Kriogenska toplotna obdelava: potencial pri razvoju motorjev

Merjenje moči motorja na vztrajnostnih valjih.

Toplotna obdelava materialov pri nizkih temperaturah je poznana razmeroma zelo dolgo, hitreje se je ta obdelava začela razvijati v obdobju obeh vojn in še hitreje v začetku vesoljskih poletov. Ko govorimo o toplotni obdelavi pri nizki temperaturi, je to načeloma vsaka temperatura, ki je nižja od povprečne temperature okolice. V tem primeru v praksi govorimo o toplotni obdelavi pri približno -180 stopinjah Celzija ali tudi o kriogenski toplotni obdelavi.

Postopek ohlajevanja in ogrevanja je razmeroma dolg, saj lahko traja tudi nekaj dni – posebej pomemben je čas trajanja pri najnižji temperaturi. Zanimivo pri tem postopku je, da vsi mehanizmi delovanja še niso poznani, je pa glede na izkušnje znano, da postopek deluje. Prav zaradi tega je postopek praktičnega preskušanja pomemben, saj vemo, da je vpliv take obdelave na različne materiale različen. Izkušnje kažejo, da je največji učinek pri nekaterih železnih materialih, prav tako pa lahko govorimo o merljivih učinkih na baker, različne plastike, … Pri železnih materialih je bilo ugotovljeno, da postane material zaradi pretvorbe avstenita v martenzit bolj trden, močno pa se izboljšajo tudi drsne lastnosti.

Postopek obdelave pri nizkih temperaturah je zamuden, zato je uporaba pri serijski izdelavi omejena na posebnosti in razširjena posebej v dirkaški industriji. Poleg tega se uporablja še v industriji izdelovanja glasbil, elektronski industriji (saj se po obdelavi zmanjša upornost vodnikov), vojaški in vesoljski tehnologiji, industrij obdelovalnih orodij, industriji športne opreme, …

Pri tekmovalnem avtomobilskem ter motociklističnem športu lahko praktično vse dele motorja, podvozja in prenosa toplotno obdelamo. Posledice take obdelave pri motorju so povečanje moči ter navora in zmanjšanje porabe goriva, kot vidna posledica pa je še mirnejši tek motorja pri nižjem prostem teku.

Diagram poteka moči in navora ter primerjava pred obdelavo in po njej.

Na sliki je praktičen prikaz preskusa na motorju za avtomobilske modelčke, kjer so bili vsi deli motorja izpostavljeni nizki temperaturi. Na zavornih valjih je bila izmerjena moč motorja pri polno odprti dušilni loputi pred in po obdelavi. V tem primeru na prvi pogled preseneti velika razlika v moči in navoru, kar je seveda razumljivo, saj se z velikostjo motorja razlika manjša in je recimo pri 300-‘konjskem’ motorju v povprečju 5 do 10 ‘konj’, medtem ko je odločujoča prednost predvsem v večji zanesljivosti delovanja.

Tehnologija obdelave pri nizkih temperaturah je v avtomobilskem in motociklističnem športu razširjena predvsem v ZDA, Veliki Britaniji in na Japonskem, medtem ko v Evropo le stežka prodira. Povsem drugače je v drugih vejah industrije kot naprimer pri obdelovalnih orodjih, kjer se doba trajanja orodja podaljša tudi do 50 odstotkov, glasbila dobijo po obdelavi čistejši zvok, elektronski elementi se manj grejejo, ker se zmanjša notranja upornost, … Seveda pa ‘počasnost’ te vrste tehnologije toplotne obdelave omejuje, da bi prodrla v serijsko izdelavo različnih izdelkov.

Aci Bizjan

Slikovno gradivo: Jernej Vuga