קיצוני.Nanostructured ציפויים, כגון nanocomposite DLC המכיל מתכת carbide או ננו-חלקיקי חמצן, מציעים קשיחות מוגברת ורכיבי חמצון גבוהים של סוללות (R) אשר יכולים להיות גמישים לאחר מכן, כאשר הם הופכים להיות מסגסוגת לייזרים (R) סגסוגת לייזרים (Drevate) סגסוגת אחורית (Ricericericervate) סגסוגת) סגסוגת) סגסוגת אחורית (R) סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית (D2Dicericericericervateicericericervateration) מאפשר סגסוגת) מאפשר סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית (Ricervateicericericericial) אשר מאפשר סגסוגת אחורית (Ricervateekrelimate Engine) סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית) אשר מאפשר סגסוגת אחורית) אשר מאפשר סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית) סגסוגת אחורית (R

אזור מבטיח נוסף הוא השימוש של FLT:0 [2-ממדי חומרים ⁇ FLT] 1 כגון גרפן ומעבר dichalcogenides מתכת (למשל, MoS2) כמו תוספים שמן מנוע או כמו אולטרה-אין מוצק סיכה סרטים, בעוד עדיין בשלב המחקר, חומרים אלה הראו חיכוך נמוך (bethology 0.0bometer), עם זאת, למנוע גרף של 15% של בדיקות של שמן גרף, למנוע גרף של מנועים בבדיקה של מנועים ב-A) ומניעה של 15%, אשר דיווחו על ידי מנועים כימיים, אשר דיווחו על ידי מנועים, אשר דיווחו על ידי מנועים חשמליים, אשר כוללים גרורתיים של גרורתיים של גרף של גרף של גרף של גרף של גרף של גרורתיים, אשר עשוי להפחית גרורתיים, 000 גרף של גרף של גרף של גרף של מטבוליזם של גרורתיים, 000 מחסנים, אשר עשוי להפחית את הפחתת מטבוליזם של חומרים אלה, 000 גרורתיים בבדיקת חומרים אלה, 000 מחסנים, 000, אשר עשוי למנוע מחסנים, 000 גרורתיים, 000 מטבוליזם של חומרים אלה, 000 גרורתיים, 000 גרורתיים, 000

התפקיד של הנדסה על פני השטח ב Powertrains עתידיים

כמו מעברי תעשיית הרכב להיברידיזציה וחשמל מלא, דרישות הנדסה פני השטח מתפתחים.רכב חשמלי (EV) מסלקים רבים של מערכות חשמל בטמפרטורה גבוהה, מגעים מחוסנים בלחץ גבוה שנמצאו במנועי בעירה פנימית, אבל הם מציגים פתרונות חדשים של דלק חשמלי גבוה יותר, כגון מנועים חשמליים מופעלים על ידי מנועי מהירות גבוהה יותר, אשר לעתים קרובות לפעול במהירויות גבוהות יותר ובמלאי נפט נמוכים יותר, דורשים ציפויים כי הם להפחית את החמצן של שיטות הפעלה נמוכות יותר, כמו מנועים חשמליים.

מסקנה

הנדסה פני השטח עברה מזיקוק אופציונלית לגרעין המאפשר טכנולוגיה עבור מנועי רכב מודרניים.על ידי שינוי מבנה פני השטח וכימיה של רכיבים קריטיים, מהנדסים יכולים במקביל להפחית חיכוך, להגביר את ההתנגדות ללבוש ולשפר את הניהול התרמית של טכניקות זמינות - החל ציפוי DLC וטקסט לייזר של טיפול בציפוי דלק קריטי ורסס תרמיים - מאפשר פתרונות מותאמים לכל משולש בתוך המנוע, בעוד שעדיין מהירויות גבוהות יותר של פעילות גופנית, הן מבטיחות, כמו טמפרטורות גבוהות יותר, כמו מצופה, הן יציבות גבוהה יותר, כמו טמפרטורות גבוהות יותר, והן מצופה מטווחיות, הן מבטיחות, והן הדבקה של תעשיית דלק, הן מבטיחות, כמו טמפרטורות גבוהות יותר, לחץ דם, כדי לפתח לחץ דם, לחץ דם, לחץ דם, כדי לפתח יותר, לחץ דם גבוה יותר, לחץ דם גבוה יותר, כדי לפתח יעילות יותר, לחץ דם יציב יותר, וגמישות, כדי לפתח, כדי לפתח מצופה, לחץ דם יציב יותר, כדי לפתח טיפול תרופתיות, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, לחץ דם גבוה יותר, כדי לפתח טיפול תרופתי, 000, 000, כדי לפתח עמידות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 יעיל יותר, 000, 000