तेल प्रतिधारण और इंजन स्नेहन पर होनिंग सर्फेस फिनिश का प्रभाव

माननीय प्रक्रिया को समझना

होनिंग एक सटीक अपघर्षक मशीनिंग प्रक्रिया है जो बेलनाकार बोरों की ज्यामिति और सतह खत्म को बेहतर बनाती है, जो आमतौर पर इंजन सिलेंडरों का इस्तेमाल करती है। पीसने या बोरिंग के विपरीत, होनिंग बंधुआ अपघर्षक पत्थरों का उपयोग करती है जो सामग्री की एक पतली परत को हटाने के लिए एक साथ घूमती है। परिणाम सिलेंडर की दीवार पर ठीक खरोंच का एक क्रॉसहैच पैटर्न है। यह पैटर्न केवल सजावटी नहीं है; यह एक महत्वपूर्ण कार्यात्मक विशेषता है जो सीधे तेल प्रतिधारण, स्नेहन और अंततः इंजन प्रदर्शन और दीर्घायु को प्रभावित करती है।

होनिंग प्रक्रिया आम तौर पर एक उबाऊ या खुरदरा मशीनिंग चरण का अनुसरण करती है। यह एक नियंत्रित सतह बनावट का उत्पादन करते समय टेंडर, बाहरी-चालूपन और अन्य ज्यामितीय अपूर्णताओं को सही करता है। घर्षण धैर्य आकार, पत्थर के दबाव, धुरी गति और पारस्परिकता दर सभी अंतिम खत्म को प्रभावित करती है। उन्नत आधुनिक honing मशीनें अत्यधिक दोहराए जाने योग्य परिणाम प्राप्त कर सकती हैं, लेकिन ऑपरेटर का कौशल और पैरामीटर के विकल्प आवश्यक बने रहे हैं। इन चरों को समझना तेल प्रतिधारण को अनुकूलित करने और घर्षण को कम करने की दिशा में पहला कदम है।

तेल प्रतिधारण का विज्ञान

एक सिलेंडर बोर में तेल प्रतिधारण सतह की क्षमता का एक कार्य है जो सूक्ष्म घाटियों में स्नेहक को पकड़ने की क्षमता (जिसे "वैल्ले वॉल्यूम" भी कहा जाता है) जबकि पिस्टन के छल्ले को न्यूनतम घर्षण के साथ चोटियों पर सवारी करने की अनुमति देता है। क्रॉसहैच पैटर्न केशिकाओं के एक नेटवर्क के रूप में कार्य करता है जो बोर के साथ तेल को स्टोर और वितरित करता है। पिस्टन के नीचे स्ट्रोक के दौरान, इन घाटियों में तेल फंसे हुए अंगूठी के चेहरे पर घुमाया जाता है, जो अगले चक्र के लिए एक ताजा आपूर्ति प्रदान करता है। यदि सतह बहुत चिकनी है, तो तेल फिल्म कतरनी और छल्ले को तारा कर सकती है, जिससे धातु-से-धातु संपर्क और त्वरित पहनने का नेतृत्व होता है।

कई मापदंडों सतह खत्म करने की मात्रा: रा (औसत खुरदरापन), Rz (औसत अधिकतम ऊंचाई), Rk (कोर खुरदरापन गहराई), Rpk (कम से कम चोटी ऊंचाई), और Rvk (रीव घाटी की गहराई)। Rk परिवार मापदंडों इंजन बोरों के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक हैं क्योंकि वे तेल-पुनराकरण घाटियों से कार्यात्मक असर क्षेत्र को अलग करते हैं। एक ठीक से honed सतह में एक मध्यम Rk होता है जिसमें तेल को पकड़ने के लिए पर्याप्त Rvk होता है, और प्रारंभिक पहनने और अंगूठी घर्षण को कम करने के लिए Rpk होता है। इस संतुलन को प्राप्त करना आधुनिक प्लेटाऊ होनिंग तकनीकों का लक्ष्य है।

पठार होनिंग और इसके फायदे

पारंपरिक honing एक अपेक्षाकृत तेज-छील सतह है कि जल्दी से पहनने के लिए लेकिन शुरू में उच्च घर्षण का कारण बना का उत्पादन किया। पठार honing एक दो कदम प्रक्रिया का उपयोग करके इस पते: पहले एक खुरदरा honing कदम वांछित crosshatch और घाटी संरचना बनाता है, फिर एक ठीक परिष्करण कदम "plateaus" चोटियों से उन्हें चमकाने। परिणाम फ्लैट असर क्षेत्रों (plateaus) और गहरे, तेल भंडारण के लिए जुड़े घाटियों के साथ एक सतह है। पठार honing नाटकीय रूप से तोड़ने में समय कम कर देता है, घर्षण कम कर देता है, और पारंपरिक खत्म करने की तुलना में तेल नियंत्रण में सुधार करता है।

कई उच्च प्रदर्शन और उत्पादन इंजन अब प्लेटौ होनिंग निर्दिष्ट करते हैं। उदाहरण के लिए, प्रमुख OEM को अक्सर 0.2-0.5 μm, 0.2 μm से नीचे Rpk और 0.5-1.5 μm के Rvk की आवश्यकता होती है। डीजल इंजन, उच्च परिचालन दबाव के साथ, आम तौर पर थोड़ा अलग रेंज की मांग करते हैं। सटीक लक्ष्य रिंग पैक डिज़ाइन, तेल चिपचिपाहट और अपेक्षित सेवा की स्थिति पर निर्भर करते हैं। बाद में इंजन बिल्डरों ने अक्सर बिजली और विश्वसनीयता को अधिकतम करने के लिए प्लेटो होनिंग को रोजगार दिया।

मापने सतह बनावट

स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए, इंजीनियर सतह का पता लगाने और खुरदरापन मापदंडों को उत्पन्न करने के लिए प्रोफिलोमीटर का उपयोग करते हैं। ऑप्टिकल इंटरफेरोमेट्री और कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी का उपयोग अधिक विस्तृत 3D विश्लेषण के लिए भी किया जाता है। आईएसओ 4287 और आईएसओ 13565-2 जैसे मानक निर्दिष्ट करते हैं कि ये माप कैसे ली जाती हैं। एक विशिष्ट माप एक असर क्षेत्र वक्र (Abbott-फायरस्टोन वक्र) दिखा सकता है जो विभिन्न गहराई पर सामग्री बनाम शून्य मात्रा के प्रतिशत को प्रकट करता है। यह वक्र तेल प्रतिधारण और पहनने के व्यवहार की भविष्यवाणी के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है।

इंजन स्नेहन और पहनने पर प्रभाव

सतह खत्म सीधे इंजन स्नेहन के तीन प्रमुख पहलुओं को प्रभावित करती है: हाइड्रोडायनामिक फिल्म गठन, सीमा स्नेहन और तेल की खपत। सामान्य परिचालन स्थितियों के तहत, पिस्टन के छल्ले और लाइनर मिश्रित स्नेहन व्यवस्था में काम करते हैं, जहां एक पूर्ण तेल फिल्म और प्रत्यक्ष asperity संपर्क दोनों होता है। घाटियों संपर्क क्षेत्र में तेल की आपूर्ति करते हैं, जबकि प्लेटौस लोड को ले जाते हैं। अपर्याप्त घाटी की मात्रा फिल्म के स्टारवेशन और बढ़ी हुई घर्षण की ओर जाता है, जो गर्मी उत्पन्न करता है और पहनने में तेजी लाती है। अत्यधिक घाटी की मात्रा (ओवरली रफ फिनिश) बहुत अधिक तेल स्टोर करती है, जिसे दहन कक्ष में फेंका जा सकता है और जला दिया जाता है, जिससे तेल की खपत और उत्सर्जन बढ़ जाता है।

अनुसंधान से पता चलता है कि सतह खत्म को अनुकूलित करने से खराब हो गई सतह की तुलना में 5-15% तक घर्षण को कम किया जा सकता है। SAE इंटरनेशनल (2007-01-2673) द्वारा प्रकाशित एक अध्ययन ने प्रदर्शन किया कि प्लेटाऊ होनिंग ने भारी शुल्क वाले डीजल इंजन में स्कफिंग और बेहतर स्थायित्व को कम किया। एक अन्य पेपर (SAE 2014-01-1662) तेल की खपत के साथ सहसंबंधित Rvk, यह पता लगाया कि अपर्याप्त तेल प्रतिधारण के कारण Rvk के साथ सतह में काफी अधिक तेल की खपत थी। ये निष्कर्ष प्रत्येक अनुप्रयोग के लिए सही खत्म चुनने के महत्व को रेखांकित करते हैं।

विभिन्न इंजन प्रकार के लिए डिजाइन विचार

गैसोलीन बनाम डीजल इंजन

गैसोलीन इंजन आमतौर पर उच्च आरपीएम और लाइटर लोड पर चलते हैं, इसलिए थोड़ा पतले खत्म (कम Rk, मध्यम Rvk) कम घर्षण और तेल नियंत्रण को बढ़ावा देता है। डीजल इंजन, उच्च शिखर सिलेंडर दबाव और धीमी पिस्टन गति के साथ, तेल को पोंछे बिना उच्च भार के तहत उपलब्ध होने के लिए गहरी घाटियों (उच्च Rvk) की आवश्यकता होती है। कई आधुनिक डीजल बोर भी प्लाज्मा-ट्रांसफर तार चाप (PTWA) छिड़काव या थर्मल अवरोध कोटिंग का उपयोग करते हैं, लेकिन कोटिंग के बाद होनिंग महत्वपूर्ण बनी हुई है।

उच्च प्रदर्शन और रेसिंग इंजन

रेसिंग इंजन अक्सर बिजली और गति की सीमा को धक्का देते हैं, न्यूनतम घर्षण और अधिकतम विश्वसनीयता की मांग करते हैं। वे अक्सर कम Rpk के साथ बहुत ही बेहतरीन फिनिश का उपयोग करते हैं और ध्यान से अनुकूलित Rvk करते हैं। कुछ बिल्डरों ने Rk के साथ "प्लेटाऊ" खत्म को 0.15-0.3 μm के आसपास और 0.6-1.0 μm के Rvk को रोजगार दिया। हालांकि, रेसर अक्सर कम चिपचिपापन वाले तेलों का उपयोग करते हैं, जिसके लिए अलग-अलग घाटी की मात्रा की आवश्यकता होती है ताकि भुखमरी को रोका जा सके। परीक्षण और अनुभव अंतिम विनिर्देश का मार्गदर्शन करते हैं।

आम माननीय मिटेक और पिटफॉल

एक बार बार बार-बार त्रुटि अंतिम honing कदम के लिए बहुत बढ़िया एक धैर्य का उपयोग कर रही है, जो एक बहुत ही चिकनी बोर का उत्पादन करती है जिसमें पर्याप्त घाटी की मात्रा नहीं होती है। इसके बाद रिंग्स बोर को चमक सकते हैं, जिससे तेल जलना और बिजली की हानि होती है। एक अन्य गलती असंगत क्रॉसहैच कोण है; इष्टतम कोण 30 डिग्री से 60 डिग्री तक पिस्टन स्ट्रोक के सापेक्ष होते हैं, 45 डिग्री आम होने के साथ। बहुत उथले एक कोण तेल पंप को कम कर देता है, जबकि बहुत खड़ी कोण रिंग वियर को बढ़ाता है। इसके अलावा, सतह में एम्बेडेड अपघर्षक कणों को छोड़ने के बाद बोर को पूरी तरह से साफ करने में विफलता, जिससे तेजी से पहनने का कारण होता है।

अनुचित पत्थर के दबाव या अपर्याप्त शीतलक प्रवाह से सतह को नुकसान पहुंचा सकता है या घाटियों को नष्ट कर सकता है। प्रत्येक इंजन प्रकार और सामग्री (कास्ट आयरन, एल्यूमीनियम लाइनर के साथ, या निकासिल-लेपित बोर) को अपनी खुद की होनिंग विधि की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम बोरों को अक्सर हीरे के घर्षण और कम दबाव की आवश्यकता होती है ताकि धब्बा से बचने के लिए।

आधुनिक होस्टिंग टेक्नोलॉजी

हाल के अग्रिमों में एकल-पास की होनिंग (जिसे "ब्रश होनिंग" भी कहा जाता है) शामिल हैं, जहां उपकरण रेडियल रूप से एक स्ट्रोक में विस्तार करता है, और सीएनसी नियंत्रित होनिंग मशीन जो वास्तविक समय में इन-प्रोसेस माप के आधार पर मापदंडों को समायोजित करती हैं। ये सिस्टम निकट-पूर्ण बोर ज्यामिति और सुसंगत सतह बनावट का उत्पादन कर सकते हैं। इसके अतिरिक्त, लेजर सतह की बनावट को सटीक बोर खत्म करने के लिए तैयार माइक्रो-डिंपल्स बनाने के लिए खोजा जा रहा है।

एक अन्य उभरती तकनीक "संरचनात्मक ड्रिलिंग" है जिसमें सीवीडी हीरे के उपकरण हैं जो छेद या खांचे के आदेशित पैटर्न का उत्पादन करते हैं। हालांकि, क्रॉसहैच के साथ पारंपरिक होनिंग अधिकांश आंतरिक दहन इंजनों के लिए सबसे अधिक लागत प्रभावी और सिद्ध विधि बनी हुई है।

निष्कर्ष

तेल प्रतिधारण और इंजन स्नेहन पर सतह खत्म करने का प्रभाव अधिक नहीं हो सकता है। एक अच्छी तरह से निष्पादित honing ऑपरेशन एक ऐसी सतह बनाता है जो घर्षण और पहनने के खिलाफ तेल धारण क्षमता को संतुलित करता है, सीधे इंजन दक्षता, स्थायित्व और उत्सर्जन को प्रभावित करता है। इंजीनियर्स को विशिष्ट मापदंडों पर विचार करना चाहिए: Rk, Rvk, Rpk, crosshatch कोण, और प्लेटाऊ विशेषताओं, सभी इंजन की ऑपरेटिंग स्थितियों और रिंग पैक डिजाइन के अनुरूप हैं। चूंकि उत्सर्जन नियमों और ईंधन अर्थव्यवस्था लक्ष्यों के कारण इंजन की मांग अधिक कठोर हो जाती है, होनिंग सतह खत्म की महारत निर्माताओं और ट्राइबिल्डर के लिए एक महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धी लाभ बनी हुई है।

माप मानकों पर मार्गदर्शन के लिए, परामर्श ISO 13565-2] असर क्षेत्र वक्र परिभाषा के लिए, और उद्योग के मामले के अध्ययन जैसे SAE 2007-01-2673 Paper]]]] के लिए परामर्श करें, पठार पर प्रभाव। इसके अलावा, STLE सतह की बनावट और स्नेहन पर शैक्षिक सामग्री प्रदान करता है। इन सिद्धांतों को लागू करके, इंजन बिल्डर इष्टतम स्नेहन, कम घर्षण और लंबे समय तक चलने वाले प्रदर्शन को प्राप्त कर सकते हैं।