Segman Kaplamaları
Dökme demir ya da çelik malzemelerden üretilen segmanların üretimin hemen sonrası kullanılması mümkün olmamaktadır. Çalışma şartlarının zorluğu ve malzemenin doğal yapısından kaynaklı korozyon eğilimi ömür açısından ciddi sorunlar oluşturmaktadır. Bu sorunların üstesinden gelebilmek ve segmanların ömrünü uzatarak daha kaliteli bir deneyim elde etmek için piston yüzeylerine bir takım kaplamalar uygulanmaktadır.
Bu dezavantajları ortadan kaldırmak için kullanılan en yaygın kaplama türü krom kaplamalardır. Ancak bu zorlu şartlar altında krom kaplama yeterli olmamaktadır. Krom kaplamayı takiben kullanılan diğer yaygın bazı kaplamalar ise kalay, molibden, nikel, fosfat ve nitrat gibi kaplamalardır.
Genellikle Amerika’ da molibden kaplamalar nispeten ucuz ve gözenekli yapısı sayesinde yağ tutabilme özelliğinden dolayı tercih edilmektedir. Japonya da bu tercih gaz nitrürlemeden yana yapılırken Avrupa’ da krom ve krom seramik tercih edilmektedir. Ancak gelişen teknoloji ile daha yüksek verimliliğe sahip olan PVD ve DLC kaplamalara geçişler başlamıştır. Daha yüksek ısıl ve aşınma dirençler ve uzun ömürlü olmaları sebebi ile gün geçtikçe bu kaplama türleri de yaygınlaşmaya başlamaktadır.
Piston kaplamalarında yeni yeni kullanılmaya başlayan bu PVD kaplama ile çok daha yüksek çıkış güçleri ve kararlılık elde edilebiliyorken DLC kaplama ile çok düşük sürtünme ve titreşimin olabildiğince en alt seviyelere çekilmesi sağlanmaktadır.
SEGMAN KAPLAMA VE YÜZEY İŞLEMLERİ
Cr = Krom Kaplama
Mo= Molibden Kaplama
P= Fosfat Kaplama
Fe = Ferroksit Kaplama
Cu= Bakır Kaplama
Nt = Nitrit Kaplama
Sn= Kalay Kaplama
Ck= Krom Seramik
Pvd= Fiziksel Buhar Birikimi
Cdc= Krom Elmas Kaplama
Dlc = Elmas Kaplamalı Karbon Kaplama
Cr (Krom Kaplama)
Segmanların dayanıklılıklarının arttırılmasında yaygın bir biçimde uygulanan yöntem sert kromla kaplamadır. Krom ile kaplamadan amaç aşınmayı azaltarak segmanın ve silindir gömleğinin servis ömrünü uzatmaktır. Segman ve silindir duvarı aşınmasının azaltılması, en üstteki segmanın krom kaplanmasıyla mümkündür. Günümüzde sadece en üst segman değil, aynı zamanda iki veya daha fazla segmanının kromla kaplanması eğilimi vardır.
Kromla kaplamanın sert bir yüzey oluşturması nedeniyle, segmanların kendisinde aşınmayı azaltacağı açıktır.
Kromla kaplama başlıca iki şekilde uygulanmaktadır:
- Sert
- Gözenekli kromla kaplama
Sert krom kaplamada segmanlar yüzeyleri kromla kaplandıktan sonra taşlanarak son şekillerini almaktadırlar. Segmanlar, gözenekli olarak kromla kaplanmalarından dolayı yüzeyleri yağ tutucu bir özellik kazanır. Böylece, hem kendileri ve hem de çalışacakları gömlek yüzeylerinde aşınmanın en aza inmesini sağlarlar.
Mo (Molibden Kaplama)
Segman çevresi aşınmaları önlemek için molibden ile kaplanır.Yanık izlerinden kaçınılması için segmanların çalışma yüzeyi molibden ile doldurulabilir veya tüm yüzeyi kaplanabilir. Kaplama işlemi, hem alev ile püskürtme hem de plazma ile püskürtme yöntemi ile gerçekleşebilir. Molibden, yüksek erime noktası(2620 C0 ), gözenekli yapısı ve yağlayıcı etkisi sayesinde piston segmanı çalışma yüzeyinin daha dayanıklı olmasını sağlar.Isıl iletkenliği ve sürtünmelere karşı aşınma direnci yüksektir.
Ck (Krom-Seramik Kaplama)
Krom-Seramik Kaplamalar (CK), krom ve alüminyum oksit elementlerinin iç içe oluşturduğu ağ yapısı ile elde edilen kompozit bir kaplama türüdür. Bu kaplamalar ağırlıklı olarak dizel motorlu araçların pistonlarının birinci yuva segmanlarının kaplanmasında kullanılır. CKS kaplama, elektroliz yöntemindeki farklılık sebebiyle yüksek kalite ve performansı beraberinde getirir.
Ck kaplamanın sert krom kaplamadan farkları;
- Aşınma direnci daha yüksek
- Erime noktası daha yüksek
- Sertliği ve çatlak yoğunluğu daha yüksek
Bu avantajlarından dolayı kullanıldığı araçlarda CK kaplamalar motor ömrünü uzatmayı, düşük emisyonlu egzoz gazlarının oluşmasını sağlar.
Pvd (Fiziksel Buhar Birikimi)
Sert kaplamaların buhar fazından reaktif olarak ayrışarak segman yüzeyine birikimi sonucunda oluşan bir yönteme PVD yöntemi denir. Elektrik arkı ya da iyon bombardımanı ile metalin buharlaşması ve iyonlaşmasını bu yöntem ile sağlanır.
Ayrışmış ve düzenlenmiş metal iyonları bileşenin yüzeyine doğru ilerletilir. Bunun sonucunda metal atomları reaktif gazlar ile reaksiyona girer ve nitrit, karbit, ve oksit oluşturur. Reaksiyon sonrası segman çalışma yüzeyinde ince bir kaplama oluşmuş olur. Kaplama içindeki seramik karakter sayesinde aşınma ve yıpranmalara karşı yüksek direnç gösterir.
Nt (Nitrit Kaplama)
Nitrit kaplama işlemi ile segman yüzeyinin tümü sertleştirilir. Bu kaplama ile yüzeyin sürtünmelere karşı direnci arttırılır. Bu sayede segman kullanım ömrü uzatılmış olur. Nitrit kaplama üretimi ve emisyon özellikleri ile çevre dostudur. Nitrit kaplama ile kritik performans yüzeylerinden daha etkin çalışma sonuçları çıktığı görülmüştür. Segmanların hassas noktalarından oluşan yağ kayıplarını azaltır. Dökme demir segmanların kırılganlığını azaltır. Motor ömrünü uzatır.
Cdc (Krom Elmas Kaplama)
Bu kaplama tipi Euro 4 ve dizel motorların tepe segmanlarında kullanılmaktadır. Esnek ve alaşımlı dökme demirlere, karbon çeliğine uygulanabilir. Elmas parçacık seramik parçacığın yerine kullanılmıştır. Bu sayede aşınma direnci ve sürtünmeye karşı performansı artmıştır.
Dlc (Diamond Like Carbon) (Elmas Kaplamalı Karbon Kaplama)
Bu kaplama sayesinde sürtünme azaltılmakta aşınmaya karşı direnç arttırılmaktadır. DLC kaplama özellikleri itibari ile çevre dostu bir yapıdadır. Kimyasal bağları güçlüdür mekanik gerilim altında kırılmaz. Kristal yapılı değildirler, şekilsizdirler. Bu malzeme yapısından dolayı çok kuvvetli bir malzemedir. Diğer kaplamalara göre daha dayanıklı, sürtünmelere karşı direnci daha yüksektir.