Co to jest Nikasil i dlaczego decyduje o doborze tłoka?
Z zewnątrz to tylko aluminiowy odlew, ale w środku kryje się materiał o twardości, która pozwala na obróbkę wyłącznie narzędziami diamentowymi. Nikasil to cienka powłoka pokrywająca gładź cylindra – warstwa niklu z zatopionymi w niej cząstkami węglika krzemu. Opracowana w 1967 roku przez firmę Mahle, pozwoliła aluminiowym tłokom pracować bezpośrednio w aluminiowym cylindrze. Koniec z ciężkimi, żeliwnymi tulejami. Dla przeciętnego motocyklisty i mechanika ta technologia oznacza jednak jedną kluczową rzecz: rodzaj powłoki całkowicie zmienia zasady gry przy remoncie silnika i doborze części.
Jak to działa i dlaczego zrewolucjonizowało silniki?
Nazwa Nikasil to po prostu zbitka słów „nikiel” i „krzem” (węglik krzemu). Sam proces jej nakładania jest dość fascynujący. W roztworze niklu zawiesza się mikroskopijne cząstki węglika krzemu, a następnie osadza elektrochemicznie na wewnętrznej ścianie cylindra. Warstwa niklu narasta, precyzyjnie „zamykając” w sobie te twarde ziarna. W rezultacie otrzymujemy idealnie gładką powierzchnię ze swego rodzaju mikroskopijnymi, pancernymi punktami nośnymi, po których ślizgają się pierścienie tłokowe. I tu ważna uwaga – mówimy tu o grubości powłoki rzędu zaledwie kilku setnych milimetra.
Gdy pod koniec lat 60. Mahle szukało sposobu na uszczelnienie wirnika w silniku Wankla, nie spodziewali się, że rozwiążą jeden z największych problemów tradycyjnych silników tłokowych. Do tamtej pory ratowano się wciskaniem w aluminiowy blok ciężkiej, żeliwnej tulei, aby tłok nie zatarł się o aluminium cylindra. Taka tuleja słabo odprowadzała ciepło i sztucznie ograniczała średnicę cylindra.
Korzyści z zastosowania Nikasilu okazały się rewolucyjne. Aluminium bez warstwy żeliwa chłodzi się nieporównywalnie lepiej, silnik bez problemu znosi większe obciążenia termiczne, a w miejsce grubej tulei można wcisnąć tłok o większej średnicy. Właśnie dlatego technologię tę szybko pokochały wyczynowe crossówki w dwusuwie i wysokoobrotowe sportowe „litry”.
Twardy jak skała
Sekretem trwałości tej powłoki jest węglik krzemu – jeden z najtwardszych powszechnie stosowanych materiałów inżynieryjnych. Rozsiane w warstwie niklu drobiny zapobiegają ścieraniu gładzi, a mikroskopijne pory między nimi świetnie utrzymują film olejowy. Jeśli silnik jest prawidłowo serwisowany i ma czysty filtr powietrza, Nikasil zużywa się znacznie wolniej niż klasyczne żeliwo. Często przy wymianie tłoka gładź cylindra wystarczy tylko delikatnie zmatowić pod nowe pierścienie.
Czego Nikasil nie wybacza? Remonty i dobór tłoka
Przejdźmy do najważniejszego, czyli sytuacji, w której masz rozebrany silnik na stole. Wspomniałem wcześniej, że warstwa Nikasilu jest niezwykle cienka. Ta właściwość ma brutalną konsekwencję: cylindra z Nikasilem nie da się wytoczyć na nadwymiar.
W przypadku starego, dobrego żeliwa sprawa była prosta – cylinder był porysowany, więc oddawałeś go do szlifierza. Zdejmowano 0,25 mm lub 0,50 mm materiału, kupowałeś tłok nadwymiarowy i silnik składało się na nowo. W Nikasilu tego "zapasu" materiału po prostu nie ma. Gdy powłoka ulegnie zniszczeniu, cylinder wysyła się do specjalistycznego zakładu na regenerację. Tam stara warstwa jest wytrawiana chemicznie (aluminium pozostaje nienaruszone), po czym nakłada się nową powłokę i wykańcza gładź do nominalnego wymiaru fabrycznego.
Dlatego przed zakupem jakichkolwiek części musisz być w 100% pewny, co trzymasz w rękach. Do cylindra z powłoką Nikasil dobiera się tłoki w rozmiarze standardowym (ewentualnie poszczególne selekcje nominalne, np. A, B, C, kompensujące mikroskopijne zużycie gładzi). Nadwymiary zostawiamy dla cylindrów tulejowanych. Jeśli chcesz pogłębić temat pasowania, przygotowałem osobny tekst o luzie tłoka w cylindrze oraz pełen przewodnik po doborze tłoków. Często pytacie też o materiały, więc różnice między produkcją kutą a odlewaną opisałem w tym zestawieniu.
Szukasz części do swojego motocykla? Gotowe komplety renomowanych producentów znajdziesz w dziale tłoki i pierścienie. Zawsze zaczynaj od dokładnej weryfikacji powłoki i pomiarów.
Spojrzenie z warsztatu
Jak w gąszczu części rozpoznać Nikasil na własne oczy? Szukaj charakterystycznej, gładkiej, szarawej powierzchni bez widocznej krawędzi wprasowanej tulei u szczytu cylindra. To zazwyczaj pierwszy znak, z czym masz do czynienia.
Jako mechanik często spotykam się z dwoma powtarzającymi się błędami. Pierwszy to radosne honowanie Nikasilu agresywnymi narzędziami, "bo tak się robi w starych silnikach". Zbyt ostra osełka po prostu przetrze tę cieniutką warstwę aż do aluminium, niszcząc powłokę bezpowrotnie. Aby odświeżyć gładź pod nowe pierścienie, wystarczy bardzo delikatne honowanie odpowiednimi szczotkami (tzw. flex-hone).
Druga kwestia to uszkodzenia mechaniczne. Żeliwo zużywa się dość przewidywalnie, robiąc się "owalne". Nikasil z kolei ulega zniszczeniu miejscowo – najczęściej poprzez odpryski. Zazwyczaj jest to efekt spalania stukowego, potężnego przegrzania albo po prostu mechanicznego uderzenia (np. pęknięty pierścień czy przytarcie tłoka). Jeśli zajrzysz do cylindra i zobaczysz, że szara powłoka w jednym miejscu się złuszczyła, odsłaniając jasne aluminium, nie trać czasu na szukanie nowego tłoka. Taki cylinder od razu nadaje się do regeneracji.
Złota zasada, której uczę każdego, kto zaczyna przygodę z remontami: nigdy, ale to absolutnie nigdy nie oceniaj stanu cylindra z Nikasilem "na oko". Zawsze mierzę gładź średnicówką, i to w kilku płaszczyznach. Nie ma tu marginesu błędu, a pomyłka w pomiarze przy nominalnym rozmiarze oznacza jedno – wyrzucone pieniądze na źle dobrany tłok.
