Технологии нанесения покрытий и модифицирования поверхностных слоев используют композиции на основе металлов, керамик и полимеров и позволяют наносить практически любые твердые материалы, изменять структуру и состав поверхностного слоя конструкционных материалов.
В настоящее время блоки цилиндров изготавливают из чугуна, сплавов алюминия и магния. Последние не получили широкого применения из-за высокой стоимости. Чугунные и многие алюминиевые блоки, как правило, оснащаются гильзами из различных материалов. Этот элемент является самой нагруженной частью двигателя, и даже небольшой износ рабочей поверхности гильзы приводит к значительным потерям как мощности двигателя, так и работоспособности всего агрегата.
Основной целью настоящей работы является исследование технологии создания износостойкого покрытия с низким коэффициентом трения.
В качестве образцов для исследований были взяты фрагмент зеркала гильзы цилиндра, верхнее поршневое кольцо и образец с керамическим покрытием, полученным по технологии МДО.
Испытания проводились на трибометре TRB-S-DE по схеме «образец — палец» с возвратно-поступательным движением в присутствии смазочных материалов (масло 5W-40).
Для испытаний на износ были выбраны следующие параметры исходя из возможностей существующего оборудования:
- движение контртела возвратно-поступательное;
- амплитуда колебаний 20 мм;
- скорость колебаний 0,25 м/с;
- нормальное давление 10 Н;
- общий путь движения контртела 2000 м.
Образцы с керамическим МДОпокрытием имеют цилиндрическую форму. Поэтому на первом этапе была выполнена приработка поверхности контробразца (фрагмента поршневого кольца) с не обработанной МДО-поверхностью испытываемого образца. Присутствие верхнего шероховатого слоя на образце ускорило процесс приработки. Результаты представлены на рисунке 1.
Исходная шероховатость поверхности обоих образцов более 1,5 мкм, и поэтому коэффициент трения при установившемся режиме имеет значение 0,332, что на порядок превосходит все данные из литературных источников. Также это значение коэффициента трения можно объяснить присутствием на поверхности трения макрочастиц из муллитного слоя, которые в начальный период «выкрашиваются» из керамического МДО-покрытия и присутствуют в зоне контакта. В начальный период на протяжении 150–200 с происходил контакт по макронеровностям, затем процесс стабилизировался.