Dopasowane do potrzeb klientów technologie produkcji tłoków aluminiowych i stalowych pozwalają ograniczyć emisję spalin oraz zmniejszyć zużycie paliwa.

Jak produkuje się tłoki?

Federal-Mogul Holdings Corporation Powertrain Division opracował szereg technologii produkcji tłoków, które wspierają producentów silników pojazdów ciężarowych w dalszym ograniczaniu zużycia paliwa oraz spełnieniu wymogów normy emisji Euro 6. Zaawansowana architektura tłoka, procesy produkcyjne, materiały oraz obróbka podnoszące trwałość i redukujące tarcie znalazły zastosowanie zarówno w tłokach stalowych jak i aluminiowych. W ten sposób powstała bezkonkurencyjna oferta produktów.

– „Wyższe szczytowe ciśnienia w cylindrze (PCPs), stosowane dla poprawy wydajności spalania, są osiągalne wyłącznie dzięki technologicznej ewolucji produkcji tłoka, która zapewnia trwałość rozwiązań przy wzroście obciążeń termicznych i mechanicznych. Poza bardziej wydajnym spalaniem, nasze tłoki przyczyniają się do dalszego ograniczenia zużycia paliwa oraz emisji CO2 dzięki redukcji tarcia." – tłumaczy dyrektor Norbert Schneider, Piston Application Engineering, Federal-Mogul Corporation.

Tłoki produkowane ze stali lub aluminium, każde z nich napotykają na inne wyzwania, co ma związek z indywidualnymi właściwościami. Aluminium jest lżejsze i lepiej przewodzi ciepło. Wyższa wytrzymałość stali jest zaletą w obliczu bardzo wysokiego ciśnienia w cylindrze. Przy rozmiarze tłoka do 120mm, lepszym wyborem jest aluminium. Z kolei stal jest przyjętym rozwiązaniem w pojazdach ciężarowych, przy rozmiarach otworu cylindra 130 mm i więcej. Stopniowo wzmacnia się trend w kierunku wykorzystywania tłoków stalowych także dla średnich wielkości otworu cylindra, zwłaszcza przy ciśnieniach przekraczających 210-220 barów.

– „Pomimo, że jesteśmy największym na świecie dostawcą tłoków stalowych do pojazdów ciężarowych, szereg naszych technologii tłoków aluminiowych pozwala oferować klientom większy wybór produktów dla ciśnienia szczytowego w cylindrze poniżej około 220 barów” – mówi Arnd Baberg, główny inżynier w Piston Product Engineering.

Technologia tłoków aluminiowych

Federal-Mogul zwiększył wydajność tłoków aluminiowych dzięki poprawie chłodzenia w rozbudowanej architekturze, która obejmuje chłodzoną olejem galerię zlokalizowaną bliżej rejonów najwyższych temperatur niż jakikolwiek tłok konwencjonalny. Stało się to możliwe dzięki supernowoczesnym technikom badań ultradźwiękowych 2D, które zapewniają wysoką jakość odlewu każdego tłoka.
Trwałość komory spalania zlokalizowanej w denku tłoka silnika wysokoprężnego często warunkuje maksymalne temperatury i bezpieczne ciśnienia. Istnieje bowiem ryzyko pęknięć zmęczeniowych krawędzi i podstawy komory, mających początek na wolnych cząsteczkach krzemu w aluminium. Opatentowany przez Federal-Mogul proces DuraBowl, wykorzystuje kontrolowane, ponowne przetopienie krawędzi denka i/lub podstawy komory w denku tłoka w celu zwiększenia ziarnistości krzemu do zaledwie jednej dziesiątej jego pierwotnej wielkości, co znacznie poprawia trwałość zmęczeniową odlewu tłoka.

Chcąc poprawić wydajność silnika wysokoprężnego, Federal-Mogul opracował powłokę EcoTough Diesel, zmniejszającą tarcie pomiędzy płaszczem tłoka a cylindrem do 13 proc. w porównaniu do konwencjonalnych powłok grafitowych. EcoTough® Diesel wykorzystuje stałe środki smarne i bazę polimerową wzmocnioną włóknem węglowym w celu zapewnienia niższego tarcia oraz lepszej ochrony przed zużyciem.

Technologia tłoka stalowego

Testowane pod ciśnieniem szczytowym do 300 barów, tłoki Federal-Mogul Monosteel korzystają z najnowszych osiągnięć firmy w zakresie techniki zgrzewania tarciowego, która wpływa na poprawę wydajności chłodzenia i ograniczenie wagi. Federal-Mogul wyprodukował ponad 8 milionów tłoków Monosteel od momentu ich premiery w 2003 roku. Aktualnie firma nadal udoskonala tę technologię, dostarczając optymalne rozwiązania dla najbardziej wymagających zastosowań.

Wysokie obciążenia sworznia tłokowego w nowoczesnych silnikach wysokoprężnych pojazdów ciężarowych powodują, że niemal wszystkie tłoki wymagają bardzo precyzyjnego przygotowania otworu sworznia. Federal-Mogul opracował unikalny proces obróbki przy użyciu bardzo precyzyjnej elektrodrążarki (High Precision Electro-Erosion Machining (HPEEM), usuwającej dokładną ilość materiału, a tym samym precyzyjnie formującej otwór sworznia tłokowego. To oznacza lepszą nośność i niezawodność.
Tłoki stalowe używają powłoki EcoTough Diesel. Tej samej, która ogranicza tarcie tłoków aluminiowych. Dodatkowo, Federal-Mogul opracował powłokę ochronną komory spalania w denku tłoka, która zawiera nanodiamenty w warstwie chromu, by odbijać ciepło i ograniczać tworzenie się osadów i stopniowe niszczenie krawędzi denka.

Federal-Mogul zaprezentuje swoją ofertę tłoków podczas targów branżowych IAA Commercial Vehicles Show w Hanowerze w dniach 23 września – 2 października 2014 r. Pawilon 13, stoisko C28.