Z materiałami przyszłości
Specjaliści z zakresu inżynierii materiałowej pracują na bieżąco nad nowymi materiałami pozwalającymi na lepsze funkcjonowanie silników samochodowych i współpracującego z nimi osprzętu. Szczególną uwagę poświęcają oni przy tym ich pracy w skrajnych warunkach, przede wszystkim w zakresie wysokich ciśnień oraz skrajnie wysokich temperatur. Nowe rozwiązania materiałowe dotyczą m.in. gniazd zaworowych i prowadnic, a także tulei wykorzystywanych w turbosprężarkach.
Trwałe prowadnice
Jednym z nowych stopów charakteryzujących się wysoką odpornością na działanie wysokich temperatur, jest mieszanina stali wysokowęglowej i środków smarnych. Może on być z powodzeniem wykorzystywany przy produkcji prowadnic zaworowych, które są wyjątkowo podatne na odkształcenia termiczne oraz duże obciążenia boczne w kontakcie ze spalinami (chodzi tu głównie o zawory wydechowe). Poza odpornością na wysokie temperatury, materiał ten zapewnia również trwałość i podatność na obróbkę mechaniczną. Właściwości te zostały osiągnięte (ujmując oczywiście rzecz w największym skrócie) dzięki zastosowaniu dużej ilości smaru stałego, zamkniętego w mikrostrukturze stali molibdenowej. Jest ona przy tym poddana obróbce cieplnej, a następnie „zaimpregnowana” próżniowo olejem. Dzięki tej ostatniej materiał uzyskuje o wiele lepsze właściwości od żelaza, czy innych używanych dotąd typowych stopów metali.
Wysokostopowe na gniazda
Nieco inne materiały mogą już wkrótce być powszechnie stosowane w produkcji pierścieni gniazd zaworów. W tym przypadku chodzi o wysokostopowe materiały, które powstały w oparciu o tzw. stal narzędziową. Dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii ich odlewu i obróbki, zwiększona została m.in. gęstość spiekania i trwałość poszczególnych cząsteczek stopu węglika. Na tym jednak nie koniec. Inżynierowie materiałowi pracują już bowiem nad tworzeniem materiałów łączących proszki stali nierdzewnych, ze wspomnianą już wyżej stalą narzędziową. Jakie mogą one mieć praktyczne zastosowanie? Odpowiedź jest prosta: dodatek w postaci proszków stali nierdzewnych, przyczyni się z całą pewnością do uzyskania wysokiego poziomu ochrony przed korozją, agresywnym oddziaływaniem związków siarki oraz stosowaniem paliw alternatywnych. Ponadto wytworzony materiał będzie charakteryzował się zwiększoną odpornością na ściskanie i co za tym idzie zużycie mechaniczne.
Kompozyty w turbosprężarkach
Największą różnorodność materiałową znajdziemy w opracowaniach dotyczących produkcji tulei turbosprężarek. Nic w tym dziwnego, w nowoczesnych konstrukcjach mogą one bowiem pracować w skrajnie wysokich temperaturach, dochodzących często do nawet 800 st. C. Jednym z takich bardzo wytrzymałych materiałów już używanych do produkcji tulei turbosprężarek, jest węglik spiekany na bazie kobaltu. Dzięki temu może on być stosowany w najbardziej niesprzyjających warunkach eksploatacji, m.in. środowiskach przyspieszających oddziaływanie korozji, a przede wszystkim podczas wysokich temperatur sięgających nawet ponad 1.000 st. C. Stop węglika spiekanego z kobaltem przewyższa zatem pod każdym względem właściwości powszechnie dotąd stosowanych stopów żelaza. Odmianą przedstawionego powyżej nowatorskiego stopu, jest materiał kompozytowy stworzony na bazie żelaza. Jego struktura jest bardzo złożona: wśród najważniejszych elementów składowych są m.in. stop węglikowy, austenit (czyli roztwór stały węgla lub innych pierwiastków w żelazie) oraz cząstki smaru stałego. Podobnie jak stop omówiony powyżej, materiał ten sprawdza się w bardzo wysokich temperaturach – również przewyższających 1.000 st. C. Jego dodatkową zaletą jest odporność na utlenianie oraz rozszerzalność cieplną.
Gdzie stosowane?
Nowe materiały i stopy znajdą lub już są z powodzeniem stosowane we wszystkich rodzajach pojazdów. W szczególności sprawdzają się one w przypadku wysilonych, turbodoładowanych silników o małej pojemności, wyposażonych ponadto w układy oczyszczania spalin (m.in. filtry cząstek stałych oraz układy katalityczne SCR). Cechą wspólną tych wszystkich jednostek jest praca pod bardzo wysokim obciążeniem, co bezpośrednio wpływa na przyspieszone zużycie poszczególnych podzespołów.