Новый высокопрочный алюминиевый сплав для изготовления поршней автомобильных дизельных двигателей

Federal-Mogul Powertrain, подразделение корпорации Federal-Mogul Holdings Corporation, объявило о создании нового алюминиевого сплава для поршней дизельных двигателей. Новый сплав получил название DuraForm-G91.

Испытания показали, что деталь, изготовленная из нового сплава, служит от трех до пяти раз дольше компонентов из литейных материалов, применяемых для современных высоконагруженных дизельных двигателей. Более высокая прочность нового материала позволяет выдерживать повышенные механические нагрузки, что дает возможность для увеличения удельной мощности и эффективности двигателей.

Улучшенные характеристики сплава позволили уменьшить высоту и вес поршня. Результатом уменьшения веса деталей, совершающих возвратно-поступательные движения, и размеров и веса блока цилиндров стало сокращение выбросов CO2. «Это пример того, как новые разработки Federal-Mogul Powertrain помогают нашим заказчикам делать каждое новое поколение двигателей более компактным, легким и экологичным, что выгодно отличает их от предыдущих моделей, — отметил Жан Мария Оливетти, технический директор Federal-Mogul Powertrain. — Наши специалисты по материалам постоянно расширяют технологические возможности в данном направлении индустрии, а это еще раз подтверждает нашу нацеленность на разработку новых передовых концепций как для алюминиевых, так и для стальных поршней дизельных двигателей, а также на обеспечение решений, которые идеально соответствуют самым разнообразным требованиям наших заказчиков».

Сплав DuraForm-G91 обеспечивает увеличенную усталостную прочность, особенно при высоких температурах, характерных для работы поршней высоконагруженных дизельных двигателей. «Усовершенствованная кремниевая и интерметаллическая морфология формирует микроструктуру с увеличенной стойкостью к сложным термомеханическим нагрузкам, и одновременно демонстрирует требуемые термофизические свойства, например коэффициент теплового расширения, плотность и теплопроводность», — объясняет д-р Франк Т. Х. Дерненберг, директор по технологиям, Global Pistons, Federal-Mogul Powertrain.

DuraForm-G91 был разрaбoтан с использованием современных методов проведения испытаний, которые позволяют сократить время оценки качества опытных образцов перед началом серийного производства. «Мы применяли специально разработанные методы ускоренных базовых испытаний в двигателях в сочетании со стендовыми испытаниями, имитирующими работу деталей в реальном двигателе, — сказал Роман Моргенштерн, специалист по разработке и исследованию материалов, Global Pistons, Federal-Mogul Powertrain. — Во время стендовых испытаний с имитацией условий работы в реальном двигателе оценивалась термомеханическая выносливость (TMF) при высокоцикличных механических нагрузках (HCMF) — что непосредственно отражает критические условия работы, которым подвергаются поршни в дизельном двигателе».

Как при испытании в двигателях, так и при испытаниях TMF-HCMF сплав DuraForm-G91 показал увеличение усталостного ресурса в 3– 5 раз по сравнению с существующими литейными сплавами.

Во время изотермического испытания с высокоцикличными механическими нагрузками при температуре выше 350 °C увеличение ресурса было еще значительнее — более чем в 8 раз.

Дополнительные испытания двигателей показали износостойкость, аналогичную износостойкости лучших современных алюминиево-кремниевых материалов для поршней. Интенсивные эксперименты, связанные с разработкой технологии литья, позволили добиться стабильно высокой однородности сплава и оптимизировать параметры литья. После того как внутренние испытания были практически завершены, первые образцы поршней были отправлены на оценку заказчикам. Эта технология может применяться при изготовлении поршней для дизельных двигателей легкой и тяжелой коммерческой техники.

«Технологические лаборатории Federal-Mogul Powertrain разработали технологию производства и методы моторных и стендовых испытаний, соответствующие мировым стандартам (комплексное испытание TMF-HCMF), — подчеркнул Моргенштерн. — И это позволяет нам быстрее и глубже изучить процессы, что, в свою очередь, дает возможность быстрее разработать более эффективный сплав».