Témata
Reklama

Zvyšování výkonů motoru tvorbou povlaku žárovým nástřikem

Snížení hmotnosti vozidla a ztrát třením v pohonném agregátu může pomoci při zlepšování celkové účinnosti vozidla, což je jeden z důvodů, proč mnoho výrobců přešlo na bloky motoru z hliníkové slitiny namísto tradiční litiny. Primární výhodou hliníku je nižší hmotnost. Typické hliníkové slitiny nemají sice obdobné vlastnosti z hlediska opotřebení jako litina, přesto mnoho automobilek věnovalo spoustu času hledání konstrukčních řešení pro odstranění tribologických nedostatků, které se dostavily s hliníkovými bloky válců.

Klasické řešení spočívalo v opatření povrchu válců hliníkového bloku litinovým povlakem. Obecně vzato toto řešení může vykompenzovat špatné tribologické charakteristiky hliníku. Při používání litinových povlaků však vyvstávají otazníky ohledně zapracování vložky do bloku, její hmotnosti a nejistého styku vložky s blokem. Největší nevýhodou litinových vložek jsou jejich termodynamické vlastnosti a styk vložek s hliníkem. Sporným bodem není jen tepelná vodivost, ale i tepelná kapacita, která může ztěžovat schopnost zachovat účinnost pístu a teplotu povrchu válce pro optimální spalování. K další degradaci může docházet tím, že styk mezi vložkou a materiálem bloku není ideální a z izolačních bodů mezi vložkou a blokem vzniknou na povrchu válců horká místa, která mohou způsobovat předzážehové události. I když vložku zasuneme do materiálu bloku ideálním způsobem, mohou tepelná vodivost a tepelná kapacita vést k výkonům motoru, které nebudou zcela optimální.

Reklama
Reklama
Systém SmartSpray Comau umožňuje zhotovit hliníkový blok motoru jako efektivní monolitickou konstrukci řízeným nanášením roztavených kovových částic žárovým nástřikem.

Žárový povlak jako řešení

Novým řešením výše popsaných tribologických problémů je povlakování hliníkového vnitřku válců řízeným nanášením roztavených kovových částic žárovým nástřikem technologií Plasma Transferred Wire Arc (PTWA). Systém SmartSpray Comau umožňuje zhotovit hliníkový blok motoru jako efektivní monolitickou konstrukci, která se vyznačuje nejen nižší výslednou hmotností motoru, ale také vyšší životností s menší energetickou spotřebou. Systém je dostupný v mnoha konfiguracích.

Kritickým krokem úspěšného zhotovení žárově stříkaného povlaku je příprava substrátu povrchu. Existuje mnoho běžně dostupných technik přípravy povrchu, které se značně liší z hlediska pevnosti styku, snadnosti aplikace i nákladů. U hliníkových bloků se nejčastěji používá proud vody a mechanické zdrsnění. Oba postupy jednoznačně prokázaly vysokou pevnost spoje.

Je nutno si uvědomit, že pro všechny aplikace vývrtů u motoru jsou požadovány spoje s co nejvyšší pevností. V závislosti na přípravném postupu u výrobce se pevnost spoje ustálila historicky na 35–70 MPa, i když obecně vzato stačí pevnost o něco vyšší než 25 MPa. Použitím mechanického zdrsnění ve standardních vyvrtávacích strojích či centrech, což je velmi známý postup u výrobců motorů, si tito výrobci dokážou zajistit skvělou přípravu povrchu za velmi nízkých pořizovacích i výrobních nákladů.

Implementace žárového stříkání do výrobní linky

Konfigurace výrobního postupu představuje klíčovou proměnnou i při zavádění řešení pro tvorbu povlaku žárovým nástřikem, protože si výrobci musejí ujasnit, zda je lepší postavit novou výrobní linku, nebo repasovat tu stávající. Implementace v závodě vystavěném na zelené louce přináší pochopitelně výhody co do flexibility a optimální integrace, zatímco u brownfieldu musí výrobce zařadit systém žárového nástřiku do stávající výrobní linky. V takovém případě doporučuje Comau konfiguraci zahrnující jemné vyvrtání, přípravu povrchu, tvorbu povlaku a dokončení hrubým honováním.

Na pomoc výrobcům při uváženém balancování výrobních cílů, kdy se klade důraz zejména na relativně významnou jednoduchost, výkonnost motoru a výši celkových investic, byl systém SmartSpray Comau vyprojektován tak, aby vyšel vstříc výrobním prioritám a dal se snadno integrovat do stávajících postupů. Důvod, proč lze odzkoušenou technologii žárového nástřiku od firmy Comau tak snadno implementovat i do linky s vysokými výrobními objemy, spočívá v tom, že se v podstatě jenom nahradí jeden proces druhým. Povlakovaným blokem se odstraní další investice a postupy nezbytné pro vkládání litinových vložek do hliníkového odlitku, což optimalizuje licí postupy a zvyšuje efektivnost dodavatelů odlitků. A současně je výrobní postup motoru s hliníkovým blokem povlakovaným technologií PTWA stejný až po dokončovací vrtací operace. Namísto dokončovacího vrtání je povrch válce zdrsněn a nastříkán tenkou vrstvou roztavené oceli 0,1–0,15 mm (konečná tloušťka). Po nástřiku postup pokračuje jako předtím závěrečnými dokončovacími úkony.

Technologii Plasma Transferred Wire Arc představila firma Comau poprvé na veletrhu EMO 2015.

Inovace, která zvyšuje výkon motorů

Ať už při sestavování nové či přestavování stávající výrobní linky představují povrchy válců s žárově nastříkaným povlakem nosné řešení při pokročilé výrobě motorů z lehké slitiny. Mezi četné výhody technologie PTWA patří i to, že válce s plazmově naneseným povlakem mají delší životnost než válce bez takového povlaku a úpravou lze zajistit snížení hmotnosti o až 0,5 kg na válec podle geometrie motoru. Z hlediska termodynamiky a tribologie přináší technologie PTWA snížení hluků, vibrací, klepání a tření a zlepšuje výkony včetně menších tepelných ztrát, emisí a spotřeby. A protože lze snadno povlakovat povrchy válců od průměru 70 mm a výše, nové modely motorů se mohou lehce zařadit do výrobních linek s minimální modifikací pracovišť PTWA. A navíc sesazení s novým blokem nemusí vyžadovat tolik seřizování.

Comau

Paulo Rosa

daniele.zibetti@bm.com

www.comau.com

Reklama
Související články
Lasery + Optika v průmyslu

Lasery i optické přístroje jsou součástí stále většího počtu průmyslových aplikací, a to v oblasti zpracování kovových i nekovových materiálů. První ročník konference zabývající se právě problematikou využití laseru v průmyslu v České republice uspořádala společnost Lascam pro vedoucí technology, vedoucí výrobních úseků, vyšší management a ředitele výrobních podniků – klíčové osoby, které rozhodují o strategii firmy a zavádění inovací do výrobních procesů.

Automatizace není odpovědí na všechny otázky

Primárním cílem zavádění automatizace a robotizace je nejen zajistit více času, jak jsme si řekli v minulém díle, ale jejím účelem je také usnadnit lidstvu složité a zdraví škodlivé úkoly. Automatizace se nasazuje v oblastech stereotypní a nebezpečné práce. Motivací firem může být i škálovatelnost, maximalizace zisku a v neposlední řadě nižší počet lidských selhání. Tento díl našeho seriálu Fenomén automatizace se zamýšlí nad tím, proč, kde a jak automatizovat, a dalšími otázkami.

Bezobslužná výroba forem rychle a přesně

Požadavky na výrobce nástrojů pro vstřikování plastových dílců rostou kontinuálně, současně se zvyšuje tlak na ceny ze zemí s nízkými mzdami. Pro výrobu těchto nástrojů jsou proto vyžadovány obráběcí stroje, které jsou vysoce produktivní i velmi přesné, aby bylo možné snížit náklady na opravu zmetků a rychle splnit přání zákazníků. Kromě toho musí "ladit" podpora ze strany výrobce stroje.

Související články
Strojírenské podniky v době pandemie

Pandemie koronaviru uzavřela hranice naší republiky a zahraniční pracovníci se nedostanou do zaměstnání. Řada domácích zaměstnanců musela nastoupit do karantény. Mnoho českých strojírenských podniků se tak dostalo do nemalých problémů. Firma Grumant hledala recept, jak se takovým problémům vyhnout nebo alespoň minimalizovat jejich následky.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Dokonale přilnavý povrch v kontinuálním provozu

Polský výrobce brzdového obložení Lumag se obrátil na firmu Rösler s požadavkem na vytvoření povrchu, který zajistí optimální přilnavost pro navazující proces lepení. Výsledkem je komplexní řešení pro odmašťování a omílání nosičů brzdového obložení propojené s vysekávacím lisem.

Plnění požadavků na čistotu ve výrobě

Firma Rosler vyvinula pro výrobce systémů škrticích a výfukových klapek kompletní systém automatizovaného obrábění. Tento systém pokrývá operace od převzetí obrobku po třískovém obrábění přes proces surf finishingu a jemného čištění, nanesení kódu datové matice až po zabalení dílů do KLT obalů a jejich přesun do stohovacích kontejnerů.

Stroj na středění klikových hřídelí

Je všeobecně známo, že kliková hřídel je jednou z nejkritičtějších součástek motoru s vnitřním spalováním a jedním z nejsložitějších a nejkomplexnějších dílů z hlediska obrábění. Potřeba přesného vyvážení klikové hřídele, která je rozhodujícím faktorem pro celkovou účinnost motoru, se stala ještě důležitější, jelikož výrobci automobilů usilují o snižování emisí CO2 prostřednictvím lepšího výkonu motoru a strategií spočívajících v odlehčování. Díky různým vylepšením, kterých se v průběhu let dosáhlo v procesech kování a odlévání, už mají neopracované komponenty klikové hřídele téměř požadovaný tvar s mnohem menším množstvím přebývajícího materiálu. To znamená, že na konečné klikové hřídeli je třeba obrábět méně částí. Přináší to s sebou také zvýšenou potřebu přesného vyvážení se zmenšenou velikostí protizávaží, které se při vytváření těžiště často provádí.

Dokonalé povrchy řezných nástrojů

Leštění řezných hran nástrojů je čím dál žádanějším procesem v oblasti strojírenství. Stalo se již zřejmým faktem, že stav řezných hran má obrovský vliv na životnost nástroje a řeznou charakteristiku. Existuje dnes zajímavá alternativa dobře známým procesům, jako je broušení nebo tryskání. Je to úprava řezných hran pomocí vlečného omílání.

Jedna a jedna je více než dvě

Kuřimský výrobce kuličkových šroubů KSK Precise Motion (dříve Kuličkové šrouby Kuřim) a, výrobce kapotáží a teleskopických krytů – vyškovská společnost Hestego a brněnský Ideal-Trade Service dodávající technologické celky a chemikálie pro povrchové úpravy a kompresory pro stlačený vzduch – tyto tři společnosti patří do jednoho koncernu.

Výroba ocelových modelů a forem

V oblasti výroby modelů pro slévárny mají dosud používané materiály vrstvené dřevo, umělá hmota a hliník stále větší konkurenci v oceli. Ocelové modely se vyznačují vynikající přesnosti a odolností proti otěru, avšak vyžadují použití odpovídajících robustních obráběcích strojů. Středně velký výrobce modelů v Sauerlandu je v této oblasti už řadu let aktivní jako průkopník. Zde je zpráva o zkušenostech po zakoupení pětiosého HSC obráběcího centra Röders RXU1200 DSH na podzim roku 2012.

Vodorovné vyvrtávačky v praxi, zastavení šesté

Jak bezesporu každý výrobce ví, zkušenosti jeho zákazníků jsou tím nejcennějším podnětem, kterých se mu po uvedení produktu na trh dostává. Nezkreslené reference z provozu a servisu pak přinášejí objektivní informace pro další potenciální zákazníky. Kdo jiný by tedy měl o kvalitě firmy vědět více než ten, kdo její produkty vyzkoušel? To je cesta k publikované formě článků, kterou MM Průmyslové spektrum na trhu českých technických periodik zastává. Jedním z výrobců, jehož zákazníky již delší dobu systematicky navštěvujeme, je společnost Fermat.

Názorové fórum odborníků

V tomto vydání MM Průmyslového spektra se věnujeme mimo jiné tématu obráběcích strojů. Proto jsme s anketní otázkou oslovili zástupce výrobců a dovozců v této komoditě.
Čas jsou peníze. Každá minuta prostoje výrobního zařízení je nežádoucí, proto se dnes vedle vysoké produktivity u strojů očekává také jejich vysoká spolehlivost.

Od konstrukce strojů po parkovací věže

Mezi starší generací strojařů pravděpodobně není nikoho, kdo by neznal původem škodováka Josefa Bernarda z Jičína. Tento strojírenský nadšenec příští rok oslaví své sedmdesátiny. Před třiceti lety po odchodu z místního Agrostroje položil základy společnosti Vapos, která dává perspektivní práci patnácti desítkám lidí z Jičína a blízkého okolí.

Pod dvou letech opět na EMO do Hannoveru

Od 16. do 21. září 2019 se uskuteční 22. ročník největšího světového veletrhu zpracování kovů EMO. Megaakce se koná opět v Německu, které je po Číně a USA třetím největším trhem obráběcích strojů na světě. Veletrhu se účastní téměř 2 100 vystavovatelů ze 47 zemí světa. Z České republiky se očekává účast 28 firem na ploše necelých 1 700 m2. Na minulý veletrh v roce 2017 přijelo do Hannoveru z České republiky přes 2 200 odborníků.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit