ПІДВИЩЕННЯ ПРАЦЕЗДАТНОСТІ ПОРШНЕВИХ КІЛЕЦЬ ДВИГУНІВ ВНУТРІШНЬОГО  ЗГОРЯННЯ ШЛЯХОМ МІКРОДУГОВОГО ОКСИДУВАННЯ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ

Олександр  Субботін; Валерій  Білозеров; Валерія  Субботіна; Олег  Волков; Вячеслав  Баранніков; Володимир  Бобров; Ігор   Калініченко; Сергій  Фесюков; Микита  Коптєв

doi:10.20998/2079-0775.2026.2.15

Автор(и)

Олександр Субботін Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-9422-4480
Валерій Білозеров кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», професор кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-7623-3658
Валерія Субботіна доктор технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», завідувач кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-3882-0368
Олег Волков кандидат технічних наук, доцент, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», доцент кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-8797-0322
Вячеслав Баранніков Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна
Володимир Бобров Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна
Ігор Калініченко Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна
Сергій Фесюков Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна
Микита Коптєв Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», аспірант кафедри «Матеріалознавство»; м. Харків, Україна

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0775.2026.2.15

Анотація

У роботі розглянуто проблему підвищення працездатності поршневих кілець двигунів внутрішнього згоряння шляхом застосування технології мікродугового оксидування (МДО) алюмінієвих сплавів. Обґрунтовано актуальність використання легких матеріалів для зниження маси та підвищення ефективності циліндро-поршневої групи. Проаналізовано недоліки традиційних матеріалів і покриттів, зокрема обмеження чавунних кілець і екологічні ризики хромування. Досліджено процес формування МДО-покриттів на алюмінієвому сплаві Д16 та їх вплив на фізико-механічні й трибологічні властивості поршневих кілець. Встановлено, що утворення оксидного шару на основі α-Al₂O₃ забезпечує високу твердість, зносостійкість, термостійкість і низький коефіцієнт тертя. Експериментальні результати показали підвищення жорсткості кілець, стабільність їх пружних властивостей та покращення ущільнювальної здатності. Проведені лабораторні та моторні випробування підтвердили ефективність застосування МДО-покриттів: зафіксовано зростання компресії, стабільність характеристик при високих температурах і зниження зношування. Доведено, що алюмінієві поршневі кільця з МДО-покриттям не лише відповідають вимогам традиційних конструкцій, але й перевершують їх за експлуатаційними показниками. Отримані результати свідчать про доцільність подальшого впровадження технології мікродугового оксидування у серійне виробництво деталей ДВЗ

Посилання

Gulam R., Yogesh Y.. A Review on use of Aluminium alloy for piston manufacturing /International Journal for Research Trends and Innovation, 2023 IJRTI | Volume 8, Issue 5 | ISSN: 2456-3315
Reddy GV, Krupakaran RL, Tarigonda H, Rasu NG. Energy balance and emission analysis on diesel engine using different thermal barrier coated pistons. Mater. Today Proc. 2021;43(4):646–654. doi: 10.1016/j.matpr.2020.12.424.
Liu, Y., Lei, J., Niu, X. et al. Experimental and simulation study on aluminium alloy piston based on thermal barrier coating. Sci Rep 12, 10991 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-15031-x
Clyne T.W., Troughton S.C. A review of recent work on discharge characteristics during plasma electrolytic oxidation of various metals / International materials reviews, 2019, Vol. 64, Iss. 3, P. 127–162.
Curran J.A., Clyne T.W. Thermo-physical properties of plasma electrolytic oxide coatings on aluminium / Surface and coatings technology, 2005, Vol. 199, Iss. 2–3, P. 168–176.
Cui S.H., Han J.M., Du Y.P. et al. Corrosion resistance and wear resistance of plasma electrolytic oxidation coatings on metal matrix composites / Surface and coatings technology, 2007, Vol, 201, Iss. 9–11, P. 5306–5309.
Subbotina V. Tribological properties of MAO coatings on aluminum alloy Al25 / V. Subbotina, V. Bilozerov, O. Subbotin, O. Volkov, S. Knyazev, V. Ryaboshtan, V. Barannicov, V. Bobrov, І. Kalinichenco, S. Fesyukov / Functional materials. – 2025. – Vol. 32. – Iss. 1. – Р. 67–71. http://functmaterials.org.ua/contents/32-1/fm321-67.pdf, https://doi.org/10.15407/fm32.01.67
Volchuk, V.M., Hlushkova, D.B. (2024), “Application of new plasma coatings for restoration of the surface of material”, Functional Materials, Vol. 31(2), pp. 205–209.
Харламов Ю. О., Романченко О. В., Соколов В. І., Кроль О. С., Єпіфанова О. В. (2021), Триботехніка і надійність машин: навчальний посібник /– Сєвєро-донецьк: вид-во СНУ ім. В. Даля, 2021. – 184 с.
Javidi, M., Fadaee, H. (2013) “Plasma electrolytic oxidation of 2024-T3 aluminum alloy and investigation on microstructure and wear behavior”, Applied surface science, Vol. 286, pp. 212–219.
Schlesinger M., Paunovic M. Modern Electroplating. – 5th ed. – Wiley, 2010.
Hirsch J. Aluminum in innovative light-weight car design. Materials Transactions, 2011.
Фесенко А. Г., Бечке К. В., Манжаліївський С. В. (2015), Методи поверхневого зміцнення у процесі виготовлення деталей машин: навч. посіб. Дніпро: РВВ ДНУ, 2015.104 с.