Хон цилиндров и сила трения в двигателе или как остановить износ

• Не навредит ли металлокерамика хону?
• Что лучше растачивать двигатель или обработать RVS составом?

Под износом двигателя надо понимать в первую очередь - его цилиндры. Много говорится о факторах, влияющих на ее степень. Однако в первую очередь зависит от материала, из которого изготовлен блок цилиндров.
 

Хонингование цилиндров делается в два этапа абразивным материалом. В результате на стенках образуются риски - так называемый хоновый рисунок, при этом мелкие риски  имеют размер в доли микрон и визуально их не увидишь,

и крупные риски по размеру,  достигающие десятки микрон, которые мы визуально и наблюдаем в цилиндре.

Шероховатость, созданная хоном,  задерживает масло на стенках цилиндра, что способствует снижению трения. Однако не все так просто.

При холодном запуске происходит сухое трение. В этот короткий промежуток времени ее сила достаточно велика, и сравнимы с пробегом в 500 км.

По мере поступления масла в каналы на деталях образуется масляная пленка. При этом ее толщина  зависит от высоты шероховатости, и скорости вращения коленчатого вала. Чем меньше скорость, тем меньше толщина. В такие моменты она закрывает только маленькие неровности. В то время как большие риски продолжают сталкиваться друг с другом и изнашиваться. При увеличении скорости растет подъемная сила, и масло поднимается и закрывает верхние риски. В такие моменты трение снижается. Для сравнения: чем быстрее движется катер, тем больше выталкивающая сила воды и меньше сила сопротивления.

Именно по этой причине в пробках, на малых оборотах, и в момент резкого старта  с места происходит наибольшее изнашивание мотора.

Итак, как влияет образование металлокерамики на хон.

Если риски  имеют правильную форму, то в узких местах его масло, благодаря силе поверхностного натяжения поднимается над ними. Там, где они широкие масло втягивается внутрь. В этом случае эффекта снижения трения не будет.

Металлокерамический слой образуется только в местах мелких неровностей, в то время, как крупные выступы остаются выше этого слоя и не изменяются.

Как видно на рисунке

При прохождении через  верхнюю и нижнюю мертвые точки, происходит  так называемое «ёрзание»  поршня, за счет смены направления его движения  и при этом  складывается картина, при котором высота масляной пленки мала и не покрывает вершины рисок. Именно здесь и происходит наибольший  слом вершин. Пленка в этих местах рвется. По сути,  происходит разрушение поверхностей деталей, которые находятся без  смазки. Верхние слои сопряженных деталей пластически деформируются, возникает местное схватывание с разрушением и отделением  частиц металла и налипание их на поверхности сопрягаемых деталей. Такой износ называют изнашивание схватыванием. Температура здесь достигает 900C и выше, при таких температурах масло теряет свои свойства, присадки, содержащиеся в базовом масле, разлагаются. Абразивные частицы и продукты разложения попадают в масло и продолжают изнашивать стенки цилиндров - это называется абразивным износом.

В этих местах и создается слой металлокерамики.  Минералы, входящие в состав RVS размалываются выступами микрорельефа, выделяется достаточное количество энергии для прохождения процессов микросваривания и микросхватывания. Начинается реакция замещения с образованием новых кристаллов и небольшого слоя металлокерамики. В ходе дальнейшей приработки частицы РВС размалываются до размера элементарных частиц, имеющих определенную структуру и форму (микрочешуйки). Эта особая форма позволяет очистить микрорельеф поверхности от продуктов  разложения, что не может сделать ни одна из промывок масляной системы. После очистки происходит плотная нагартовка частиц РВС в углубления контактируемых поверхностей. В каждой точке соприкосновения поверхностей электромагнитные микрополя выстраивают микрочастицы РВС в определенном порядке. В результате начинается реакция замещения атомов Mg в кристаллических решетках микрочастиц РВС на атомы Fe поверхностного и подповерхностного слоев металла контактируемой поверхности. Так образуется металлокерамический защитный слой, толщина которого пропорциональна количеству частиц, нагартованных в микроуглублениях рельефа и энергии, выделяемой при контакте. Данный слой саморегулирующийся. Если есть энергия при трении и контакте, то слой растет. В результате компенсируются зазоры, снижается выделение энергии - прекращается реакция замещения - прекращается дальнейший рост. Именно по этой причине производители масла не добавляют RVS в свои масла - РВС составы не требуют постоянного присутствия в масле.

В средней части, где масляная пленка поднимается над вершинами рисок, слома не происходит и создание слоя маловероятно.

В случае же, если микрорельефа на цилиндрах совсем не осталось, или как говорят, образовалось зеркало, то создаваемый защитный слой уплотнит сопряжение цилиндр-кольцо.

Новый слой обладает пластичностью до 50 кгс/см2, что позволяет противостоять изнашиванию, при котором сила трения в двигателе минимальны и  коэффициент ее составляет 0,003-0,007

Такие результаты обработки РВС составом позволяют проехать без масла до 300 км. без нанесения урона  схватыванием!

Кроме того, в результате воздействия значительных удельных давлений и больших скоростей трущихся деталей происходит тепловое изнашивание деталей. Выделяющееся тепло размягчает металл и разрушает поверхности в результате оплавления и переноса металла с поверхностей сопряженных деталей.

Твердость поверхностей с металлокерамикой может достигать 63-70 HRC, а температура его разрушения 1575-1600C. Новый слой является диэлектриком и огнеупором, стоек к коррозии, что позволяет ему противостоять как тепловому изнашиванию двигателя, так и окислительному изнашиванию, которое возникает вследствие воздействия кислорода, который, так или иначе, попадает вместе с атмосферным воздухом.