آيا مي توانيد تصور كنيد، خودرويي بخريد كه دهها سال به تعويض روغن نياز نداشته باشد؟ اينكار صرفاً با بالا بردن راندمان موتور و كاهش اصطكاك اجزاي موتور
خودرو امكان پذير خواهد بود. يكي از روشهايي كه براي كاهش اصطكاك دستگاههاي صنعتي استفاده مي گردد، تكنولوژي متالوسراميك مي باشد. مبناي اين تكنولوژي استفاده از ذرات بسيار ريز سراميكي در روغن موتور در جهت كاهش اصطكاك و استهلاك قطعات در راستاي بالا بردن راندمان مكانيكي دستگاه هاي صنعتي و جلوگيري از اتلاف نيرو مي باشد. تكنولوژي متالوسراميك براي نخستين بار توسط دانشمندان هوا فضاي شوروي سابق به جهانيان معرفي شد. اين تكنولوژي پس از فروپاشي اتحاد جماهير شوروي وارد دنياي صنعت گرديد، به خصوص صنعت خودروسازي.
همانطور كه مي دانيم ديواره سيلندرها با رينگهاي كمپرسي پيستون به شدت در تماس است. اين تماس، اصطكاك زيادي را به وجود مي آورد كه با كاهش راندمان مكانيكي موتور همراه است ولي از طرفي اگر اين اصطكاك وجود نداشته باشد، تراكم محفظه احتراق از قسمت ديواره سيلندر فرار خواهد كرد. بديهي است كه اين امر موجب كاهش شديد راندمان حجمي و حتي خاموش شدن موتور خواهد شد. پس بايد براي جلوگيري از اين معضل چاره اي انديشيد. در محيط مادي و براي هر گونه ماده يا حركتي، اصطكاك موجود است. اصطكاك نه تنها در ديواره سيلندرها، بلكه در لابه لاي چرخ دنده هاي گيربكس و ديفرانسيل، در قسمت تماس ميل بادامك و سوپاپ و در بسياري از قسمتهاي موتور ديده مي شود.
حال اين سؤال مطرح مي شود كه آيا مي توان اصطكاك موجود در سيلندرها و ساير قسمتها را بدون از دست دادن تراكم موتور از بين برد؟ آيا مي توان بدون لق كردن چرخ دنده ها، اصطكاك موجود در بين آنها را به حداقل رساند؟ اين جاست كه تكنولوژي جديدي به نام متالو سراميك وارد ميدان مي شود.
چندي بيش كمپاني ياماها در يكي از مدل هاي خود براي ساخت سيلندرهاي موتور بجاي چدن از سراميك استفاده كرد. نتيجه كار به طرز حيرت انگيزي رضايت بخش بود. ولي سراميك ماده اي بسيار گرانبها است و فراگير شدن آن نياز به گذر زمان و ارايه روشهاي جديد براي توليد ارزانتر دارد.
Ceramic Coating: عبارت است از تكنولوژي روكش كردن فلزات با لايه اي نازك از سراميك مخصوص كه در اين روش كل محفظه سيلندر از سراميك ساخته نمي شود و سيلندر ساخته شده ارزانتر از سيلندر سراميكي خواهد بود. تاكنون در بسياري از موارد ديده شده كه فلزات و سطوحي كه در حال كاركرد، اصطكاك و گرماي زيادي را باعث مي شوند، با لايه اي از سراميك پوشيده شده اند. ولي به چند دليل نمي توان اين روش را با متالوسراميك يكسان دانست:
۱) اين لايه سراميكي بسيار گران قيمت است.
2) براي اين كار بايد موتور يا دستگاه مورد نظر را متوقف كرده، قطعات آن را از هم باز كرد و پس از انجام عمليات پوشش با سراميك دوباره آن را مونتاژ كرد. شايد اين عمل در مورد اتومبيل كار ساده اي باشد ولي در مورد دستگاه هاي غول پيكر صنعتي فرآيند پيچيده تري دارد. باز و بسته كردن يك دستگاه غول پيكر كه به عنوان مثال در خط توليد يك اتومبيل فعال است، حداقل به۳ يا ۴ روز زمان نياز دارد كه اين كار برابر است با توقف كامل يا shut down خط توليد كه هزاران يا حتي ميليونها دلار ضرر مالي براي شركت مربوطه در بر خواهد داشت.
3) لايه سراميكي كمي ترد و شكننده است و تنش هاي وارد بر قطعات ممكن است باعث خرد شدن اين لايه شود. ولي در متالوسراميك قضيه اندكي متفاوت است. براي درك اين موضوع بايد دنياي جديد نانو تكنولوژي را بهتر بشناسيم. يك روغن موتور بسيار مرغوب مانند API SL يا SM را در نظر بگيريد كه درون آن با ذرات بسيار ريز سراميك اشباع شده است. اين ذرات با قطر نانو به قدري ريز هستند كه قادرند از هر نوع فيلتري عبور كنند. وقتي روغن در قسمتهاي مختلف موتور گردش مي كند، اين ذرات را همراه خود مي برد. اگر بر روي يك كاغذ يا يك ديوار صاف دست بكشيد تصور خواهيد كرد كه كاملاً صاف است. در صورتي كه اگر با ميكروسكوپ به آن بنگريد تعداد زيادي پستي و بلندي مشاهده خواهيد كرد. ديواره سيلندر نيز چنين وضعيتي دارد. يعني در نگاه اول به قدري صيقلي و صاف است كه همانند آينه تصاوير را انعكاس مي دهد، ولي اين سطح نيز پر است از نقاط برجسته و فرو رفته. دماي قسمت نوك تيز اين برآمدگي ها گاه به ۱۰۰۰درجه سانتيگراد مي رسد. اگر چه دماي كاركرد روغن ممكن است بين۹۰ تا۱۵۰ درجه سانتيگراد باشد ولي اگر بخواهيم به صورت نقطه اي به اين مسئله نگاه كنيم، همين نقطه هاي كوچك به مرور باعث خراب شدن روغن مي شوند.
متالوسراميك در اينجا عرض اندام مي كند. ذرات سراميكي معلق در روغن زماني فعال مي شوند كه در يك نقطه سايش و دماي زيادي وجود داشته باشد. اين ذرات پس از رسيدن به اين نقاط، با دريافت دماي موجود در اين نقاط به صورت اتم به اتم به اين پستي و بلندي ها پيوند مي خورند و مانند بتونه پستي و بلندي ها را پر مي كنند. تفاوت لايه متالوسراميك با لايه سراميك معمولي در اين است كه سراميك معمولي مانند رنگ روي سطوح را مي پوشاند، در صورتي كه ذرات متالوسراميك در ابعاد نانو با مولكولهاي فلز پيوند مي خورند و تقريباً مادام العمر بر روي سطوح باقي مي مانند. از طرفي سراميك معمولي با اينكه از سختي بالايي برخوردار است در عين حال شكننده است و اين همان نقطه قوت متالوسراميك است، چرا كه سختي متالوسراميك ۱۰برابر فولاد مي باشد و اصطكاك آن ۶ برابر كمتر از آينه است. در صورت استفاده از اين تكنولوژي تمامي سطوح موتور كه روي يكديگر ساييده مي شوند با لايه اي بسيار نازك، كاملاًَ مستحكم و صاف از سراميك پوشيده مي شوند. در كل، اين امر موجبات پر شدن خطوط ميكروسكوپي سيلندر و افزايش كمپرس موتور را فراهم مي كند. در ضمن براثر از بين رفتن اصطكاك بين سيلندر و پيستون، راندمان مكانيكي موتور افزايش مي يابد. در اين حالت موتور راحت تر كار كرده و سريعتر دور بر مي دارد، صداها و لرزش اضافي موتور به حداقل مي رسد، سايش قطعاتي مانند ميل بادامك و رينگ پيستونها و مهمتر از همه مصرف سوخت موتور از۱۰ تا ۲۵درصد (بسته به شرايط كاركرد موتور) كاهش مي يابد.
يكي ديگر از ويژگيهاي اين دستاورد تعمير موتور بدون نياز به باز كردن قطعات است. در مواقعي مانند خط افتادگي بر روي ديواره سيلندر بايد موتور را باز كرده و با تراش دادن ديواره سيلندر و استفاده از رينگ پيستون بزرگتر اين مشكل را برطرف كرد كه اين امر با اتلاف وقت و هزينه همراه است. در صورتي كه از اين تكنولوژي استفاده شود، مي توان بدون باز كردن موتور و فقط با افزودن اين ماده به روغن موتور شرايط موتور را به حالت عادي باز گرداند.
مراجع:
1) Tyler, Lacoma; Ceramic Treatments, USA, 2009
2) سايت شركت XADO Ceramic، ايالات متحده آمريكا
