Rullo camme nitruro di silicio

Il sistema di rulli a camme in ceramica nitruro di silicio è composto da tre componenti: un rullo a camme in nitruro di silicio, un lobo a camme in acciaio e un perno in acciaio. L'aumento delle pressioni di esercizio dei cilindri e delle pressioni di iniezione del carburante è stato richiesto a seguito dell'esigenza di motori diesel più efficienti e di normative più severe sulle emissioni. Queste situazioni aumentano le sollecitazioni di contatto nei componenti critici, che possono causare usura, irrigidimento, microwelding e, infine, guasti ai componenti. Per affrontare questi problemi, sono necessarie diverse scelte materiali. Il nitruro di silicio ha caratteristiche tribologica e fisiche uniche (bassa massa accoppiata con alta resistenza e resistenza all'affaticamento da contatto) che consentono di essere utilizzato in applicazioni che coinvolgono elevate sollecitazioni di contatto.

Caratteristiche dei rulli per camme Si3N4

◆ Il perno in acciaio è molto più duro dell'equivalente perno in bronzo del sistema metallico, rendendolo più resistente all'usura causata da lubrificante impuro e altri detriti.

◆ Il nitruro di silicio è una buona coppia triboologica con acciaio. Sia in condizioni di lubrificazione allagate che affamate, nitruro di silicio e acciaio mostrano un attrito basso e costante.

3. L'usura sull'ID dei rulli di nitruro di silicio è di circa un fattore da tre a dieci in meno rispetto a quello dei rulli metallici comparabili.

◆ Il rullo in ceramica al nitruro di silicio ruota facilmente a causa della minima usura e attrito del perno al contatto del rullo di nitruro di silicio ceramico, nonché del peso leggero del nitruro di silicio (60% più leggero del metallo) e del conseguente basso momento di inerzia rotazionale. Ciò abbassa o elimina significativamente lo scivolamento e lo scorrimento sul lobo della camma, rimuovendo così una delle principali fonti di affaticamento e usura del contatto in un sistema di rulli a camme metallica.

◆ Il nitruro di silicio ha una maggiore resilienza alla fatica da contatto rispetto agli acciai portanti (vedi figura sotto). Di conseguenza, i rulli in nitruro di silicio possono resistere a maggiori pressioni di contatto senza pitting o spalling. Ciò rimuove un altro potenziale punto di guasto nei sistemi metallici.

◆ L'usura dell'adesivo dovrebbe essere trascurabile o assente con i contatti in acciaio al nitruro di silicio, rimuovendo un'altra causa di usura e affaticamento da contatto nel sistema di rulli a camme metallica. A causa del cambiamento di contatto con materiali diversi, gli studi indicano che quando viene utilizzato un rullo ceramico altamente lucido, l'usura della camma metallica viene ridotta nonostante un aumento dello stress da contatto.

◆ Il profilo della corona di un rullo a camme in nitruro di silicio dovrebbe essere sufficientemente ampio da tenere il contatto della linea lontano dai bordi del rullo di ceramica. Le sollecitazioni di contatto saranno generalmente maggiori in un sistema di nitruro di silicio che in acciaio per lo stesso profilo acciaio-acciaio, anche se un profilo ceramico ottimizzato può mitigare questo.

Scheda tecnica materiale

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