Nouvelle tentative d’utilisation d’un piston Titane

Il y a maintenant deux ans (Avril 2017), nous avions étudié et réalisé, grâce à nos partenaires SIRRIS, Technochim et le CRM, un piston sur base d’impression 3D Titane (Cf https://team-ecomotion.com/2017/04/19/dautres-innovations/ )

Un problème est apparu au niveau de la tenue du revêtement DLC sur ce piston : ce revêtement s’est rapidement érodé, laissant le Titane frotter sur le Nickasil du cylindre. Le Titane ayant de très mauvaises propriétés de frottement, le piston s’est alors usé à une vitesse vertigineuse.

Notre partenaire le CRM, et plus précisément Florin DUMINICA, spécialiste Senior en Advanced Surfaces Solutions, nous a proposé une nouvelle méthode de revêtement pour le piston. En effet, les revêtements DLC présentent un faible coefficient de frottement (<0.1), une résistance élevée à l’usure et une conductivité thermique élevée. Cependant, leur dureté élevée et leur contrainte résiduelle élevée conduisent souvent à une faible adhérence. La sélection de la couche d’adhésion appropriée, les paramètres de dépôt optimisés pour la préparation du substrat et la structure des multicouches sont essentiels pour obtenir une adhérence élevée et une haute stabilité chimique à haute température. Le piston en titane élaboré par additive manufacturing et utilisé dans le moteur du prototype de 2017 était couvert par un revêtement  multicouches de Ti/TiN/DLC de manière à assurer une transition acceptable en termes de contraintes résiduelles entre le matériau du piston (Ti) et le revêtement lubrifiant de DLC. Malheureusement une oxydation de la sous-couche de Ti/TiN a généré une délamination progressive de la couche de DLC après la course de 2017.

Récemment, les chercheurs  du CRM Group ont élucidé le lien entre les propriétés mécaniques et tribologiques avec l’adhérence afin de sélectionner le meilleur revêtement DLC et la meilleure combinaison des sous-couches.  Ils nous ont proposé l’utilisation d’une structure modifiée basée sur des multicouches Cr/CrC/DLC, plus stable chimiquement et à haute température. Leurs travaux sont actuellement publiés dans la revue de recherche Surface & Coatings Technology, volume 337 (2018) pages 396–403.

Deux nouveaux pistons ont donc été fabriqués et mis à notre disposition pour les prochaines compétitions, avec comme recommandation d’utiliser des huiles non-additivées.

Tous nos remerciements au CRM (Mr DUMINICA), ainsi qu’à SIRRIS (Mr CARRUS) pour leur aide précieuse !

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