Résoudre les défaillances de fatigue des roulements de moteur avec des matériaux à base d'argent

Oct 03, 2023

L'une des propriétés les plus importantes des roulements de moteur est la résistance à la fatigue. Les fissures de fatigue commencent en surface puis pénètrent dans le matériau. Toutes les couches d'un matériau de roulement multicouche doivent avoir une résistance à la fatigue supérieure à la charge réelle appliquée au roulement.

Les roulements du moteur doivent fonctionner dans un régime de film d'huile entièrement hydrodynamique pour survivre. Le fonctionnement des roulements dans les moteurs de course fortement chargés est caractérisé par un film d'huile ultra-mince et un contact direct fréquent entre les surfaces des roulements et des tourillons. Sans les jeux d'huile et la viscosité de l'huile appropriés, les roulements peuvent tomber en panne en raison d'un manque d'huile et d'un grippage éventuel. La fatigue du matériau des roulements peut également entraîner la défaillance des roulements. La fatigue se produit lorsque les matériaux de roulement sont surchargés. Les moteurs de course d'origine et sur mesure d'aujourd'hui produisent plus de puissance que jamais. Ils nécessitent des matériaux de roulement qui peuvent supporter plus de charge en raison de la suralimentation et de la suralimentation populaires. En raison de l'augmentation de la charge des roulements, l'épaisseur du film d'huile peut être insuffisante pour empêcher le contact métal sur métal entre les surfaces du roulement et du tourillon. Un autre défi des moteurs fortement chargés est la rigidité insuffisante de leurs vilebrequins et carters. Les vilebrequins se plient sous la charge. Leurs surfaces de tourillon deviennent non parallèles aux surfaces d'appui. Cela provoque une rupture locale de la lubrification hydrodynamique et une usure des arêtes. Une surcharge des roulements peut provoquer la fissuration des matériaux en couches et leur séparation de leurs dos en acier respectifs. Les particules de matériau de roulement séparées perturbent le film d'huile indispensable, endommageant à la fois les surfaces de roulement et de tourillon de vilebrequin.

La solution à ce problème consiste à construire des roulements plus solides à utiliser dans ces moteurs de course à haute puissance, en particulier les moteurs de course diesel (applications Diesel Performance pour Powerstroke, Cummins & Duramax, applications Sport Compact pour BMW, Audi & Toyota Supra, pour n'en nommer que quelques-uns) et moteurs à carburant à alcool à taux de compression élevé (Sprint Car) qui produisent une pression élevée dans les cylindres.

Les roulements King se sont intensifiés et ont répondu au besoin de roulements plus solides pour résister à des pressions de combustion plus élevées et à une puissance accrue. L'un des matériaux les plus solides développés par King est les roulements de la série SV (non revêtus) / GPC (revêtus). La série SV de King se compose d'une construction tri-métal unique qui peut supporter 30 % de charge en plus que tout autre roulement disponible sur le marché. Le SV est doté d'un dos en acier spécial à haute résistance, d'une deuxième couche de bronze à haute teneur en étain et sans plomb (spécialement développée pour une capacité de charge extrême) et d'une couche de matrice en argent électrolytique qui sert de couche antifriction.

Le matériau GPC est créé en appliquant un revêtement nano-polymère K-340 formulé unique sur la construction SV sans épaisseur supplémentaire. Revêtement K-340 offrant d'excellentes propriétés antifriction (conformabilité, incorporation et résistance au grippage). Le K-340 est un revêtement solide, offrant une résistance à l'usure, une ténacité et une résistance à la fatigue exceptionnelles. Il a été créé pour être appliqué sur des substrats relativement durs : bronze, alliages d'aluminium, superposition de pulvérisation et superposition d'argent King. La dureté du revêtement est d'environ 46 HV, ce qui est plus dur que la plupart des alliages d'aluminium pour roulements. Le revêtement est capable de fonctionner sous des charges allant jusqu'à 17 400 psi (120 MPa) dans les moteurs diesel à injection directe, les moteurs à essence turbocompressés et les moteurs à alcool.

Comme les autres revêtements King, le revêtement GPC protège contre le manque d'huile et le contact métal sur métal.

La conception et les matériaux uniques des roulements King GPC leur permettent de fonctionner dans des conditions de lubrification mixte (partiellement hydrodynamique) et une capacité de charge extrêmement élevée tout en offrant une excellente conformabilité.