Автомобилисты, интересовавшиеся темой развития двигателей внутреннего сгорания, наслышаны о никасиле и алюсиле. В своё время эти сплавы казались прорывом в моторостроении и новой ветвью развития, но так и не получили поистине массового применения. Несмотря на прочность и ряд других преимуществ относительно традиционных металлов, никасил и алюсил привели к ненадёжности двигателей автомобилей. У этого парадокса есть своё объяснение.
Статья будет полезной? Не забудьте поставить "палец вверх" и подписаться на канал!
Массовый переход производителей на алюминиевые блоки двигателей внутреннего сгорания выявил ряд проблем. Одной из них стала невысокая прочность металла, из-за которой стенки цилиндров подвергались повышенному износу. Поршневые кольца "протирали" алюминий за несколько десятков тысяч километров даже при бережной эксплуатации, поэтому конструкция требовала усиления.
Компромиссом при решении этой проблемы стало использование чугунных гильз. Такой подход позволяет совместить лёгкость и теплопроводность алюминия с прочностью чугуна, который задействован непосредственно в зоне протекания цикла ДВС. Однако, это решение тоже не лишено недостатков, связанных с разницей коэффициента теплового расширения двух металлов и вызывавших необходимость в создании значительного зазора. При слишком высокой тепловой нагрузке в цилиндрах возникали деформации, поэтому конструкторы упёрлись в порог эффективности двигателей.
Создать полностью алюминиевый блок двигателя позволили различные напыления на стенки цилиндров. Первой массово используемой технологией стала Nikasil (Никасил), разработанная компанией Mahle. Сплав Никасила состоит из карбида кремния и никеля, которые наносятся на стенки цилиндров гальваническим способом. Получаемая поверхность твёрже чугуна, обладает меньшим коэффициентом трения и позволяет избежать установки гильз, тем самым, при прочих равных условиях, увеличивая максимальный диаметр цилиндров ДВС.
На первый взгляд Никасил во всём лучше решения с чугунными гильзами, но длительная эксплуатация двигателей с этой технологией выявила существенный недостаток. Сера, содержащаяся в топливе, под воздействием высоких температур вступает в химическую реакцию с покрытием и деформировала его. Никасиловые стенки цилиндров зачастую изнашивались ещё до достижения 100 000 километров пробега, особенно в странах с низкой степенью очистки горючего. Сейчас Никасил сохранил применение в автоспорте, где используют специальное топливо.
На смену никелевому сплаву пришла технология из алюминия и кремния, получившая название Алюсил. В отличие от предшественника, это напыление не подвержено влиянию серы, имеет те же преимущества и значительно дешевле в нанесении. Но и у Алюсила дела пошли не лучшим образом: на некоторых двигателях он проявлял себе неплохо, но, в большинстве случаев, тоже не отличался большим ресурсом.
Одновременно с массовым внедрением Алюсила, многие автопроизводители стали подвергать двигатели повышенной тепловой нагрузке. Прежние рабочие 87°-90° сменились на 105°-110°С, что неизбежно сказывалось на свойстве металлических компонентов мотора. Подобные температуры значительно повысили вероятность появления детонаций, особенно при активном вождении после пробок. Самовоспламенение воздушно-топливной смеси способно быстро разрушить даже чугунный блок, а тонкий слой Алюсила был подвержен этому явлению в разы больше.
Технологию Alusil нельзя назвать провальной, а её негативная репутация во-многом связана со сторонними факторами. Тем не менее, полностью алюминиевые блоки цилиндров фактически стали "одноразовыми", так как не предусматривают возможности гильзовки с установкой ремонтных поршней. Ряд компаний разработал способы восстановления напыления гальваническим способом, но они не получили массового распространения из-за сложности и высокой себестоимости.
Неремонтопригодность двигателей отпугивает многих потребителей, поэтому они делают выбор в пользу проверенных технологий в виде чугунных блоков или хотя бы гильз, установленных с завода.