銀ベースの材料でエンジンベアリングの疲労故障を解決

Oct 03, 2023

エンジンベアリングの最も重要な特性の 1 つは疲労強度です。 疲労亀裂は表面から始まり、材料の中に浸透します。 多層軸受材料のすべての層は、軸受にかかる実際の荷重よりも大きい疲労強度を備えていなければなりません。

エンジンのベアリングが存続するには、完全に流体力学的油膜状態で機能する必要があります。 高負荷のレースエンジンにおけるベアリングの動作は、極薄の油膜とベアリングとジャーナル表面間の頻繁な直接接触が特徴です。 適切なオイルクリアランスとオイル粘度がないと、オイル不足や最終的な焼き付きによりベアリングが故障する可能性があります。 ベアリングの材料疲労もベアリングの故障の原因となる可能性があります。 軸受材料に過負荷がかかると疲労が発生します。 今日の OE およびカスタムビルドのレーシング エンジンは、これまで以上に高い馬力を生み出しています。 一般的なターボ過給や過給により、より大きな負荷に耐えられる軸受材料が必要です。 ベアリングの負荷が増加するため、ベアリングとジャーナル表面の間の金属間の接触を防ぐには油膜の厚さが不十分になる場合があります。 高負荷エンジンのもう 1 つの課題は、クランクシャフトとハウジングの剛性が不十分であることです。 クランクシャフトは負荷がかかると曲がります。 それらのジャーナル面はベアリング面と非平行になります。 これにより、流体潤滑の局所的な破壊とエッジの摩耗が発生します。 ベアリングに過負荷がかかると、層状の材料に亀裂が入り、それぞれのスチール製の背面から剥離する可能性があります。 分離したベアリング材料の粒子は、必要な油膜を破壊し、ベアリングとクランクシャフトのジャーナル表面の両方に損傷を与えます。

この問題の解決策は、これらの高馬力レーシング エンジン、特にディーゼル レース エンジン (いくつか例を挙げると、パワーストローク、カミンズ、デュラマックス用のディーゼル パフォーマンス アプリケーション、BMW、アウディ、トヨタ スープラ用のスポーツ コンパクト アプリケーション) で使用するためのより強力なベアリングを構築することです。シリンダー内に高圧を生成する高圧縮比アルコール燃料エンジン (Sprint Car)。

キングベアリングはさらに強化され、より高い燃焼圧力と馬力の増加に耐えるためのより強力なベアリングのニーズに対応しました。 King が開発したより強力な素材の 1 つが、SV (コーティングなし) / GPC (コーティングあり) シリーズのベアリングです。 King の SV シリーズは、市場で入手可能な他のベアリングよりも 30% 高い荷重に耐えられる独自のトリメタル構造で構成されています。 SV は、特殊な高張力スチールの背面、高錫、鉛フリーの青銅の第 2 層 (極度の耐荷重のために特別に開発された)、および減摩層として機能する電気メッキ銀マトリックス オーバーレイを備えています。

GPC 素材は、SV 構造の上に独自に配合された K-340 ナノポリマー コーティングを厚さを加えずに塗布することによって作成されます。 K-340コーティングにより優れた減摩特性（なじみ性、埋込み性、耐焼き付き性）を実現。 K-340 は強力なコーティングであり、優れた耐摩耗性、靭性、疲労強度を備えています。 これは、青銅、アルミニウム合金、スパッタ オーバーレイ、キング シルバー オーバーレイなどの比較的硬い基材の上に塗布するために作成されました。 コーティングの硬度は約 46 HV で、ほとんどのアルミニウム軸受合金よりも硬いです。 このコーティングは、ディーゼル直噴エンジン、ターボチャージャー付きガソリン エンジン、およびアルコール燃料エンジンにおいて、最大 17,400 psi (120 MPa) の負荷下で動作することができます。

他の King コーティングと同様に、GPC コーティングは油の枯渇や金属間の接触を防ぎます。

King GPC ベアリングの設計と独自の材料により、混合 (部分流体力学) 潤滑条件下での動作と、非常に高い負荷容量を実現しながら、優れた適合性を実現します。