چهارشنبه 3 خرداد 1402

کاربرد فناوری نانو در صنعت حمل و نقل ریلی

حمل و نقل ریلی در ایران

به دلیل گسترش هر چه بیشتر روابط اجتماعی در دنیای امروز، سفر به جزء جدانشدنی زندگی انسان‌ها تبدیل شده است. این امر موجب شده تا در کشور ما نیز مسافرت به صورت یکی از پایه‌های استوار اقتصادی درآید. انتخاب وسیله یکی از مهترین‌ ارکان سفر به شمار می‌رود. بسیاری از افراد بنا به دلایلی همچون امنیت و آسودگی سفر و حتی حفظ محیط زیست، سفرهای‌های ریلی را به سفرهای هوائی و بین جاده‌ای ترجیح می‌دهند. خطوط ریلی داخلی با جابجایی بیش از 25 میلیون مسافر در سال سهم عمده‌ای (در حدود 14 درصد) در حمل و نقل کشوری دارد.

به دلیل وجود تقاضای رو به رشد در صنعت حمل و نقل و بویژه در حوزه ریلی، کشورهای مختلف درصدد توسعه شبکه‌های ریلی خود هستند و حتی برخی به پیشگامان این عرصه تبدیل شده و دارای بهترین و گسترده‌ترین شبکه‌های ریلی جهان هستند. ایران پس از گذشت نزدیک به یک قرن از قدمت خطوط ریلی خود با دارا بودن بیش از 13 هزار کیلومتر خطوط ریلی در جایگاه 24ام دنیا قرار دارد.

وسعت شبکه‌های ریلی در جهان

همواره ازكيفيت و كميت توسعه زيرساخت‌هاي شبكه ريلي به عنوان يكي از معيارهاي تاثيرگذار در به دست آوردن برآورد كلي از زيرساخت اقتصادي كشورها ياد مي‌شود. توجه به این موضوع و همچنین گسترش استقبال گسترده مردم از خطوط ریلی موجب شده است که اهمیت رشد و توسعه این زیرساخت اقتصادی در کشور بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.

استفاده از دانش فنی، تکنولوژي و فناوري‌هاي جدید و پیشرفته براي توسعه پایدار در تمام ابعـاد و زمینه‌هاي زندگی بشري از جمله صنعت حمل ونقل ریلی حرکت‌هـاي تـازه‌اي را بـه ارمغـان آورده است. بهره‌گیری از این فناوری‌ها در راستای رشد شبکه حمل و نقل ریلی نیز گریز ناپذیر می‌باشد. فناوری نانو نیز بعنوان یکی از فناوری‌های پیشرفته در کشور است که می‌تواند نقش مهمی در توسعه شبکه حمل و نقل ریلی ایفا کند.

فناوری نانو

فناوری نانو توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستم‌های جدید با اعمال کنترل در سطوح مولکولی و اتمی را فراهم می‌آورد. کنترل در این سطح موجب پدید آمدن خواص منحصر به فرد در سیستم‌ها شود. ماهیت فرا رشته‌ای فناوری نانو موجب تعریف کاربردهای وسیعی در حوزه‌های مختلف علمی و صنعتی شده است. از جمله صنایعی که فناوری نانو در آن‌ها در حال توسعه است می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

ساختمان، نفت و پتروشیمی، انرژی نو، صنعت حمل و نقل، الکترونیک و ارتباطات، تولید مواد شیمیایی، بهداشت و درمان، علوم زیستی، کشاورزی و صنایع غذایی، محیط زیست و صنایع هوانوردی و اتوماسیون.

اگر چه هنوز فناوری نانو در زمینه‌های مختلف در آغاز راه قرار دارد ولی در همین چند سال اخیر امیدهای زیادی در بین دانشمندان برای دست‌یابی به موادی با قابلیت‌های بیشتر و ساخت محصولاتی با استفاده از این فناوری به منظور افزایش کارایی و کیفیت ایجاد کرده است. فعالیت‌های مطالعاتی در زمینه نانو در ایران در سال 2000 آغاز شده است. ستاد ویژه توسعه فناوری نانو در سال 2003 تاسیس شد و با فعالیت این ستاد پس از گذشت 15 سال، در سال 2015 ایران در زمینه تولید علم به جایگاه ششم جهان و بالاتر از کشور های همچون روسیه و فرانسه دست پیدا کرده است.

در عرصه راه و ترابری و حمل و نقل با توجه به وسعت دامنه و ظرفیت‌های مختلف فناوری، فنی مهندسی و حتی اقتصادی و اجتماعی، استفاده از فناوری نانو تنها محدود به یک جنبه خاص نخواهد شد. از آنجایی که هدف اصلی رویکرد فناوری نانو در علم و فناوری دستیابی به ثروت وایجاد ارزش افزوده و در نهایت توسعه اقتصادی می‌باشد، استقاده از این فناوری در صنعت حمل و نقل ریلی می‌تواند سبب کاهش هزینه‌های ساخت و خرابی، بهبود کارایی و عمر قطعات و در نتیجه ایجاد رشد سریع این صنعت گردد.

فناوری نانو و صنعت حمل و نقل

تعدادی از موارد استفاده شده از فناوری نانو در قطعات و تجهیزات مربوط به حمل و نقل ریلی عبارتند از:

خط ریل از جنس آلیاژ بینایت نانوساختار برای قسمت قوس ریل‌ها
چرخ قطار از جنس آلیاژهای پرلیتی یا بینایتی نانوساختار دارای نانوذرات مقاوم به سایش و با طول عمر بالا
پوشش‌های ضد نوشتاری و ضد غبار بدنه
پوششهای سرامیکی مانع آتش بر روی صندلی های قطار
رنگ های ضد خوردگی، خودتمیزشونده، ضد آتش و مقاوم به خراش
انواع کابل‌های انتقال مانند برق، اطلاعات، روکش کابل نانویی مقاوم به آتش، کند سوز، مقاوم در برابر روغن و با حداقل انتشار مواد سمی
پنجره راهبر قطار دارای خواص ضد انعکاس، ضد آب و لک،آبگریزی و چربی گریزی
شیشه‌های کنترل کننده انرژی و عایق حرارت، ممانعت کننده از آتش، پوشش‌های شفاف خودتمیزشونده
نانوکامپوزیت‌های کفشک و دیسک ترمز چرخ قطار مقاوم به حرارت و سایش
افزودنی‌های نانویی روغن موتور دیزل برای بهینه‌سازی مصرف سوخت و کاهش آلایندگی
کاتالیست‌های کاهنده آلایندگی دیزل
بتن‌های خود متراکم و مقاوم به ضربه برای استفاده در تراورس بتنی
ملاتهای ترمیمی نانویی برای ترمیم تونل ها و خط ریلی بتنی بدون بلاست

تعدادی از محصولات تجاری شده مبتنی بر فناوری نانو در حمل و نقل ریلی

چسب‌های اپوکسی بر پایه نانو[1]:

چسب‌های اپوکسی بر پایه نانو توسط یک شرکت فعال در حوزه ریلی و خودرو توسعه یافته است. این چسب‌ها رزین‌های دو قسمتی هستند که برای تولید پنل‌های لانه زنبوری در صنعت ریلی مورد استفاده قرار میگیرند. پنلهای کامپوزیتی لانه زنبوری سبک در قسمت‌های مختلف قطار مانند پنلهای دیوار، سقف، مجموعه سرویس بهداشتی، وسایل داخلی، درب‌های داخلی و خارجی و قسمت‌های متنوع دیگر بکار می‌روند. این پنل‌ها از لایه‌های مختلفی ساخته می‌شوند که معمولا دارای یک لایه اصلی وسط و چند لایه بالا و پایین در اطراف آن است. این لایهها معمولا با استفاده از چسبهای اپوکسی مخصوص به یکدیگر چسبانده میشوند. به عبارت دیگر لایه چسب به عنوان یک لایه مستقل در نظر گرفته میشود.

ساختار پنل‌های کامپوزیتی لانه زنبوری

————————————————–

[1] Adhesive

تعدادی از مصارف پنلهای ساندویچی در قطار

محصول چسب ADEKIT H 9952 با خاصیت خود خاموش شوندگی[1] از شرکت [2]AXSON است. این محصول بر پایه نانوفناوری برای مونتاژ وسایل و تجهیزات، کامپوزیت‌های مهندسی، ساختارهای فلزی و پنل‌های لانه زنبوری استفاده می‌شود. این محصول دارای مقاومت بالا در برابر حرارت، چسبندگی بالا به دامنه وسیعی از مواد و خاصیت خودخاموش شوندگی است. این محصول مطابق با استانداردهای راه‌آهن [3]NF F16-101 و استانداردهای هواپیما [4]FAR 25-853 ساخته شده است.

محصول چسب اپوکسی آرالدیت Araldite EP 1000 از شرکت با سابقه Huntsman[5] بر پایه نانو یکی از محصولات مورد استفاده در ساخت کامپوزیت پنل‌ها است. این چسب‌ها تا دمای 150 درجه سانتی گراد تحمل دمایی دارند. این چسب‌ها دارای مقاومت برشی بالا و استحکام چسبندگی بسیار بالایی هستند. این چسب در برابر مایعات و سوخت مقاومت بالایی دارند.

گریس و روانکار مورد استفاده در قوس ریل:

استفاده از نانوگریس‌ها برای بهبود شرایط روانکاری بین چرخ و ریل سبب افزایش عمر استفاده از گریس و کاهش سایش بین چرخ و ریل می‌شود. گریس‌های مورد استفاده در صنعت دارای اجزای مختلفی هستند. دسته وسیعی از گریس‌ها شامل گریس‌های دارای جز جامد هستند.

————————————————–

[1] Self-extinguishing

[2] http://www.axson-technologies.com

[3] NF F16-101:Fire Test to Railway Components

[4] FAR 25-853 Vertical Flammability Test – Fire Test to Aircraft Material

[5] www.huntsman.com

نحوه برخورد ریل با چرخ و سایش بین آن ها

در کاربردهای شامل قطعاتی که به صورت تناوب غیرمنظم در تماس قرار می‌گیرند و امکان روغنکاری متناوب نیست از گریس‌های تقویت شده با ذرات MoS₂ استفاده می شود. در بسیاری از گریس‌های ویژه و دارای عملکرد بهینه شده از ذرات نانویی بسیار کوچک MoS₂ و WS₂ استفاده می‌شود. شرکت لوبکم[1] یکی از شرکت‌های معتبر تولید کننده گریس‌های نانویی است. این گریس‌ها علاوه بر کاهش میزان سایش سطوح به علت وجود ذرات نانویی MoS₂ پیچیده شده در غلافی از فلوئورین، یک سیستم روغن‌کاری چند لایه نازک را تشکیل می‌دهند و ذرات نانویی مناطق آسیب دیده فلز را پر می‌کنند. درتعدادی از گریس‌ها از سایر نانوذرات مانند نانورس و دوده سیلیکا نیز استفاده می‌شود.

گریس شامل ذرات نانویی از شرکت lubchem[1]

[1] www.lubchem.co.kr/eng/newproducts/nano-lubricants-and-additives.html

————————————————–

[1] Lubchem

شرکت [1]Archoil نیز گریس نانوسرامیک AR8300 را برای گریس کاری بین چرخ و ریل به بازار ارایه نموده است. این گریس میزان ضریب اصطکاک بین چرخ و ریل را تا 0.003 کاهش داده و سایش را حداقل نصف کرده است و لذا عمر چرخ و ریل دوبرابر شده است.

میزان مصرف گریس با استفاده از گریس‌های نانویی به یک چهارم و میزان هزینه‌های عملیاتی به یک پنجم کاهش یافته است. این محصول سبب افزایش سختی سطح فلز بواسطه واکنش شیمیایی بین ذرات داخل گریس و سطح تماس فلز و ایجاد یک لایه میکرونی سخت بر روی سطح فلز می‌شود. این لایه مانع از تماس مستقیم فلز با فلز می‌شود.

تشکیل لایه سطحی بسیار سخت بر روی سطح فلز ، تصاویر بالا) قبل از استفاده از گریس نانویی سطح بدون محافظت در معرض سایش، تصاویر پایین) پس از استفاده از گریس نانویی با لایه محافظ بسیار صاف

اطلاعات مصرف و هزینه گریس نانویی:

کاهش میزان سایش به میزان 2/2 برابر
میزان مصرف گریس به میزان 5/2 برابر کاهش یافته است ( میزان مصرف متداول با گریس معمولی ماهانه حدود 17 کیلوگرم به ازای 100 متر ریل بوده است)
در یک سال به ازای 100 متر ریل حدود 3000 دلار صرفه جویی می‌شود. هزینه‌های عملیاتی سالانه با گریس معمولی حدود 583 دلار بوده است در حالی‌که این هزینه برای گریس نانویی حدود 15/1 دلار (پانصد برابر کمتر) است.

نانوکامپوزیتهای زمینه پلیمری

نانوکامپوزیت زمینه پلیمری حاوی ذرات یا لایه‌های نانویی سیلیکاتی که معمولا مونت مورلیونیت هستند در تولید قطعات در صنعت ریلی استفاده می‌شوند که سبب بهبود خواصی مانند استحکام، عدم اشتعال زایی و افزایش مقاومت به ضربه، ترک و اشعه ماورا بنفش می‌شوند . شرکت متاکلی[2] در روسیه یکی از شرکت‌هایی است که در این زمینه در ساخت قطعاتی مانند جاذب‌های ضربه در بست‌های ریل[3] و کابل‌های مخصوص مورد استفاده در صنعت ریلی فعال است.

ترموالاستوپلاست[4] مواد پلیمری ترموپلاستیک هستند که همزمان مناسب تولید ترموپلاست‌ها و دارای خاصیت الاستیکی رزین‌ها هستند. این مواد در صنعت ریلی برای ساخت جاذب های شوک برای بست های ریل و همچنین برای عایق داخلی سیم ها استفاده می‌شوند.

کابل‌های عایق ساخته شده از ترکیب پلیمری مورد نظر که دارای خاصیت تاخیردهنده آتش است، سطح بالایی از الزامات مقابله با آتش و ایمنی را دارند. این کابل‌ها در حین سوختن نیز گازهای سمی تولید نمی‌کنند.

————————————————–

[1] www.archoil.com

[2] MetaClay

[3] Cushion shock absorbers

[4] Thermoelastoplasts (TEPs)

تصویرراست) روکش کابل‌های عایق و تاخیر اندازنده آتش در صنایع ریلی، تصویر چپ) قطعه جاذب شوک و ضربه در صنایع ریلی

مجموعه پدهای[1] شرکت ™ AdapterPlus که نیروی اعمال شده بوسیله واگن[2] بر روی یاتاقان ها را توزیع می‌کند از پلیمرپلی یورتان ترموپلاستیک ساخته شده است. این پد بر روی یاتاقان‌ها بر روی هر محور قرار داده شده و برای بهبود جفت شدن بهتر محور به مجموعه چرخ قطار[3] ساخته شده است.

از آنجایی که TPU عایق است، در فناوری قبلی برای انتقال جریان از دو پیچ مسی استفاده میشد که به صورت مکانیکی داخل پد وارد شده و به عنوان عامل انتقال الکتریسیته عمل میکنند. این پیچ‌ها به سرعت خورده میشوند. از طرفی مقدار جریانی معادل mA 240 نیاز است که از ریل به پد و سپس به فریم جانبی برای تحریک شیرهای هوا انتقال یابد.

به تازگی با استفاده از نانوفیبرهای کربنی، پلیمر مذکور هادی الکتریسیته شده است. در دانشگاه ایمنی حمل و نقل تگزاس بر روی پدهای شرکت AdapterPlus تغییرات فوق صورت گرفته است. پد کامپوزیتی CNF/TPU در حال اخذ استانداردهای راه آهن فدرال[4] است، تا مجوز استفاده در سرویس را دریافت کند.

————————————————–

[1] Steering pad

[2] Railcar

[3] Weelset

[4] Federal Railroad Administration (FRA) standards

تولید پدهای پلیمری رسانای الکتریسیته جایگزین قطعه‌های مسی با دوام بالا

پوشش‌های ضد خراش و ضد نوشتاری بدنه واگن

لایههای پوششی شفاف سرامیکی[1] مانند برندهای [2]ZYTEXX ،Xtreme Nano و Polysil Antigraffiti برای پوشش‌دهی بر روی انواع وسایل نقلیه از جمله واگن‌ها و بدنه قطار بکار میروند. این پوششها خواص براقیت و ممانعت از خراش و ضربه و همچنین لایه‌های ضد نوشتاری بر روی بدنه قطار برای مقابله با دوده دیزل، مواد معلق در هوا، مواد آلاینده و گرد و غبار، روغن‌ها و مواد شیمیایی ایجاد میکنند.

شرکت NANOPROM محصول پوشش سرامیکی با نام تجاری Polysil Antigraffiti را توسعه داده است که خواص ضد نوشتاری دارد. این محصول استفاده بسیار آسانی دارد. این محصول در دمای اتاق در یک ساعت خشک و آماده می‌شود و در برابر مواد نوشتاری و علامت گذاری بسیار مقاوم است. این محصول در شرایط بد آب و هوایی و اشعه فرابنفش خورشید بسیار مقاوم است و دارای سختی و مقاومت به سایش بسیار بالایی است. این محصول بر روی قطارها، وسایل حمل و نقل عمومی و علایم جاده‌ای قابل استفاده است. این محصول بی رنگ است و با ضخامت 15 میکرومتر استفاده میشود. این محصول با روشهای متداول پاشش و روش الکترواستاتیک، یا به روش دستی قابل‌اعمال بوده و پس از یک ساعت از اعمال خشک می‌شود و پس از 7 روز در دمای محیط آماده سرویسدهی کامل میشود.

این محصول با استانداردهای کاربردی مختلفی مانند استاندارد خمش ISO 6860 تا 90 درجه بدون از بین رفتن چسبندگی، سختی سطحی تا 6H با استاندارد ISO 15184 ، آزمون چسبندگی ASTM D 3359-78 و آزمون اشتعال پذیری مواد مورد استفاده در راه‌آهن NF P 92-501 بدون مشتعل شدن مورد آزمایش و تایید قرار گرفته است. درنتیجه آزمون 3000 ساعت در معرض لامپ زنون Xenon ( آزمون ISO 11341) ، هیچ‌گونه پوسته شدن و از بین رفتن خواص مشاهده نمی‌شود و پوشش پس از این آزمون دارای ظاهر و براقیت خود را حفظ می‌کند.

————————————————–

[1] Ceramic Clear Coat

[2] ZYTEXX Ceramic Clear Coat

پوشش‌های نانویی ضد نوشتاری و دارای مقاومت بالا بر روی بدنه قطار و تجهیزات ایستگاه های قطار، نحوه عملکرد و مقایسه با محل بدون پوشش

شرکت Xtreme Nano نیز پوشش های سرامیکی نانویی را به بازار ارایه نموده است. این پوشش‌ها بر روی شیشه جلو قطار منجر به ایجاد خاصیت آبگریزی شده که در هنگام بارش باران منجر به آسان تمیز شدن شیشه و دید خوب راهبر قطار می‌شود. علاوه بر این، این پوششها بر روی بدنه قطار مانع از کثیف شدن و باعث ایجاد خاصیت ضد نوشتاری میشوند.

شرکتهای هندی نیز در این زمینه چند محصول ارایه داده اند. پوششهای شفاف بر پایه سیلیکون AI-nProtect ™ هستند که با اعمال بر روی سطح و سپس خارج شدن جز فرار بر روی سطوح مختلف مانند سطوح بیرونی قطار تولید میشوند. بر طبق ادعای شرکت تولید کننده، این محصول سبب افزایش کاربری و تمیزی سطح تا 10 سال میشود. محصول CERA GLARE از یک شرکت هندی دیگر نیز دارای مقاومت بسیار خوب به خراش، مقاوم در برابر اشعه فرابنفش و خواص ضد کثیفی است.

پوششهای سخت PVD, PACVD در قطعات موتورهای دیزلی قطار

در موتورهای دیزلی ساخته شده توسط شرکت ABB از فناوری نانوپوشش بهره گرفته شده است. بهدلیل شرایطکاری موتورها (اصطکاک، سایش و خراش بالا) اکثر اجزای این موتور از جمله توربین، کمپرسور، یاتاقانها و غیره برای بهبود خواص سطحی پوششدهی میشوند. برای این منظور، شرکتهای قدرتمند در حوزه نانوپوشش به نام شرکت‌های اورلیکون بالزرز ، هازر، آکری به کمک این شرکت آمدهاند. یکی از راههای برآوردن کردن مقررات سختگیرانه و بهبود عملکرد موتورها، استفاده از پوششهای PVD و PACVD بر روی اجزای موتورهاست. با بهره‌گیری از نانوپوششها بر روی اجزای موتورها میتوان به خواص خود روانکاری، مقاومت به سایش بالا، افزایش عمر و عملکرد موتور و اجزای آن در اثر کاهش اصطکاک و سایش، افزایش سرعت چرخش و کاهش تولید و انتشار گاز CO₂ دست یافت.

سیستم‌های بسیار پیشرفته تزریق سوخت دیزل یکی از مهمترین بخشهای دارای فناوری بالا در موتورهای دیزل هستند. فشار تزریق در موتورهای دیزلی تا 2000 بار فشار و حتی بیشتر افزایش مییابد. این سیستمها عامل بهینه سازی مصرف سوخت و هم کاهش میزان انتشار دیزل میشوند. این فشار بالا، تنشهای بسیار زیادی بر روی مواد معمولی مورداستفاده در سیستم‌های تزریق سوخت وارد میکند و لذا سایش بسیار زیادی بوجود میآورد. افزایش فشار برخورد و تماس و مقدار بسیار کم تلرانس روغن‌کاری سبب دشوار شدن بیشتر روغن‌کاری و لذا افزایش بیشتر سایش میشود.

پلانجرها و سوزن‌های تزریق باید با تلرانس کمتر از 1 میکرومتر برای جلوگیری از نشتی در کار تولید شوند. بر اساس عمر قطعه، نرخ سایش قابل قبول در حدود چند دهم میکرومتر است. فشارهای بالا بر روی فولادهای سخت شده منجر به ایجاد خراش می‌شوند.

پوشش‌های کربنی BALINIT از شرکت اورلیکن[1] در قطعات بسیار حساس و دقیق تحت تنش بسیار بالا و تحت سایش چسبنده و خراشان، منجر به افزایش طول عمر و عملکرد بسیار بالای این قطعات می‌شوند. شرکت اورلیکن شرکت پیشرو در تولید پوشش های لایه نازک PVD است. استفاده از پوشش‌هایBALINIT C, DLC BALINIT و BALINIT DLC STAR برای عملکرد سیستم های تزریق سوخت بسیار ضروری هستند. این پوششها دارای کاربرد زیادی در سایر قطعات پمپ و سیستم تزریق در موتورهای دیزلی در صنایع دریایی و نیروگاهها هستند.

پوشش BALINIT DLC پوشش‌های کربنی شبه الماس هستند که دارای سختی و مقاومت به سایش بسیار بالا، ضریب اصطکاک بسیار پایین و چسبندگی بسیار خوبی هستند. این پوششها معمولا دارای ضخامت 0.5 تا 5 میکرومتر هستند. BALINIT C پوشش کربن شبه الماس حاوی ذرات کاربید تنگستن WC است. این پوشش در برابر خراش ناشی از مکانیزم سایش چسبان[2] بسیار مقاوم است. پوشش‌های BALINIT C STAR ترکیبی از لایه فلزی CrN همراه با پوشش کربن شبه الماس است. این پوشش‌ها قابلیت تحمل بار بسیار بالایی دارند.

————————————————–

[1] Oerlikon balzers

[2] Adhesive wear (scuffing)

ساختار پوشش BALINIT C: ساختار لایه‌ای این پوشش منجر به عملکرد خوب سایش چسبان و کاهش سایش خشک می‌شود

	نام علمی	نام تجاری	نام عمومی	میکروسختی متداولHK نوپ	رنگ پوشش /دمای کاری
پوشش کربن شبه الماس فاقد فلز	a-C:H	BALINIT DLC	کربن شبه الماس (DLC)	>2000	سیاه / 350
پوشش کربن شبه الماس حاوی فلز	a-C:H:W	BALINIT C WC/C	DLC-Me	1000-1500	نوک مدادی/300
پوشش کربن شبه الماس +لایه فلز	CrN+ a-C:H:W	BALINIT C STAR		1000-1500	نوک مدادی/300

قطعات پمپ تزریق دیزل دارای پوشش PVD با نام تجاری BALINIT، راست) رینگ چندضلعی برای پمپ تزریق دیزل، چپ) دیاگرام شمایی پمپ تزریق دیزل

پوشش DLC برای سیستم‌های متداول تزریق سوخت

پوشش‌های BALINIT DLC استاندارد جدیدی در سیستم های ریلی متداول ایجاد کرد. پوشش کربن سخت شبه الماس، مقاومت بسیار بالایی به سایش خراشان در قطعات در معرض سایش شدید در سیستم‌های تزریق ریلی بوجود می‌آورد. سایش در برابر ذرات ریز موجود در سوخت و تنش بالای وارده بر روی قطعه از جمله شرایط سخت کاری این قطعات است که پوشش BALINIT DLC طول عمر بالایی به آنها می‌دهد.

مقایسه طول عمر سیستم های تزریق و پلانجر ریلی جنس فولاد یاتاقان AISI 52100 (DIN 1.3505) (برحسب ساعت)، شرایط توقف آزمون مقدار سایش 1 میکرومتر از ماده تحت شرایط آزمون تسریع شده است.

سیستم تزریق یاتاقانهای ساده

پوشش‌های BALINIT C کربنی سبب بهبود و مقاومت بالای بسیاری از قطعات سیستم تزریق می‌شود. یکی از این قطعات، یاتاقانهای انتقال حرکت از بادامک[1] به پلانجر است. در سیستم تزریق معلق[2] با یک پین[3]، بوش[4] و یک رولر[5]، برای اطمینان از کارکرد در برابرسایش، پین و بوش با لایه BALINIT C پوشش داده شده‌اند.

————————————

[1] Cam

[2] Floating system

[3] Pin

[4] Bushing

[5] Roller

قطعات پوشش‌دهی شده ، راست ) Wrist Pin پوشش‌دهی شده با BALINIT DLC، چپ) Roller bearing پوشش‌دهی شده با BALINIT C

پمپ پلانجر برای کاربردهای لکوموتیو و حمل و نقل

از سال 1980 شرکت بالزر Balzers پوشش های PVD را بر روی پلانجرها برای پمپهای تک سیلندر مورداستفاده در لکوموتیوها، موتورهای دیزل دریایی، موتورهای ژنراتورهای ثابت و ماشین‌های راه‌سازی اعمال می‌کند. در این کاربردها استفاده از روغن‌های سنگین و سوخت‌های آلوده منجر به سایش و هزینه‌های بالای نگهداری می‌شود. به همین سبب پلانجرهای اصلی مورد استفاده در پمپ‌های موتورهای بزرگ با BALINIT C و BALINIT DLC پوششدهی میشوند.

قطعات سیستم تزریق سوخت و پلانجرهای پمپ تزریق سوخت

در موتورهای دیزلی، تقریباً 15%-10% از انرژی به دلیل اصطکاک هدر میرود. از اینرو پوشش DLC لایه نشانی شده بر روی قطعات valve train موجب کاهش 40% ضریب اصطکاک میشود که در نتیجه مصرف سوخت کاهش مییابد و میزان گاز CO₂ 2-1% کاهش خواهد یافت. از اینرو ترکیبی از سختی، چقرمگی و سهولت در به کارگیری این پوششها در محیطهای خشن موتورها، آنها را برای این کاربردها مناسب کرده است. برخی دیگر از قطعات پوششدهی شده در موتورهای دیزلی عبارتند از:

چرخ دندهها	موتورهای احتراق	کمپرسورها	بلبرینگها
پمپها و موتورهای هیدرولیک	زنجیرهای محرک	قفسه دنده	چرخ دنده جناحی
اکسل عقب	دیفرانسیل	شفتهای یونیورسال	wrist pins
تزریق دیزل توربو	پینهای پیستون	یاتاقانهای لغزشی	یاتاقانهای چرخشی
رینگهای پیستون	قطعات valve train	tappet	valve lifters

کاربردهای نانوپوششها در اجزای موتورهای دیزلی

قطعه اصلی	اجزای قطعه	نانو پوشش مورد استفاده
Diesel injection	Pressurization pump	Me-DLC
	Valve	DLC
	Injection	CrN
Cam shaft	Cam shaft	Me-DLC
	Follower	DLC
	Tappet	CrN, a-C
Piston	Upper piston ring	CrN, DLC/Me-DLC
Piston	Piston pin	DLC/Me-DLC
Crankshaft	Journal bearing	AlSn alloy AlPbSi alloy

محصولات داخلی مرتبط به حمل و نقل ریلی:

همگام با محصولات جهانی در داخل کشور نیز محصولات نانویی مختلفی جهت استفاده در صنعت حمل و نقل ریلی توسعه پیدا کرده است. محصولات داخلی این حوزه را می‌توان به رنگ‌های استفاده در واگن‌ها، تجهیزات ساخت واگن‌ها و سیستم پیشرانه تقسیم بندی کرد. از محصولات تولید داخل می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

رنگ‌های ضد خوردگی و تزئینی: رنگ‌های با تکنولوژی نانو برای کاهش میزان خوردگی و زیباسازی
- تولیدی شیمیایی فام گستر ماهان، رنگ ترک تزئینی آسیا، دکتر محمودیان
شیشه‌های کنترل کننده انرژی: شیشه‌های با قابلیت کاهش اتلاف انرژی
- گروه صنعتی شیشه کاوه