От состояния поршневых колец напрямую зависит работоспособность автомобиля: расход масла и топлива, а также пусковые свойства двигателя, токсичность выхлопных газов и другие эксплуатационные показатели. Следовательно, поршневые кольца можно отнести к наиболее важным деталям двигателя. О том, какие требования предъявляются к поршневым кольцам, мы и расскажем в статье «Зачем хромируют поршневые кольца?».
Какие задачи в автомобильном двигателе выполняют поршневые кольца.
1. Поршневые кольца должны свести к минимуму проникновение газов.
2. От нагретого горячими газами поршня отвод тепла в более холодную зону цилиндра. Плохая теплопередача приводит к тому, что поршень перегревается, его заклинивает в цилиндре.
3. С помощью поршневых колец происходит процесс управления смазывания сопрягаемых деталей.
Эти задачи решает комплект из трех поршневых колец. Это верхнее компрессионное кольцо, среднее компрессионно-маслосъемное кольцо и нижнее маслосъемное кольцо. Очень важно, чтобы при любом скоростном режиме двигателя кольца полноценно выполняли свою задачу. Условия, в которых они работают, легкими не назовешь. Кольца должны исправно работать и при переменных силах давления и трения, и при больших тепловых потоках, и в агрессивной химической среде.
Верхние компрессионные кольца.
Верхнему компрессионному кольцу при работе двигателя приходится особенно тяжело. Основная часть давления газа приходится на него. А приближаясь к верхней мертвой точки компрессионное кольцо, неизбежно испытывает недостаток смазки. Возникает так называемый режим полусухого трения, который способен вызвать преждевременный износ трущихся деталей. Вот поэтому используют для производства верхнего компрессионного кольца высокопрочный чугун. Его легируют никелем, хромом и молибденом. Таким образом, он приобретает свойства стали. Для приобретения свойств, устойчивых к износу как у стали, применяют большое количество хрома. Стоимость изделия при этом заметно дорожает. Используют их обычно в наиболее форсированных двигателях.
Средние компрессионно-маслосъемные кольца.
Такие кольца двигателя работают в менее тяжелых условиях. Для них обычно не требуются специальные высокопрочные материалы. Чаще всего для таких колец применяют серый легированный чугун с пластинчатым графитом. Серый чугун обладает высокой износостойкостью даже без специальных покрытий. Правда, можно встретить также средние кольца с покрытием. В форсированных двигателях, включая дизели, применяют хромовое или, иногда, молибденовое покрытие.
Нижние маслосъемные кольца.
Нижнее маслосъемное кольцо служит для того, чтобы снять масло с поверхности цилиндра и затем сбросить его в картер. При изготовлении таких колец нередко используют хромовое покрытие. При этом хромируют или только рабочие гребешки кольца, или всю наружную поверхность. Иногда даже покрывают канавку. Этим уменьшают трение пружины и улучшают равномерность давления кольца на стенку цилиндра
Пористое хромирование.
Цель хромирования мы уяснили. Однако надо сказать, что хром обладает низкой «смачиваемостью» смазочными маслами. По этой причине хромированные детали, которые работают в тяжелых условиях, иногда «заедают». Примером трущейся пары, работающей при большой нагрузке и затрудненном снабжении смазкой, может служить цилиндр и поршневые кольца двигателя внутреннего сгорания. При хромировании цилиндра или колеи получают хорошие результаты по уменьшению износа. Однако очень трудно обеспечить их хорошую смазку. Смазка при высокой температуре разжижается и начинает стекать с хрома. Для улучшения смазки хромированных поверхностей их покрывают густой сеткой трещин. В порах таких трещин хорошо удерживается смазочное масло. Если после хромирования деталь обработать на аноде в том же хромировочном электролите, то трещины становятся гуще. Образуется пористый слой хрома. Многолетние наблюдения и специальные исследования хода приработки поршневых колец с пористым хромированием показали, что за время обкатки пористый слой стирается полностью. Вывод напрашивается сам собой: пористый слой нужен лишь для обеспечения трущихся деталей маслом на время их приработки. При таких условиях пара кольцо - цилиндр может устойчиво работать даже при небольшом количестве масла. Масло будет удерживаться поверхностью практически непористого хрома. Дело в идеально хорошей притирке пористого хрома. Механическая обработка обычного непористого хрома не даст такого результата. Для поршневых колец толщина покрытия равна приблизительно 120 мкм. Во время приработки за счет срабатывания пористой части хромового покрытия поверхность потеряет около 70мкм по диаметру. В паре цилиндр - поршневое кольцо благодаря наличию у кольца замка автоматически убирается образовавшийся зазор. Применять пористое хромирование можно лишь на сопряженных парах, у которых имеется устройство для автоматической либо ручной выборки образующегося при приработке зазора. Не смотря на то, что пористость хрома сохраняется только на время приработки, выполняется главная задача – обеспечение идеальной приработки. Вот мы и выяснили, зачем хромируют поршневые кольца.
