Улучшение трибологии поверхности отверстий с помощью механико-химического шлифования

Этот «механико-химический» процесс улучшает трибологические свойства ферристых материалов, таких как сталь и чугун, путем шлифования/платообразования с одновременным пропитанием поверхности на наноуровне вольфрамом. Фото: Sunnen

Часто шлифование является одной из заключительных операций обработки для деталей с точными отверстиями, которые должны вмещать сопряженные внутренние компоненты. По словам производителя шлифовального оборудования и абразивов Sunnen, этот процесс устраняет различные неблагоприятные состояния отверстий, включая размер диаметра, конусность, волнистость, косость, радужность, бочкообразную форму, треск от расточки, следы сверления и некруглые отверстия. Он обеспечивает допуски по диаметру отверстия ±0,0002 дюйма, оставляя характерный перекрестный рисунок для удержания смазки.

Двигаясь дальше, Sunnen недавно заключила партнерство со шведской компанией Applied Nano Surfaces (ANS), чтобы предложить технологию ANS Triboconditioning на стандартном CNC-шлифовальном оборудовании Sunnen. Triboconditioning — это процесс, выполняемый после шлифования и очень похожий на операцию шлифования, который может улучшить чистоту поверхности отверстия и герметичность сгорания, снижая трение и износ между сопряженными компонентами.

Это достигается через то, что компании называют «механико-химическим» процессом, предназначенным для улучшения трибологических свойств ферристых материалов (стали и чугуна) путем шлифования/платообразования с одновременным пропитанием поверхности на наноуровне вольфрамом.

Представьте типичную операцию шлифования: вращающийся инструмент (мандрин), оснащенный абразивными камнями, совершает ходы вверх и вниз по отверстию, смазываясь маслом. В процессе инструмент расширяет абразивы для контакта с поверхностью отверстия, позволяя им удалять микроскопические количества материала для приведения отверстия к надлежащему размеру и чистоте.

При Triboconditioning абразивные камни заменяются на отшлифованные и отполированные карбидные «уступы», а масло — на технологическую жидкость, содержащую вольфрам. Давление уступов на поверхность отверстия в сочетании с выделяющимся теплом вызывает пропитание вольфрама из жидкости — химическое введение и связывание — в поверхность основного материала на субмикронном уровне. Поскольку вольфрам пропитана в основной материал, он не подвержен шелушению или отслаиванию, как это может происходить с другими наносимыми износостойкими покрытиями (Triboconditioning — это не процесс покрытия). Кроме того, он лучше устойчив к деградации от растворителей, топлив и смазок. Плюс процесс создает эффект «as-run» на шлифованной платообразной поверхности, сохраняя при этом базовый перекрестный рисунок шлифования.

Одним из приложений, хорошо подходящих для Triboconditioning, являются цилиндры и гильзы автомобильных двигателей, где снижение трения между этими компонентами и поршневыми кольцами означает меньшие потери энергии и снижение выбросов. Кроме того, эффект шлифования служит процессом «обкатки» для цилиндров и гильз, который в противном случае происходил бы после сборки и первого запуска двигателя. Также обработанные детали более совместимы с маслями низкой вязкости, что приводит к лучшей топливной экономичности двигателя без риска отказов, связанных с износом.

Для таких компонентов, как цилиндровые гильзы, процесс создает поверхность «as run» на шлифованном плато, сохраняя базовый перекрестный рисунок шлифования.

Другие применимые автомобильные компоненты для Triboconditioning на шлифовальных станках включают подшипники, направляющие клапанов и шатуны. Процесс также подходит для шестерен и гидравлических сборок, таких как картриджевые клапаны.

Sunnen предлагает обработку Triboconditioning для использования на своих новых шлифовальных станках, но технологию также можно установить на существующие станки, соответствующие требованиям к системам точной подачи и управления, необходимым для создания сил, нужных для процесса.

Но помимо способности обрабатывать внутренние поверхности отверстий, ANS разработала процессы Triboconditioning для наружных поверхностей со сложной геометрией, включая распредвалы, коленвалы и зубья шестерен, используя другие конвенциональные платформы станков.