کاربرد سرامیک در روغن موتور

[ganjineh]

تکنولوژی متالوسرامیک برای نخستین بار توسط دانشمندان هوا فضای شوروی سابقبه جهانیان معرفی شد. این تکنولوژی پس از فروپاشی شوروی وارد دنیای صنعت وبه خصوص صنعت خودروسازی شد.


روغن موتور


مبنای این تکنولوژی کاهش اصطکاک و استهلاک در راستای بالا بردن راندمانمکانیکی دستگاه های صنعتی و جلوگیری از اتلاف نیرو است. ولی چگونه؟
بیایید سری به درون موتور یک اتومبیل بزنیم. همه ما می دانیم که دیوارهسیلندرها با رینگ های کمپرسی پیستون به شدت در تماس است. این تماس، اصطکاکزیادی را به وجود می آورد که با کاهش راندمان مکانیکی موتور همراه است.ولی از طرفی اگر این اصطکاک وجود نداشته باشد تراکم یا کمپرسی محفظهاحتراق از قسمت دیواره سیلندر فرار خواهد کرد. بدیهی است که این امر موجبکاهش شدیدتر راندمان حجمی و حتی خاموش شدن موتور خواهد شد. پس چاره چیست؟
بیایید اندکی دقیقتر شویم. در محیط مادی هر گونه حرکتی با اصطکاک همراهاست. اصطکاک نه تنها در دیواره سیلندرها که در لابه لای چرخ دنده هایگیربکس و دیفرانسیل، در قسمت تماس میل بادامک و سوپاپ و در بسیاری ازقسمتهای موتور دیده می شود.
حال این سؤال مطرح می شود که آیا می توان اصطکاک موجود در سیلندرها و سایرقسمتها را بدون از دست دادن تراکم موتور از بین برد؟ آیا می توان بدون لقکردن چرخ دنده ها، اصطکاک موجود در بین آنها را به حداقل رساند؟ این جاستکه متالو سرامیک وارد میدان می شود!
چندی بیش کمپانی یاماها در یکی از مدل های خود برای ساخت سیلندرهای موتوربجای چدن از سرامیک استفاده کرد. نتیجه کار به طرز حیرت انگیزی رضایت بخشبود. ولی سرامیک ماده ای بسیار گرانبها است و فراگیر شدن آن نیاز به گذرزمان و ارایه روشهای جدید برای تولید ارزانتر دارد. Ceramic Coating عبارتاست از تکنولوژی روکش کردن فلزات با لایه ای نازک از سرامیک مخصوص.
تاکنون در بسیاری از موارد دیده شده که فلزات و سطوحی که در حال کارکرداصطکاک زیادی را باعث می شوند، با لایه ای از سرامیک پوشیده شده اند. ولیاین روش را نمی توان با متالو سرامیک یکسان دانست. زیرا
۱) این لایه سرامیکی بسیار گران قیمت است.
۲) برای این کار باید موتور یا دستگاه مورد نظر را متوقف کرده، قطعات آنرا از هم باز کرد و پس از انجام عملیات پوشش با سرامیک دوباره آن رامونتاژ کرد. شاید این عمل در مورد اتومبیل کار ساده ای باشد ولی در مورددستگاه های غول پیکر صنعتی فرآیند پیچیده تری دارد. باز و بسته کردن یکدستگاه غول پیکر که به عنوان مثال در خط تولید یک اتومبیل فعال است دست کمبه۳ یا۴ روز زمان نیاز دارد که این کار برابر است با خواباندن یا shutdown خط تولید و خلاصه هزاران و حتی میلیونها دلار ضرر مالی.
۳) لایه سرامیکی کمی ترد و شکننده است و تنش های وارد برقطعات ممکن است باعث خرد شدن این لایه شود.
ولی در متالو سرامیک قضیه اندکی متفاوت است. برای درک این موضوع باید سریبه دنیای نوظهور نانو تکنولوژی بزنیم.یک روغن موتور بسیار مرغوب مانند APISL یا SM را در نظر بگیرید که درون آن با ذرات بسیار ریز سرامیک اشباع شدهاست. این ذرات با قطر نانو بقدری ریز هستند که قادرند از هر نوع فیلتریعبور کنند. وقتی روغن در قسمتهای مختلف موتور سیر می کند این ذرات راهمراه خود به آن قسمتها می برد.
اگر بر روی یک کاغذ یا یک دیوار صاف دست بکشید تصور خواهید کرد که کاملاًصاف است. در صورتی که اگر با میکروسکوپ به آن بنگرید تعداد زیادی پستی وبلندی مشاهده خواهید کرد.
دیواره سیلندر نیز چنین وضعیتی دارد. یعنی در نگاه اول بقدری صیقلی و صافاست که همانند آینه تصاویر را انعکاس می دهد، ولی این سطح نیز پر است ازنقاط برجسته و فرو رفته. دمای قسمت نوک تیز این برآمدگی ها گاه به۱۰۰۰درجه سانتیگراد می رسد. اگر چه دمای کارکرد روغن ممکن است بین۹۰ تا۱۵۰درجه سانتیگراد باشد ولی اگر بخواهیم به صورت نقطه ای به این مسئله نگاهکنیم، همین نقطه های کوچک به مرور باعث خراب شدن روغن می شوند.
متالو سرامیک در اینجا عرض اندام می کند. ذرات سرامیکی معلق در روغن زمانیفعال می شوند که در یک نقطه سایش و دمای زیادی وجود داشته باشد. این ذراتپس از رسیدن به این نقاط، با دریافت دمای موجود در این نقاط به صورت اتمبه اتم به این پستی و بلندی ها پیوند می خورند و مانند بتونه پستی و بلندیها را پر می کنند. تفاوت لایه متالو سرامیک با لایه سرامیک معمولی در ایناست که سرامیک معمولی مانند رنگ روی سطوح کشیده می شود، در صورتی که ذراتمتالو سرامیک در ابعاد نانو با مولکولهای فلز پیوند می خورند و تقریباًمادام العمر بر روی سطوح باقی می مانند. از طرفی سرامیک معمولی با اینکهاز سختی بالایی برخوردار است در عین حال شکننده است و این همان نقطه قوتمتالو سرامیک است، چرا که سختی متالو سرامیک۱۰ برابر فولاد و اصطکاک آن۶برابر کمتر از آینه است. به بیانی ساده تر در صورت استفاده از اینتکنولوژی تمامی سطوح موتور که روی یکدیگر ساییده می شوند با لایه ای بسیارنازک، کاملاًَ مستحکم و صاف پوشیده می شوند.
در کل، این امر موجبات پر شدن خطوط میکروسکوپی سیلندر و افزایش کمپرسموتور را فراهم می کند. در ضمن براثر از بین رفتن اصطکاک بین سیلندر وپیستون راندمان مکانیکی موتور افزایش می یابد. در این حالت موتور راحت ترکارکرده و سریعتر دور بر می دارد، صداها و لرزش اضافی موتور به حداقل میرسد، سایش قطعاتی مانند میل بادامک و رینگ پیستون ها و مهمتر از همه مصرفسوخت موتور از۱۰ تا۲۵ درصد (بسته به شرایط کارکرد موتور) کاهش می یابد.
یکی دیگر از ویژگی های این دستاورد تعمیر موتور بدون نیاز به باز کردنقطعات است. در مواقعی مانند خط افتادگی بر روی دیواره سیلندر باید موتوررا باز کرده و با تراش دادن دیواره سیلندر و استفاده از رینگ پیستونبزرگتر این مشکل را برطرف کرد که این امر با اتلاف وقت و هزینه همراه است.در صورتی که از این تکنولوژی استفاده شود می توان بدون باز کردن موتور وفقط با افزودن این ماده به روغن موتور شرایط موتور را به حالت عادی بازگرداند.








گردآوری: روزبه رجیبون
ماهنامه نفت پارس