Łożyska ślizgowe MAHLE: trwałe i wytrzymałe

Wielu renomowanych producentów silników opracowuje i testuje swoje silniki we współpracy z MAHLE, aby skorzystać z naszego olbrzymiego doświadczenia w zakresie łożysk ślizgowych. Te łożyska można spotkać np. na wałkach dźwigienek zaworowych, wałkach rozrządu, korbowodach, wałach korbowych czy wałkach wyrównoważających w silnikach spalinowych. MAHLE ciągle doskonali materiały i technologie produkcji, produkując panewki łożyskowe i tarcze oporowe o średnicy od 27 do 140 mm oraz tuleje łożyskowe niedzielone o wymiarze od 6 do 105 mm. Oczywiście z najwyższą jakością, także na rynek wtórny.

Nasze łożyska ślizgowe spełniają najwyższe wymagania

Rozwój silników spalinowych nie stoi w miejscu i coraz bardziej rośnie ich moc jednostkowa. W silnikach wysokoprężnych występują dzisiaj ciśnienia zapłonu znacznie powyżej 200 bar. W łożyskach silników wysokoprężnych z wtryskiem bezpośrednim występują naciski powierzchniowe do 120 N/mm²2 Równocześnie maleją ich wielkości – i tym samym wymiary łożysk. Ponadto w nowych konstrukcjach silników coraz większemu wydłużeniu ulegają terminy wymiany oleju. A ponieważ łożyska muszą wiązać nawet najmniejsze pozostałości ścieranego materiału z oleju silnikowego, stanowi to dla nich dodatkowe obciążenie. Oczywistym jest, że przekracza to możliwości typowych dotychczasowych materiałów. Nowoczesne silniki wymagają łożysk z materiałów o znacznie wyższej odporności zmęczeniowej i mniejszej ścieralności, zwłaszcza w zakresie tarcia półpłynnego. Równocześnie muszą one gwarantować dobrą odporność na korozję nawet w wysokiej temperaturze.

Materiał łożysk ślizgowych

Materiały: dla bezpieczeństwa osób, silnika i środowiska – tylko to, co najlepsze

Wytrzymałość, dobre zamocowanie, dobre właściwości biegowe – te wymagania są sprzeczne ze sobą w zakresie materiałowym. Rozwiązaniem są wielowarstwowe łożyska, działające na zasadzie podziału pracy.

Z zasady istnieją trzy rodzaje łożysk: łożyska lite z jednego metalu, łożyska dwuskładnikowe z dwóch materiałów i łożyska trzyskładnikowe, w których jak sama nazwa wskazuje połączone są trzy różne metale. Łożyska z kilku materiałów składają się prawie zawsze ze stalowej panewki nośnej o wysokiej wytrzymałości, powlekanej kilkoma materiałami łożyskowymi. Materiały są tak dobrane, aby ich pozytywne właściwości uzupełniały się i były optymalnie dostosowane do konkretnego zastosowania. Kluczową rolę odgrywa więc opracowywanie materiałów. Ponadto wszystkie właściwości łożyska zależą też od struktury i grubości warstw metalu. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu firma MAHLE dysponuje całym szeregiem wysokiej jakości stopów, na przykład stopów aluminium i brązu.


Łożyska lite
Wykonane w całości z metalu łożyskowego, składającego się ze specjalnych stopów.


Łożyska dwuskładnikowe
Stalowa panewka nośna jest powlekana warstwą pośrednią i warstwą metalu łożyskowego – do silników o niskim i średnim obciążeniu.


Łożyska trójskładnikowe
Składają się z panewki nośnej, warstwy bieżnej, warstwy blokującej, i warstwy ślizgowej (wykonanej jako łożysko sputteringowe ze specjalną powłoką) – stosowane np. w silnikach z dużym ciśnieniem turbodoładowania.


Bardzo wytrzymałe – łożysko sputteringowe

W mocnych silnikach z zapłonem samoczynnym i iskrowym od kilku lat stosowane są łożyska sputteringowe. Co jednak oznacza pojęcie „sputteringowe”?

W procesie sputteringu panewki, składające się ze stalowego wspornika, warstwy bieżnej i warstwy zaporowej, są wkładane do maszyny sputteringowej z wytworzoną próżnią. Tam metodą rozpylania katodowego na panewki nanoszony jest materiał warstwy ślizgowej. Dzięki temu na panewkach łożyskowych powstaje warstwa ślizgowa o ekstremalnej twardości i dużej odporności na zużycie.

1 Katoda
2 Doprowadzenie argonu (gazu plazmowego)
3 Przepływ jonów
4 Atomowy przepływ materiału (dyspersja)
5 Plazma
6 Panewki łożyskowe
7 Pompa próżniowa
8 Zasilanie elektryczne

W zbiorniku próżniowym, wypełnionym niewielką ilością gazu szlachetnego, znajdują się trzy elementy: dodatnio naładowana anoda, ujemnie naładowana katoda z warstwą metalu oraz łożysko trójskładnikowe, które ma zostać poddane procesowi sputteringowania. Pomiędzy katodą i anodą przykładane jest wysokie napięcie. Elektrony są odrywane od katody i przyspieszane do anody, powodując przy tym jonizację atomów gazu szlachetnego. Naładowane przez to dodatnio atomy gazu szlachetnego poruszają się do katody i wybijają tam atomy z warstwy metalu, otaczającego katodę. Powoduje to również wyzwolenie elektronów wtórnych, które jonizują coraz więcej atomów gazu szlachetnego. W ten sposób powstaje mieszanina wolnych elektronów, dodatnich jonów oraz neutralnych części gazu szlachetnego, czyli tzw. stacjonarna plazma. Neutralne atomy, wybite z warstwy metalu na katodzie ulegają kondensacji na warstwie bieżnej łożyska w postaci cienkiej, bardzo wytrzymałej powłoki metalowej. Dzięki niewielkim wymiarom ziarna tak powstała warstwa ma bardzo dużą twardość, wysoką granicę rozciągania i doskonałą odporność na ścieranie.

Ekstremalna twardość powłoki sputteringowej nie pozwala na wchłanianie zanieczyszczeń z oleju silnikowego. Dlatego sputteringowa panewka łożyskowa jest zawsze łączona z bardziej miękkim łożyskiem trójskładnikowym. Zatrzymuje ono cząstki brudu w galwanizowanej warstwie bieżnej, unieszkodliwiając je tym samym dla silnika. Aby wyróżnić sputteringowaną połówkę łożyska, jest ona opisywana przez MAHLE od tyłu słowem „SPUTTER”. Zapewnia to prawidłowy montaż, gdyż odpowiednia pozycja montażowa sputteringowanej panewki łożyskowej ma decydujące znaczenie dla niezawodnego działania i żywotności łożyska.

Łożyska sputteringowe MAHLE z oznakowaniem

Prace badawczo-rozwojowe dla warsztatów: aby umożliwić montaż niezawodnych produktów również w przyszłości

Innowacyjny projekt: powłoka polimerowa

Nie całkiem nowe, ale absolutnie nowoczesne są panewki łożyskowe i tarcze oporowe z powłoką polimerową – są one 15 razy bardziej odporne na ścieranie od wariantów bez takiej powłoki. Z powłoki polimerowej korzystają zwłaszcza nowe przedsięwzięcia w kierunku redukcji emisji CO2, takie jak hybrydyzacja, systemy start-stop czy wytaczanie samochodu przy wyłączonym silniku i turbodoładowanie. Polimery zapobiegają bowiem wysokiemu zużyciu wewnątrz silnika, powiązanemu z tymi technologiami.

Warstwa polimeru zawiera jednorodnie rozmieszczone cząstki metali, ustawione w kierunku pracy. Taki rodzaj powłoki jest nanoszony przez MAHLE na podłoże aluminiowe, odlewane lub spiekane stopy brązu oraz na sputteringowane warstwy aluminium i cyny. Wynikiem są panewki łożyskowe i tarcze oporowe, mogące współpracować z mniejszymi pompami oleju i olejami silnikowymi o niższej lepkości.

+

Panewki łożyskowe z powłoką polimerową