Раскрытие кристаллов кремния.

    Под раскрытием понимается осаживание окружающей кристаллы кремния алюминиевой  основы. Данная операция необходима, так  как алюминий в качестве пары скольжения для поршневых колец слишком  мягок и поэтому недостаточно износостоек. Поэтому кристаллы  кремния в последней технологической  операции раскрываются до определенной глубины. Тем самым поршни и поршневые кольца скользят по армированной кристаллами кремния очень твёрдой и, благодаря этому, очень износостойкой рабочей поверхности. Глубина раскрытия (R_pk) составляет, в зависимости от требований к двигателю и применяемого метода раскрытия, от 0,3 до 0,7 мм.

    Различают несколько способов раскрытия кристаллов кремния: раскрытие травлением, раскрытие притирочной пастой и механическое раскрытие с помощью высокопористых хонинговальных брусков. Рассмотрим более подробно последний метод.

    При механическом раскрытии алюминий удаляется  с помощью специально разработанных  высокопористых брусков. Пористый материал со связкой из искусственной смолы содержит абразивные зёрна из благородного корунда (рисунок 9). Бруски для раскрытия, благодаря пористой структуре и эластичности связки, очень мягки и гибки. Благодаря гибкости бруски обладают свойством гнуться под выступающими из стенки цилиндра кристаллами кремния, в то время как алюминий между данными кристаллами снимается. При механическом раскрытии острые края кристаллов кремния дополнительно округляются (рисунок 10,11), что влияет на уменьшение износа поршневых колец. Данный запатентованный метод раскрытия применяется в серийном производстве в качестве стандартного метода раскрытия для ALUSIL и LOKASIL-рабочих поверхностей цилиндров. При помощи данного метода возможно достижение средних глубин раскрытия. Чем глубже должно быть произведено раскрытие, тем выше должно быть давление прижатия брусков для раскрытия. Более высокое давление прижатия уменьшает, однако, стойкость брусков. 

    

    Рисунок 9 – Высокопористые хонинговальные бруски 

    

    

    

    Рисунок 10,11 – Раскрытие кристаллов кремния (слева) и увеличенный фрагмент рабочей поверхности цилиндра (справа)

    Немецкая  фирма MSI Motor Service International предлагает вести процесс раскрытия при следующих параметрах обработки (таблица 2).

Таблица 2 – Рекомендуемые  параметры обработки при механическом раскрытии

Заключение.

    В настоящей работе был подробно рассмотрен процесс хонингования цилиндров алюминиевых ДВС с покрытием. Были рассмотрены основные типы покрытий цилиндров, способы их нанесения на стенки цилиндров. Также была подробно описана сущность процесса хонингования и применяемый в этой операции режущий и вспомогательный инструмент. Были приведены основные параметры обработки в виде таблиц, разработанных фирмой MSI Motor Service International.

    По  результатам работы сделаны следующие  выводы:

1. Наибольшее распространение в двигателестроении получили алюминиево-кремниевые покрытия (ALUSIL, LOKASIL).
2. Процесс создания двигателя предлагает конструктору две альтернативы: изготовление всего блока цилиндров из специального сплава (ALUSIL) или изготовление блока цилиндров из алюминиевого литейного сплава и дальнейшее нанесение покрытия на стенки цилиндра (LOKASIL, никель, нитрид титана).
3. Нанесение покрытий на стенки цилиндров алюминиевых двигателей позволяет существенно увеличить износостойкость цилиндропоршневой группы и, как следствие, ведет к повышению ресурса двигателя.
4. Нанесение покрытий на стенки цилиндров производится двумя основными способами: плазменным напылением и лазерным легированием.
5. Операция обработки цилиндров ДВС с покрытием включает в себя последовательность шагов: нанесение покрытия        хонингование цилиндра       раскрытие кристаллов кремния.
6. Хонингование цилиндров производится с помощью специальных многобрусковых хонинговальных головок, оснащенных алмазными брусками на пластмассовой связке.
7. Раскрытие кристаллов кремния производится с помощью специальных высокопористых хонинговальных брусков из благородного корунда на связке из искусственной смолы.
8. Качество окончательно обработанной поверхности цилиндра определяется двумя факторами: глубиной раскрытия кристаллов кремния и масштабом разрушения кристаллов. При высококачественной обработке масштаб разрушения кристаллов кремния не превышает 5%.

Список  использованных источников.

1. MSI Motor Service International GmbH: Ремонт алюминиевых блоков цилиндров, Германия, 2006. – 100c.