Bezołowiowe łożyska umożliwiają budowę bardziej ekologicznych dużych silników
O ile ołów dawno temu zniknął z większości silników, niektóre sektory wciąż nie mają wyboru i muszą go stosować. Należą do nich producenci silników o dużych pojemnościach wykorzystywanych w statkach i urządzeniach wytwarzających energię, którzy stoją przed wyzwaniem redukcji emisji spalin, zaprzestania stosowania ołowiu i spełnienia coraz bardziej rygorystycznych kryteriów projektowania silników – branże te z trudem nadążają za tempem zmian społecznych. Istnieje jednak duże zainteresowanie potencjalnymi alternatywami bezołowiowymi, jak wyjaśnia dr Yi Zhang, kierownik ds. badań i rozwoju w Daido Metal. „Globalna tendencja dotycząca ograniczania emisji spalin, zwłaszcza tlenków azotu, doprowadziła już do znaczących zmian w konstrukcji dużych silników. Jednak mimo tego, że te rozwiązania poprawiają ich wydajność i zmniejszają emisję spalin, tworzą one również coraz cięższe środowisko pracy dla jednostki napędowej”. To sprawia, że przemysł jest dość ostrożny, jeśli chodzi o zmianę materiałów lub procesów produkcyjnych: zastąpienie ołowiu w celu ochrony środowiska i lepszego projektowania silników jest uznawane za konieczność, ale jednocześnie oczekuje się, że duże silniki będą pracować przez dziesiątki tysięcy godzin. Najmniejszy problem techniczny lub zawodny element może doprowadzić do katastrofalnej w skutkach awarii. Projekt BeLEADFREE (High Strength Bearing for Large-Bore LEAD FREE Engines) może dostarczyć tego, na co czekała branża: łożyska do dużych silników, które nie tylko nie zawierają ołowiu, ale również są odpowiedzią na wyzwania techniczne, przed którymi stają światowi producenci dużych silników. W ciągu zaledwie dwóch lat konsorcjum udało się z powodzeniem opracować nowatorskie podejście do produkcji, zaprojektować i zbudować pilotażową linię produkcyjną oraz przetestować wydajność nowego materiału na prawdziwym jednocylindrowym silniku dzięki współpracy z niezależną unijną organizacją testującą. „Osiągnęliśmy nasz pierwotny cel dotyczący redukcji i całkowitej eliminacji ołowiu bez uszczerbku dla osiągów, jakie będą wymagane w przyszłości przez rynek w zakresie konstrukcji dużych silników”, mówi dr Zhang. „Badanie, które obejmowało niezależną ocenę silnika jednocylindrowego, wykazało znaczną poprawę w zakresie zmęczenia, zużycia, kawitacji, korozji i właściwości tribologicznych. W uproszczeniu oznacza to, że żywotność obecnych materiałów jest znacznie wydłużona, a co za tym idzie, że negatywny wpływ silników o dużej mocy na nasze środowisko zostanie zmniejszony dzięki rzadszym wymianom”. Jak podkreśla Dr Zhang, struktura materiału może się również zmieniać w różnych warunkach obciążenia, co pozwala na jego automatyczne dostosowanie i optymalizację pracy silnika. To z kolei poprawia wydajność spalania i ogranicza emisje. Nowy materiał został sprawdzony zarówno pod względem ochrony środowiska, jak i aspektów technicznych na wysokim poziomie gotowości technologicznej (TRL), a firma Daido Metal planuje nadal promować go w najbliższej przyszłości. Jak dotąd opinie zainteresowanych stron były bardzo pozytywne, a dr Zhang twierdzi, że klienci mają teraz większe zaufanie i chcą stosować nowy materiał w swoich silnikach. Komercjalizacji nie należy się spodziewać w najbliższym czasie ze względu na długi cykl rozwoju produktu typowy dla branży dużych silników. Dr Zhang ma jednak nadzieję, że w ciągu pięciu lat, dzięki osiągnięciom projektu BeLEADFREE, większość branży zaakceptuje i przejdzie na bezołowiowe duże silniki.
Słowa kluczowe
BeLEADFREE, ołów, łożyska, duże silniki, emisje