Nicasil – Nikasil?
Nicasil (Nickel- Silizium-Karbid) ist eine
Verbundbeschichtung welche im „Galvanischen Bad“ (vergl. Galvanotechnik) chemisch gleichmäßig verteilt sind.
Das Siliciumcarbid wirkt als Lauf- und Verschleißfläche und Nickel als „Haftvermittler“.
Das Siliciumcarbid wirkt als Lauf- und Verschleißfläche und Nickel als „Haftvermittler“.
Nikasil ist ein geschützter Markenname durch ein Patent der
Firma Mahle und bezeichnet eine eigene Beschichtungsformel mit ähnlicher
Zusammensetzung.
Die Vorteile der Beschichtung zu Grauguss (z.B. DT 3MB00):
- geringere Reibung zwischen Kolben und Zylinderlauffläche
- bessere Wärmeableitung, da die Hitze direkt ins Aluminium (welches ein sehr guter Wärmeleiter ist) abgegeben werden kann.
- hohe Verschleißfestigkeit durch Karbide (Im Werkstoff enthaltene Phasen, welche eine extrem hohe Härte aufweisen)
- weniger Laufspiel zwischen Kolben und Zylinder möglich (kleinstens 2/100mm im Vergleich zu ca. 6/100mm bei Grauguss)
- Gleichmäßige Wärmeausdehnung zwischen Zylinder und Kolben, daher bessere Temperaturverteilung
- Eine Beschichtung übersteht aufgrund der Standfestigkeit - sofern es nicht zu einem Motorschaden kommt oft zwei oder mehr Kolben, sofern Welchselintervalle eingehalten werden.
Die Nachteile gegenüber Grauguss sind:
- schlechtere Notlaufeigenschaften, Lamellengraphit des Grauguss ermöglicht auch mit minimaler Schmierung noch ein Abgleiten.
- günstigere Instandsetzungskosten
Wie
funktioniert die Zylinderinstandsetzung bei Nicasil-beschichteten Zylindern
eigentlich genau?
Der Prozess
der Instandsetzung ist vielschichtig und komplex. Es müssen mehrere Schritte
erfolgen bis der Zylinder einsatzbereit ist.
Bevor es um die Instandsetzung selbst geht, muss der Zylinder
frei von Anbauteilen (s.2.3) , insbesondere frei von Stahlteilen sein, d.h.
alle Stehbolzen, Lager, Büchsen, Hülsen und Schrauben müssen entfernt werden da
es sonst Probleme mit der Entschichtungssäure kommt.
Der Zylinder wird äußerlich und innerlich gereinigt. Durch
Sandstrahlen wird überflüssiger Schmutz, Oxidation und kleinere Beschädigungen
beseitigt. Zudem verdichtet Sandstrahlen die Oberfläche und macht diese gegen
neue Verunreinigungen resistenter.
1. Zylinder entschichten
Die „alte“ defekte Beschichtung muss zunächst entfernt
werden. Hierzu wird der Zylinder in ein Säure Bad mit Salpeter gegeben. In
diesem Bad wird die Nicasil-Beschichtung chemisch losgelöst. Der eigentliche
Zylinder (aus Aluminium) bleibt davon unbeschädigt und behält seine
Eigenschaften.
2. Zylinderlauffläche beurteilen
Nach der Entschichtung
wird die Zylinderlauffläche sorgfältig auf Beschädigungen, Risse, Riefen und
Ausbrüche kontrolliert. Sollte die Lauffläche derartige Fehler aufweisen (folgt
Punkt 3), ist dies nicht der Fall weiter mit Punkt 4.
3. Zylinderlauffläche Instandsetzen
Weist die Lauffläche Beschädigungen, Risse, Riefen uns Ausbrüche auf müssen diese
repariert werden.
3.1 Reparaturschweißen
Tiefere Beschädigungen, Risse, Riefen uns
Ausbrüche werden mittels Aluminium-Schweißen (WIG Verfahren) verschlossen.
4. Zylinderlauffläche ausbohren
Der durch die Schweißarbeiten entstandenen
(Schweißpunkte-/nähte) „Überstand“ wird nun entfernt, damit die Zylinderlauffläche
wieder rund, zylindrisch und eben wird. Dies passiert bei Variante A durch ein
Ausbohrwerkzeug auf der Fräsmaschine, oder aber mit dem Drehwerkzeug auf der
Drehmaschine. Hierbei wird der Zylinder etwas größer als der Nenndurchmesser
ausgebohrt (s.2.6).
5. Zylinderlauffläche vor-honen
Um eine Runde, - Zylindrische und „glatte“ und „haftbare“
Oberflächenstruktur zu erhalten - dies ist Bedingung für die im Anschluss
erfolgende Beschichtung (2.8) - wird die Lauffläche vorgehont. Hierbei wir der
Nenndurchmesser um ca. 0,1mm größer gehont.
6. Zylinder Beschichten (Galvanotechnik)
Unter Galvanotechnik
(auch Elektroplattieren genannt)
versteht man die elektrochemische Abscheidung
von metallischen
Niederschlägen (Überzügen) auf Substrate.
Bei der Galvanik wird durch ein elektrolytisches
Bad Strom geschickt. Am Pluspol (Anode) befindet sich das Metall, das aufgebracht werden soll
(z. B. Kupfer
oder Nickel),
am Minuspol (Kathode)
der zu beschichtende Gegenstand. Der elektrische Strom löst dabei Metallionen
von der Verbrauchselektrode ab und lagert sie durch Reduktion auf dem Werkstück ab. So wird der zu
veredelnde Gegenstand ( Zylinderlauffläche) allseitig gleichmäßig mit Nicasil
oder einem anderen Metall beschichtet. Je länger sich der Gegenstand im Bad
befindet und je höher der elektrische Strom ist, desto stärker wird die
Metallschicht (z. B. Nicasil Schicht). Die Schichtdicke liegt bei ca. 0,03-0,05mm.
Die Zylinderbohrung hat nun einen ca.
0,1mm (je nach Nenndurchmesser) kleineren Bohrungsdurchmesser.
7. Zylinder honen
Die nun beschichtete Zylinderlaufläche muss nun auf „Maß und
Form“ gebracht werden. Hierbei wird die Bohrung mit dem Verfahren
Kreuzschleifen, dem sogenannten honen bearbeitet. Honen meint das definierte
Ausschleifen einer Bohrung mittels Honale ( bestückt mit Z. Bsp. 3 bzw. 7 Hon-steinen)
unter einer Dreh -und Hubbewegung. Der durch diese Bewegung in zwei Richtungen
erzeugte Kreuzschliff ist wichtig für
den späteren Ölfilm zw. Kolben und Zylinder-Lauffläche. Hier entsteht ein
Schliff, welcher sich unter dem Mikroskop wie eine „Berg –und Tallandschaft“ beschreiben lässt. In den „Tälern“ soll
sich später im Fahrbetrieb das Öl „einnisten“
können um die Schmierung zwischen Kolben-und Zylinderlauffläche zu
gewährleisten. Die Berge bilden den Traganteil über welchen der Kolbenring
gleitet. Wie sich dieses Tragbild beim
Einfahren des Zylinder-/Kolben verändert werden wir in einem gesonderten Tutorial beschreiben. Das Hon-aufmaß
beträgt ca. 0,1-0,2mm, je nach Nenndurchmesser und Schichtdicke.
8. Qualitätskontrolle
Nach dem honen wird die Zylinderlauffläche als auch
Beschichtung auf Ihre Maßhaltigkeit vermessen. Die Bohrung wird z.B mit
einem Zwei-Punkt Innenmikrometer auf wenige 1/1000mm genau auf Maßhaltigkeit, sowie Durchmesser, Zylindrizität
als auch Rundheit vermessen. Zudem wird eine Oberflächenrauhigkeitsmessung
durchgeführt um den Traganteile des Hon-schliff
zu bestimmen. Die Toleranzen liegen hier unter 0,005mm. Wichtig ist diese
Kontrolle um bei der Kolbenauswahl das richtige Einbauspiel zu wählen. Mehr zum
Thema Kolbenauswahl und Einbauspiel in einem weiteren Tutorial.
Verfasser
Florian Weber
Fachbetrieb für Zylinder-und Motoreninstandsetzung
Firma Metallmanufaktur Weber
0151/56670500
Überarbeitung und Anpassung durch mich.
Hallo Beschichten die bei Weber selber oder schicken die auch nur die Zylinder nach Italien oder Belgien/Niederlande?
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