Diagnostyka

Tak jak nie sztuką jest wymienić zużyte na nowe, tak wielkim wyczynem będzie uszlachetnić zregenerowane komponenty. I to jak, skoro traktując zużyte powierzchnie powłokami diamentopodobnymi. Reanimujący silniki wysokoprężne zyskali kolejny argument i tylko czekać, aż z ich kompetencji zaczną korzystać przewrażliwieni aferą diesla. Ten może trzymać się mocniej, niż fabryka przewidziała.

Powłoka DLC (węgiel diamentopodobny) to połączenie diamentu (SP3) i grafitu (SP2). Diament ma wyjątkowe właściwości elektryczne i chemiczne, które czynią go szczególnym materiałem, odpornym na trudne warunki środowiskowe. W zależności od metody otrzymywania takich i pożądanych parametrów warstwy mogą być aplikowane w dość szerokim zakresie, wiele zależy od form krystalicznych węgla w otrzymanej warstwie. Fizyczne i chemiczne właściwości DLC są więc pośrednie w stosunku do diamentu i grafitu.
DLC otrzymywane metodą impulsowego katodowego odparowania łukowego nie są specjalną nowością, acz dopiero w ostatnich latach cienkie warstwy diamentopodobne znajdują coraz szersze zastosowanie w różnych dziedzinach techniki. I nie tylko. Już dawno zdobyły powszechne uznanie w medycynie, stosuje się je do pokrywania instrumentów chirurgicznych czy implantów. Coraz intensywniej interesują się nimi również serwisujący i regenerujący części motoryzacyjne. I nic dziwnego. Swymi walorami potrafią wprawić w osłupienie znawców problematyki zacierania się elementów pracujących w wysokich temperaturach, narażonych na różne osady czy erozję. Zimny rozruch silnika? Znawcy układów common rail potwierdzą, jak wielkie spustoszenie sieje zgrzewanie wtryskiwaczy paliwa na zimno. Osady zanieczyszczeń powodują znaczny wzrost oporu cieplnego i zmniejszają efektywność pracy. Wtryskiwacze w wyniku realizacji milionów wtrysków zużywają się. Niekorzystnie wpływa na nie użycie zanieczyszczonego paliwa, które doprowadza to do erozyjnego uszkodzenia zaworów sterujących i rozpylaczy.
– Wtajemniczeni w wytwarzanie powłok DLC zakrzykną: gdyby fabryki wypuszczały tak wzmocnione elementy, to nie byłoby afery diesla! – twierdzi Andrzej Groborz, właściciel firmy AG Diesel-Serwis, autoryzowanego punktu Delphi Diesel Service ze Stanowic k. Rybnika (woj. śląskie). – Przecież tak jak nie sztuką jest kupić nowy wtryskiwacz, tak specjaliści od serwisowania silników Diesla w sposób ekonomiczny, bo z użyciem komponentów regenerowanych, mogliby skuteczniej promować swe kompetencje. Póki co wygrywam z rynkiem OEM i... aftermarketem. O ile ci drudzy głowią się, jak obniżyć koszty regeneracji wtryskiwaczy, oferując takie na rynku wtórnym możliwie tanio, ja nie dość, że trzymam się standardów autoryzowanego punktu napraw, to jeszcze podnoszę poprzeczkę na polu uszlachetniania powierzchni narażonej na morderczą degradację. W sytuacji gdy nowe części są drogie, zmotoryzowany zyskuje u mnie trzy razy więcej argumentów, by zainwestować w serwis silnika Diesla. Wszystko dzięki nowatorskiej metodzie. To tak jakby zaprzęgnąć mikrofalówkę do nanoszenia utwardzającej powłoki i zregenerowane wtryskiwacze doprowadzić nie tyle do fabrycznej funkcjonalności, co nadać takim 3-krotnie większą twardość!
Owszem, 3-krotnie twardsze powłoki powstają z użyciem mikrofalówki, tyle że bardzo specjalistycznej. W przypadku stosowanej metody magnetronowej możliwe jest dokładne sterowanie składem chemicznym powłoki przez kontrolowanie mocy na poszczególnych magnetronach.

Magia DLC
Warstwy diamentopodobne (DLC) już w 1969 roku otrzymali Aisenberg i Chabot. Miały one wiele cech naturalnego diamentu, ale były przeważnie amorficzne. Skądinąd różnorodność układów technologicznych i stosowanych technik charakteryzujących powstały materiał prowadzi do niejednoznacznego ich nazywania. W literaturze przedmiotu można się spotkać z terminem: powłoki z bezpostaciowych węglowodorów (aC: H). Instytut Fraunhofera nazywa je amorficznymi diamentowymi filmami węglowymi (diamentopodobny węgiel – DLC). W podobne prace zaangażował się niedawno koncern NTN. Wyniki tych i innych badań są podstawą określenia powłok DLC zmniejszających tarcie i zużycie części samochodowych do stosowania w wyższych temperaturach. Najwięksi entuzjaści idą dalej – powłoka DLC zapewnia obiecującą technologię, która pomaga rozwiązać problemy środowiskowe i energetyczne.
W czym tkwi ich przewaga i gdzie mogą okazać się zbawienne? Do niedawna najpopularniejszym sposobem ochrony powierzchni było chromowanie galwaniczne, które doskonale sprawdza się w wielu standardowych aplikacjach. Pokrycie takie nakłada się metodą elektrolityczną w kąpieli siarczanowej, uzyskując powłokę o grubości 5 mikronów. Co z tego, skoro od dłuższego czasu trwają badania nad znalezieniem skutecznych środków zastępczych dla wykluczonego przez Unię Europejską chromu (VI). Realizacja dyrektywy Reach – właśnie mija 10 lat jej obowiązywania – każe szukać innych, na wskroś ekologicznych metod ulepszania powierzchni. I na tym polu widać przewagę DLC.
– Można oczywiście napawać stal, ale co najwyżej przywrócimy tak fabryczną funkcjonalność. A skoro rośnie pokusa, by w sposób ekonomiczny i ekologiczny „ulepszać fabrykę”, to proces nanoszenia DLC sprowadza się do włączenia hybrydowej turbiny, by po 5 minutach osiągnąć wymagane warunki pracy, a potem w cyklach od 30 do 50 minut realizować proces. Mikronowa powłoka to de facto precyzyjne opary gazowe nakładane warstwami od 2 do 5-7 μm. Precyzja ich uzyskiwania jest niebywała, więc krótko potem wystarczy dokonać pomiarów, obróbki i uwieńczyć cały proces pasowaniem i składaniem wtryskiwaczy – kontynuuje Andrzej Groborz.
Powłoki DLC odznaczają się ekstremalnie twardą powierzchnią, znacznie lepszą od powierzchni wysokohartowanych gatunków stali. Poza tym są bardzo elastyczne i mogą przyjmować siły deformujące w sposób odwracalny. Grubość powłoki wynosi do 2 μm przy niezwykle niskim współczynniku tarcia ślizgowego równym 0,1. W przypadku stosowanej metody magnetronowej możliwe jest dokładne sterowanie składem chemicznym powłoki przez kontrolowanie mocy na poszczególnych magnetronach. Wrażenie robi powtarzalność procesu, którego finałem jest uzyskanie niskiego współczynnika tarcia i diametralne obniżenie ryzyka zużycia materiałowego nawet w temperaturach do 500°C. Dodajmy, że tak realizowana regeneracja (z ulepszaniem materiałowym) idzie w parze z autoryzacją napraw układu CR przez Delphi.

Kodowane jak w fabryce
Autoryzowany punkt Delphi Diesel Service ze Stanowic specjalizuje się w regeneracji pomp wtryskowych i wtryskiwaczy wszystkich układów paliwowych Diesla i jednocześnie propaguje technologię DLC. Usługę realizuje kompleksowo, bo w połączeniu z bardzo precyzyjnym kodowaniem wtryskiwaczy Delphi. 
Dlaczego synergia kompetencji jest tak istotna? Nie jest tajemnicą, że wyprodukowanie dwóch identycznych wtryskiwaczy jest niemożliwe. Identycznych, gdy rozpatrywać różnice wymiarowe do jednej tysięcznej milimetra i jeszcze mniej. Z drugiej strony, te w technologii common rail działają przy bardzo wysokich ciśnieniach, więc najdrobniejsze różnice pomiędzy nimi mogą spowodować zmiany w ilości dostarczanego przez nie paliwa. Powoduje to obniżenie wydajności pracy silnika, co może wiązać się ze zmniejszeniem jego mocy oraz zwiększeniem emitowanego hałasu i dymienia. Nie wdając się w szczegóły, ratunkiem jest skomplikowana procedura kodowania takich – inaczej mówiąc, nadanie etykiety z kodem charakterystyki. Skoro nie ma dwóch identycznych, to cechy wtryskiwacza są kodowane już na etapie produkcji, a następnie dołączane do wtryskiwacza. Analogicznie, bo na rynku wtórnym na czas testu na stanowisku probierczym bada się: wtrysk wstępny, wtrysk zasadniczy, dotrysk, a też określone reżimy pracy, np. bieg jałowy, ciśnienie paliwa, średnie i pełne obciążenie...
– Jesteśmy w stanie z niebywałą precyzją, bo w odstępach półsekundowych, uzyskać pełen obraz pracy wtryskiwaczy. Dość powiedzieć, że wydruk liczy 500 interesujących nas punktów dla jednego wtryskiwacza. Takie możliwości daje posiadany przez nas stół probierczy CRi-PC przywracający 100-proc. funkcjonalność charakterystyczną dla fabrycznych, bo urządzenie kalibrowane jest w odstępach 3-miesięcznych. Tak wysoki reżim prac bierze więc poprawkę na zmiany wynikające ze zwyczajowego zużywania się komponentów składowych maszyny – wszak z upływem czasu nawet ciśnienie w wężach podających dawkę paliwa może się minimalnie, ale jednak zmieniać – dodaje Andrzej Groborz.
Wspomniany stół jest dziełem firmy Hartridge, która we współpracy z Delphi opracowała kompletne rozwiązanie na potrzeby kalibracji układów CR. Z kolei właściciel serwisu ze Stanowic podjął współpracę z Politechniką Śląską, której kadra naukowa jest mocno zainteresowana powłokami DLC i stałą kooperacją na rzecz propagowania owej technologii. Potwierdzeniem wdrożenia nowatorskich powłok jest póki co nagroda Katowickiej Izby Rzemieślniczej oraz Małej i Średniej Przedsiębiorczości w kategorii „Firma z Jakością – 2016”. Na efekty nie trzeba było długo czekać. Punkt przy ulicy Zwycięstwa 96 w Stanowicach wykonuje usługi na terenie całego kraju i poza jego granicami. Uszlachetnione wtryskiwacze coraz częściej stosuje się w sprzęcie wykorzystywanym komercyjnie i wszędzie tam, gdzie każdy przestój z powodu awarii potęguje straty.

Rafał Dobrowolski
Fot. R. Dobrowolski i materiały agdieselserwis.pl