Federal-Mogul rozszerza portfolio materiałów do prowadnic i gniazd zaworów oraz tulei turbosprężarki, wspierając produkcję bardziej ekologicznych i wydajnych silników pojazdów użytkowych. Nowe materiały zapewniają lepsze działanie w wyższych temperaturach i szczytowych ciśnieniach w cylindrze, niezbędnych do ograniczenia emisji.

Nowe materiały o wysokiej odporności na zużycie w podwyższonych temperaturach, wykorzystują sprawdzoną przez Federal-Mogul technologię proszków metali (PM). Oznacza to dodatkowe korzyści w postaci większej odporności na korozję i wytrzymałości mechanicznej, zależnie od zastosowania.

– „Coraz bardziej wymagające normy emisji spalin są motorem dla produkcji mocno turbodoładowanych silników o małej pojemności, wyposażonych w zaawansowane układy oczyszczania spalin takie jak filtry cząstek stałych i układ selektywnej redukcji katalitycznej (SCR), które działają pod jeszcze większym obciążeniem niż ich poprzednicy. Konsekwencją zmian był wzrost szczytowego ciśnienia w cylindrach z około 180 do 230 i więcej barów, przy temperaturach zaworów i turbosprężarki mogących przekroczyć 750°C. Zagadnienia geometryczne potrafią być takim samym wyzwaniem jak trybologia. Zwiększone zniekształcenia wokół głowicy cylindra w połączeniu z systemami hamulca zaworu generującymi obciążenia boczne trzonka zaworu lub wyższe temperatury turbosprężarki powodują przemieszczanie się elementów względem siebie.” – wyjaśnia Frank Zwein, global application engineering director z Federal-Mogul, Valve Seats and Guides.

Odpowiadając na te wyzwania, Federal-Mogul wprowadził serię nowoczesnych materiałów prowadnicy zaworu FM-G15 oraz dwa nowe materiały tulei turbosprężarki o nazwach FM-T90A i FM-T82A.

– „Rodzina FM-G15 została stworzona i dopasowana do wymagań zaawansowanych konstrukcji silników pojazdów ciężarowych, współczesnych oraz przyszłych” – tłumaczy Denis Christopherson, dyrektor ds. badań i rozwoju z Federal-Mogul Valve Seats and Guides.

FM-G15 Rodzina zaawansowanych materiałów prowadnicy zaworu

FM-G15A jest stopem charakteryzującym się odpornością na działanie wysokiej temperatury i ograniczonym ścieraniem trzonka zaworu, dzięki połączeniu stałych środków smarnych i stali wysokowęglowej. Pakiet stałych środków smarnych z olejową impregnacją próżniową zmniejsza ryzyko zatarcia trzonka zaworu w aplikacjach charakteryzujących się wysoką temperaturą i obciążeniem bocznym.

FM-G15E podnosi wydajność materiału FM-G15A dzięki odporności na zużycie i doskonałej redukcji tarcia. Taki efekt został osiągnięty dzięki zastosowaniu dużej ilości smaru stałego zamkniętego w mikrostrukturze stali molibdenowej poddanej obróbce cieplnej. Próżniowa impregnacja olejem zapewnia dodatkowe wsparcie trybologiczne. Jest przykładem doskonałego połączenia trwałości i podatności na obróbkę mechaniczną. To połączenie procesów wytwarzania stopu i produkcji zapewnia znacznie lepszą wydajność w porównaniu ze standardowymi materiałami używanymi do produkcji prowadnicy zaworu. FM-G15N oferuje też trwałość i odporność na zużycie w aplikacjach narażonych na działanie wysokich temperatur i nadmierne obciążenie boczne. Matrycę ze stopu stali chromowej cechuje dobre rozmieszczenie stałych środków smarnych i próżniowa impregnacja olejowa, w celu dodatkowej poprawy wydajności ponad poziom oferowany przez żeliwo lub typowe stopy proszku metali.

Pierścień Gniazda Zaworu (VSI) dla wysoko obciążonych aplikacji

Produkowane przez Federal-Mogul pierścienie gniazda zaworu są zbudowane z materiałów wykorzystujących najbardziej zaawansowaną technologię proszków metali PM w celu spełnienia normy emisji spalin Euro 6. Rodzina wysokostopowych materiałów na bazie stali narzędziowej z powodzeniem sprawdziła się w wielu współczesnych konstrukcjach silników.

W odpowiedzi na wymagania przyszłych silników, Federal-Mogul opracował zaawansowane techniki odlewu i obróbki stopów PM. W ten sposób możliwe było uzyskanie dodatkowych korzyści – poprawionej trwałości cząsteczek stopu węglika, lepszej gęstości spiekania oraz rozwoju złożonych mikrostruktur fazowych.

Ostatnie zmiany obejmują także zastosowanie hybrydy stali narzędziowej PM i proszków stali nierdzewnych. Zwiększono przy tym wydajność dodatków w celu uzyskania najwyższego poziomu ochrony przed korozją spowodowaną siarką lub użyciem paliw alternatywnych. Co ważne, wymagana wytrzymałość na ściskanie i odporność na zużycie zostały utrzymane.

Materiały tulei turbosprężarki: FM-T90A i FM-T82A

Nowe, wysokiej jakości materiały Federal-Mogul używane do produkcji tulei turbosprężarki zapewniają wyjątkową odporność na zużycie w podwyższonych temperaturach i silnie korozyjnych warunkach pracy. FM-90A jest stopem spiekanym na bazie kobaltu, zaprojektowanym z myślą o najbardziej wymagających warunkach eksploatacji, temperaturach do 1050 °C oraz środowisku pracy sprzyjającemu korozji i utlenianiu. FM-T90A wyróżnia wyższość nad stopami żelaza w wymagających warunkach eksploatacji, ponieważ materiał wykorzystuje przewagę technologiczną proszku metali, w tym złożone mikrostruktury kompozytu, nieosiągalne w technologii topienia i odlewania. Matryca węglowa z osadami węglika i stałych środków smarnych tworzy odporne na ścieranie i korozję połączenie o wysokiej wytrzymałości przy podwyższonych temperaturach.

FM-T82A jest materiałem kompozytowym na bazie żelaza, o obniżonej zawartości niklu. Charakteryzuje się efektywnością kosztową oraz doskonałymi właściwościami wysokotemperaturowymi w wymagających warunkach. Składający się ze złożonej mikrostruktury austenitu, stopu węglikowego oraz redukujących tarcie cząstek smaru stałego, FM-T82A jest zalecany do pracy w wysokich temperaturach rzędu 1050 °C. Pochodny dobrze rozwiniętego przez Federal-Mogul materiału 8100, oferuje zwiększoną wytrzymałość na wysokie temperatury w porównaniu do stopów ferromagnetycznych, ale zachowuje odporność na utlenianie i rozszerzalność cieplną.

– „Klienci będący producentami pojazdów ciężarowych dostrzegli, że tradycyjnie odlewane materiały nie są już adekwatne do coraz bardziej wymagających warunków pracy nowoczesnych silników o wysokiej wydajności. Nasze doświadczenia z technologią proszków metali pozwoliły nam przygotować się do tego przy użyciu sprawdzonych rozwiązań. Dzięki współpracy z Federal-Mogul, producenci silników mogą sprostać przyszłym wyzwaniom.” – powiedział Olaf Weidlich, dyrektor generalny Federal-Mogul Valve Seats and Guides.

Federal-Mogul zaprezentuje swoją ofertę prowadnic zaworów, gniazd oraz tulei turbosprężarki podczas targów branżowych IAA Commercial Vehicles Show w Hanowerze (23 września – 2 października 2014, pawilon 13, stoisko C28).