Risoluzione dei guasti dovuti alla fatica dei cuscinetti del motore con materiali a base di argento

Oct 03, 2023

Una delle proprietà più importanti dei cuscinetti del motore è la resistenza alla fatica. Le crepe da fatica iniziano sulla superficie e poi penetrano nel materiale. Tutti gli strati di un materiale per cuscinetti multistrato devono avere una resistenza alla fatica maggiore del carico effettivo applicato al cuscinetto.

Per sopravvivere, i cuscinetti del motore devono funzionare in un regime di film d'olio completamente idrodinamico. Il funzionamento dei cuscinetti nei motori da corsa altamente caricati è caratterizzato da un film d'olio ultrasottile e da frequenti contatti diretti tra le superfici del cuscinetto e del perno. Senza gli adeguati giochi d'olio e la giusta viscosità dell'olio, i cuscinetti possono guastarsi a causa della carenza di olio e del possibile grippaggio. Anche la fatica del materiale dei cuscinetti può causare il cedimento dei cuscinetti. La fatica si verifica quando i materiali dei cuscinetti sono sovraccarichi. Gli odierni motori OE e da corsa personalizzati producono più potenza che mai. Richiedono materiali di supporto in grado di sopportare un carico maggiore grazie alla popolare turbocompressione e supercarica. A causa dell'aumento del carico sui cuscinetti, lo spessore del film d'olio potrebbe essere insufficiente per impedire il contatto metallo con metallo tra le superfici del cuscinetto e del perno. Un'altra sfida dei motori altamente caricati è l'insufficiente rigidità degli alberi motore e degli alloggiamenti. Gli alberi a gomiti si piegano sotto carico. Le loro superfici del perno diventano non parallele alle superfici dei cuscinetti. Ciò provoca la rottura locale della lubrificazione idrodinamica e l'usura dei bordi. Il sovraccarico dei cuscinetti può causare la rottura dei materiali stratificati e la separazione dalle rispettive parti posteriori in acciaio. Le particelle separate del materiale del cuscinetto interrompono la pellicola d'olio tanto necessaria, causando danni sia alle superfici del cuscinetto che a quelle del perno dell'albero motore.

La soluzione a questo problema è costruire cuscinetti più robusti da utilizzare in questi motori da corsa ad alta potenza, in particolare motori da corsa diesel (applicazioni Diesel Performance per Powerstroke, Cummins e Duramax, applicazioni Sport Compact per BMW, Audi e Toyota Supra, solo per citarne alcuni) e motori a combustibile alcolico ad alto rapporto di compressione (Sprint Car) che producono alta pressione nei cilindri.

I cuscinetti King hanno fatto un passo avanti e hanno affrontato la necessità di cuscinetti più resistenti per resistere a pressioni di combustione più elevate e maggiore potenza. Uno dei materiali più resistenti sviluppati da King sono i cuscinetti della serie SV (non rivestiti) / GPC (rivestiti). La serie SV di King è costituita da un'esclusiva struttura trimetallica in grado di sopportare il 30% di carico in più rispetto a qualsiasi altro cuscinetto disponibile sul mercato. SV presenta uno speciale retro in acciaio ad alta resistenza, un secondo strato in bronzo ad alto contenuto di stagno e senza piombo (sviluppato appositamente per capacità di carico estreme) e un rivestimento in matrice argentata elettrolitica che funge da strato antifrizione.

Il materiale GPC viene creato applicando un rivestimento nanopolimerico K-340 dalla formulazione esclusiva sulla parte superiore della struttura SV senza spessore aggiuntivo. Rivestimento K-340 che fornisce eccellenti proprietà antifrizione (conformabilità, incorporabilità e resistenza al grippaggio). Il K-340 è un rivestimento resistente, che offre eccezionale resistenza all'usura, tenacità e resistenza alla fatica. È stato creato per l'applicazione su substrati relativamente duri: bronzo, leghe di alluminio, rivestimento sputter e rivestimento King Silver. La durezza del rivestimento è di circa 46 HV, ovvero più dura della maggior parte delle leghe per cuscinetti in alluminio. Il rivestimento è in grado di funzionare con carichi fino a 17.400 psi (120 MPa) nei motori diesel a iniezione diretta, nei motori a benzina turbocompressi e nei motori con carburante alcolico.

Come altri rivestimenti King, il rivestimento GPC protegge dalla carenza di petrolio e dal contatto metallo-metallo.

Il design e i materiali esclusivi dei cuscinetti King GPC consentono loro di funzionare in condizioni di lubrificazione mista (parzialmente idrodinamica) e con capacità di carico estremamente elevata, garantendo allo stesso tempo un'eccellente conformabilità.