کاربردهای سیلیسیم نیترید در نسل جدید موتورهای دیزل

چکیده:

نیاز به ساخت موتورهای دیزل با کارایی بیشتر و همچنین سختگیری ها در زمینه ی تطابق این نوع از موتورها با استانداردهای گازهای خروجی از اگزوز این موتورها، موجب شد تا فشارهای کاری در سیلندر این موتورها و در بخش تزریق سوخت، افزایش یابد. این وضعیت ها موجب شده است تا تنش های تماسی بیشتری در این اجزا ایجاد شود. ایجاد این تنش ها موجب افزایش سایش، حملات مواد خورنده، میکروترک ها و در نهایت شکست اجزای فلزی این موتورها می شود. برای حل این مشکلات نیاز به مواد جدید وجود دارد.
سیلیسیم نیترید دارای ویژگی های تریبولوژیکی و فیزیکی استثنایی است( جرم کم به همراه استحکام و مقاومت به خستگی بالا). این ویژگی ها موجب شده تا از این ماده در محیط های پر تنش استفاده کرد. انتخاب گریدهای مناسب از سیلیسیم نیترید می تواند مشکلات بوجود آمده در بخش های محبوس شیرها و سیستم های تحویل سوخت موتورهای دیزل با کارایی بالا( high duty) را حل کند.
اجزای سیلیسیم نیتریدی تولید شده توسط برخی از شرکت ها مانند شرکت سرادین( Ceradyne )هم اکنون در کاربردهای زیر مورد استفاده قرار می گیرند:
1) غلطک بادامکی برای پمپ های سوخت انژکتور در موتورهای دیزل کلاس 8
2) غلطک بادامکی برای شیرهای ورودی و خروجی اگزوز در موتورهای دیزل کلاس 8
3) غلطک های مورد استفاده در پمپ های سوخت فشار قوی( Common Rail) و اجزای موتورهای دیزل بسیار بزرگ
سیلیسیم نیترید یک راه حل با صرفه است که با استفاده از آن، سایش و حملات مواد خورنده به غلظک های بادامکی و بخش های مجاور غلطک بادامکی یا غلطگ های پمپ و اجزای فلزی مجاور این قطعات، حذف می شود. استفاده از اجزای سیلیسیم نیتریدی مشکلات حاصل از ضمانت نامه در این کاربردها را حذف می کند و باعث افزایش قابلیت اطمینان به این موتورها، می شود.

مقدمه

قوانین مربوط به انتشار گازهای گلخانه ای در دهه ی 1990 در مورد موتورهای دیزل با کارایی بالا اجرا گردید و باعث افزایش فشار کاری در سیلندر و سیستم تزریق سوخت گردید( شکل 1). این مسئله موجب افزایش تنش های تماسی در بادامک ها و غلطک ها گردید( 1.7-2.1 GPa در برخی از موارد). این مسئله همچنین موجب شد تا خستگی در اجزای کلیدی فلزی افزایش یابد مخصوصا غلطک های بادامکی، بخش های اطراف این بادامک ها و پین های برنزی. در این زمان، تولید کنندگان موتور تحت فشار بودند و مسئله ی ضمانت نامه های این موتورها مسئله ساز شده بود. ترکیبی از این دو حادثه موجب شد تا خسارت های ناشی از ضمانت نامه های این گونه موتورها افزایش یابد؛ که در این موارد مسئله ی خستگی بخش های محبوس شیرها و اجزای دیگر خود نمایی می کرد. این مسائل موجب شده بود تا هزینه های هر موتور افزایش یابد.
در اوایل دهه ی 1990، بهبود هایی در کارایی غلطک های فولادی انجام شد. این بهبود ها که با استفاده از اصلاح طراحی سیستم خنک کننده، شیمی مواد روان ساز و مواد خنک کننده، سطح نهایی غلطک ها و بادامک ها انجام شد، نتوانست برای اینگونه موتورها مفید باشد. به هر حال یک حد کارایی برای استفاده از اجزای فلزی تعیین شد( این حد تنش در غلطک های فلزی Hertzian برابر با 1.8MPa است).
محدودیت های استفاده با افزایش مقدار دوده در موتورهای دیزلی که از وسایل چرخش مجدد گاز خروجی از اگزوز استفاده می کردند، تحت چالش قرار گرفت( این وسایل به منظور اجرای استانداردهای انتشار گازی مورد استفاده قرار گرفت که در سال های 2002 و 2007 تصویب گردید). این مسئله آزمایشات گسترده ای را در این گونه موتورها به راه انداخت و باعث شد تا روغن های مورد استفاده در محفظه ی میل لنگ بوسیله ی برخی از شرکت ها مانند Chevron دوباره فرموله شود. میزان دوده که در روغن این موتورها تجمع می یافت( این مقدار می توانست تا بیشتر از 9% نیز باشد)، باعث می شد تا این روغن خورنده تر گردد و از این رو سایش بخش های تحت تنش با از بین رفتن لایه ی محافظ تیوفسفات روی از اجزای فلزی مات، افزایش می یافت. همچنین در این بخش ها سرعت خستگی و هزینه های حاصل از ضمانت نامه ها نیز افزایش می یافت.

ویژگی سیلیسیم نیترید

آزمون های انجام شده در اواخر دهه ی 1980، بر روی بادامک های سیلیسیم نیتریدی در تجهیزات موتور نشان داد که این اجزا برای چند سال، به طور موفقیت آمیز در این کاربردها مورد استفاده قرار گرفته اند. از مواد سرامیکی تخصصی موجود، سیلیسیم نیترید انتخاب گردید زیرا استحکام و سختی آن بالاست، تخلخل آن پایین، تافنس شکست بالایی دارد و در برابر تنش های هرتزی مقابله می کند.
مقایسه برخی از ویژگی های یک مجموعه از غلطک بادامکی فلزی( بلبرینگ ها فولادی و برنزی) با سرامیک های سیلیسیم نیتریدی در جدول 1 آورده شده است. این مقایسه نشان داد که به دلیل دانسیته ی این ماده، سرعت شتاب گیری این ماده بیشتر است. سیلیسیم نیترید به طور قابل ملاحظه ای سخت تر است، دارای ضریب انبساط حرارتی پایین تری نسبت به فولاد است و یک عایق گرما محسوب می شود. علاوه براین، سیلیسیم نیترید دارای ضریب اصطکاک لغزشی پایین تری نسبت به سطوح فولاد/ فولاد و برنز/ فولاد است و در تماس با فولاد، میکرواتصال ( یکی از دلایل حمله ی عوامل خورنده و سایش در اجزای فلزی روانکاری شده) پیدا نمی کند. سیلیسیم نیترید همچنین حساسیت کمتری به شرایط عملیاتی و روانکاری دارد و ضریب اصطکاک آن تحت شرایط خشک و خیس، تغییر نمی کند.

راه حل های استفاده از سیلیسیم نیترید

همین طور که در اوایل دهه ی 1990، تنش های تماسی بر روی غلطک های فلزی زیاد شد( شکل 1)، شکست های کارگاهی بر روی این غلطک های فلزی افزایش یافت. افزایش هزینه های این سیستم موجب شد تا استفاده از گرید خاصی از غلطک های سیلیسیم نتیریدی به صرفه باشد. در سال 1993، شرکت تولید موتورهای دیزل دیتروید، اولین تولید کننده ی موتورهای دیزل، اولین غلطک های بادامکی تولید شده از سیلیسیم نیترید را معرفی و در موتورهای دیزل سری 60 خود مورد استفاده قرار داد( شکل 2).
از آن زمان به بعد، کاربردهای موفقی از غلطک های سیلیسیم نیتریدی توسعه پیدا کرد( جدول 2). در برخی موارد( در تولید ات شرکت موتورهای دیزل دیتروید و استندین( Stanadyne))، مقادیر اندکی از خرد شدن سرامیکی در استفاده های اولیه از این نوع غلطک ها مشاهده شد. هر دو شرکت بعد از ارزیابی سایر گریدهای این ماده، از یک ماده ی سیلیسیم نیتریدی استفاده نمود که از روش اتصال واکنشی زینترشده( SRBSN) تولید شد. شرکت استندین یک نوع ماده ی سیلیسیم نیتریدی با نام تجاری Cerally 147-31N تولید کرد که در آن مشکلات حاصل از خرد شدن سرامیکی وجود نداشت.
برای کاربرد پمپ های سوخت رسانی( شکل 3)، غلطک مشاهد شده دارای تماس چرخشی با حلقه ی بادامک داخلی و تماس اصطکاکی با کفشک غلطک است که این شکل نشاندهنده ی شرایط مرزی روانکاری در محیط سوخت داغ دیزل می باشد. این غلطک باید قادر باشد تحت شرایط حاد و برای هزاران مایل، به خوبی کار کند.
قوانین جدید در زمینه ی انتشار گازهای گلخانه ای در ابتدای قرن 21 میلادی بوجود آمد. این قوانین پیش بینی می کند که حتی فشارهای بالاتری برای تزریق و کارکرد سیلندر مورد نیاز است و همچنین بر طبق این پیش بینی ها میزان دوده ی بوجود آمده در روغن موتورها نیز افزایش می یابد. این مسئله باعث ایجاد تنش های زیادتری بر روی اجزای فلزی می گردد که این تنش ها منجر به استفاده ی بیشتر از اجزای سیلیسیم نیتریدی در این کاربردها می شود. علاقه ی زیادی در زمینه ی ارزیابی استفاده از اجزای سیلیسیم نیتریدی در انواع مختلفی از این کاربردها وجود دارد.

کاربردهای سیلیسیم نیترید در غلطک های بادامک

برای آگاهی از مزیت های استفاده از سیلیسیم نیترید در کاربردهای غلطک بادامک، بهتر است در مورد چرایی شکست اجزای فلزی و همچنین کاربردهای این اجزا، اطلاعات کسب کنیم.

سیستم غلطک بادامکی فلزی

سیستم غلطک بادامکی فلزی از اجزای زیر تشکیل شده است( شکل 4A):
1) یک غلطک بادامکی فولادی
2) یک زائده ی فولادی بادامکی
3) یک پین برنزی
عملکرد این سیستم به طور گسترده ای مورد مطالعه قرار گرفته است.
1. سایش و اصطکاک بالا در فصل مشترک غلطک و پین فلزی از چرخش آزاد غلطک فلزی جلوگیری می کند که این مسئله موجب می شود در هر دو قطعه سایش ایجاد شود.
2. لغزش غلطک زائده ی بادامکی باعث می شود تنش های تماسی زیادی ایجاد شود و شرایط اصطکاکی بوجود آمده در قطعه موجب می شود تا ناحیه ی ماکزیمم تنش از زیر سطح به سمت سطح حرکت کند و ممکن است موجب شود شکست های حاصل از خستگی تماسی، هم در غلطک و هم در زائده ی بادامکی بوجود آید( شکل 5). این مسئله باعث ایجاد سایش چسبنده در میان دو سطح فلزی ایجاد شود.
3. تنش های تماسی بالا می تواند باعث شکست خستگی در غلطک فلزی شود. ایجاد حفره در غلطک فلزی به معنی ایجاد سایش زائده ی بادامکی متصل به آن می شود.
4. سایش چسبنده( ایجاد خراش و حمله ی عوامل شیمیایی) شکل غالب سایش در بخش های تماسی فولاد به فولاد است. محل های تماس فلز به فلز در جاهایی که دارای تنش های زیاد هستند نیز باعث ایجاد حفرات میکرونی و جوش خوردگی های میکرونی می شود.
5. پین برنزی اتصال ضعیفی در این سیستم دارد. برنز یک ماده ی نرم است و به همین دلیل مستعد خوردگی و سایش است. خوردگی در این قطعه به دلایل زیر رخ می دهد: تنش های تماسی بالا در این قطعه، میزان اندک روانکاری این قطعه، روانکاری ناقص، وجود ناخالصی ها مانند شن و خاک در این بخش.
6. پین برنزی و غلطک بادامکی فلزی دارای اصطکاک بالایی و تماس زیادی هستند و به دلیل روانکاری زیاد در این قطعات، وضعیت سایشی و خوردگی در این قطعه وخیم می باشد.
به همین دلایل، غلطک های فلزی مورد استفاده رد سیستم های با فشار بالا مسائل زیر را از خود نشان می دهند:
1) ایجاد خراش و حفره بر روی بخش بیرونی غلطک بادامکی
2) سایش بر روی بخش داخلی غلطک فلزی
3) ایجاد خراش و سایش در بخش خارجی پین ها
سیستم های غلطک بادامکی که در آنها از سیلیسیم نیترید استفاده می شود
سیستم های غلطک بادامکی که از سیلیسیوم نیترید ساخته می شوند، از بخش های زیر تشکیل شده اند( شکل 4B):
1) غلطک بادامکی سیلیسیم نیتریدی
2) زائده ی بادامکی فولادی
3) پین فولادی
عملکرد این سیستم نیز مورد مطالعه قرار گرفته است:
1) پین فولادی سخت تر از پین های برنزی مورد استفاده در سیستم های فلزی است. این جایگزینی موجب می شود تا مقاومت بیشتری در شرایط روانکاری ناقص و وجود ناخالصی ها در بخش روغنکاری است.
2) سیلیسیم نیترید و فولاد دو زوج تریبولوژیکی مناسب هستند. بین سیلیسیم نیترید و فولاد اصطکاک اندکی وجود دارد( در شرایط روان کاری و در شرایط بدون روانکاری).
3) سایش غلطک های سیلیسیم نیتریدی کمتر از غلطک های فولادی مربوطه می باشد. نسبت سایش در این دو نوع از غلطک ها 3 به 10 می باشد( شکل 6).
4) سایش اندک و اصطکاک کم در سطح مشترک پین و غلطک سیلیسیم نیتریدی و وزن سبک تر نمونه ی سیلیسیم نیتریدی( سیلیسیم نیترید 60% سبک تر از نوع فلزی آن است) موجب می شود تا لختی چرخشی نوع سیلیسیم نیتریدی کمتر شود. و در نتیجه این مسائل باعث می شود تا چرخش غلطک سیلیسیم نیتریدی آسان تر باشد. این مسئله لغزش و سر خوردن زائده ی بادامکی را تسهیل می دهد و یکی از عمده ترین مسائلی که موجب خستگی تماسی و سایش در سیستم های غلطک بادامکی می شود را از بین می برد.
5) مقاومت در برابر خستگی تماسی سیلیسیم نیترید بیشتر از فولاد است. این مسئله اجازه می دهد تا غلطک های سیلیسیم نیتریدی بدون حفره دار شدن و خرد شدن، در تنش های تماسی بالاتر کار کنند. این مسئله یکی دیگر از منابع خستگی در سیستم های فلزی را حذف می کند.
6) با استفاده از تماس سیلیسیم نیترید با فولاد، سایش چسبنده نباید اتفاق افتد یا باید ناچیز باشد. و این مسئله یکی دیگر از منابع سایش و خستگی تماسی را که در سیستم های غلطک بادامکی فلزی بوجود می آید، از بین می برد. به دلیل ایجاد یک تغییر در تماس مواد غیر مشابه، آزمون ها نشان می دهد که در زمانی که از یک غلطک سرامیکی با سطح پولیش خورده ی مناسب استفاده شود، به جز یک میزان افزایش در تنش تماسی، سایش زائده ی فلزی کاهش می یابد.
7) ضخامت یک غلطک سیلسیم نیتریدی باید در حدی بزرگ باشد که تماس خطی را از لبه های غلطک سرامیکی دور کند. تنش های تماسی عموما در سیستم های سیلیسیم نیتریدی بزرگ تر است زیرا مدول الاستیک سیلیسیم نیترید بزرگ تر از فولاد است( در حالتی که ضخامت ها برابر باشد). اما استفاده از یک ضخامت بهینه از سرامیک می تواند این مشکل را برطرف کند.
افزایش کارایی موتور با استفاده از اجزای سیلیسیم نیتریدی
نتایج کارایی موتور بدست آمده از کسانی که از شرکت سرادین( Ceradyne) خرید کرده اند، به صورت کمی بوده است. این نتایج عبارتند از:
1) سایش یک غلطک سیلیسیم نیتریدی با 10 برابر کمتر از غلطک های فلزی است( شکل 4).
2) عمر مفید یک زائده ی بادامکی که در سیستم سیلیسیم نیتریدی در حال کار است از یک زائده ی بادامکی که در سیستم فلزی مورد استفاده قرار گرفته است، بیشتر است. این مسئله حتی در تنش های تماسی بالاتر نیز صدق می کند. این مسئله بوسیله ی مطالعات آزمایشگاهی نیز به اثبات رسیده است.
3) قابلیت اطمینان موتورهایی که از اجزای سیلیسیم نیتریدی استفاده می کنند، افزایش یافته است. در خواست های برای استفاده از ضمانت نامه های ایجاد شده بر روی این موتورها یی که سیستم های دارای سیلیسیم نیترید به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته است.
4) بیش از 2.5 میلیون جزء سیلیسیم نیتریدی بوسیله ی شرکت سرادین تولید شده است و در داخل موتورها و پمپ های سوخت رسانی قرار داده شده است( این رقم از سال 1999 تا 2003 گزارش شده است). از این زمان تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر ایجاد شکست در اجزای سیلیسیم نیتریدی استفاده شده توسط مشتریان شرکت سرادین گزارش نشده است.
انتخاب یک گرید مناسب از سیلیسیم نیترید برای استفاده در کاربردهای صنعت خودرو
کارایی سیلیسیم نیترید در موتورهای دیزل یا سیستم های تحویل دهنده ی سوخت، به انتخاب یک گرید مناسب از سیلیسیم نیترید و روش تولید آن، بستگی دارد. هزینه ی تولید و مزیت های عمر مفید این قطعات، فاکتورهای مهمی برای موفقیت این اجزا در صنعت خودرو به شمار می آیند. این مسئله حتی پس از نشان دادن مزیت های فنی این نوع از اجزا، وجود دارد. هزینه های مربوط به اجزای سیلیسیم نیتریدی عموما به هزینه های حاصل از مواد اولیه، روش های تولید و هزینه های آماده سازی محصولات، بستگی دارد. مورد آخر معمولا 50 % کل هزینه ها را شامل می شود.
جدول 3 فرایندهای مختلف تولید سیلیسیم نیترید را که هم اکنون برای تولید اجزای توخالی- توری شکل از سیلیسیم نیترید، مورد استفاده قرار می گیرند، را نشان می دهد. به دلیل آنکه فرایند تولید سیلیسیم نیترید با اتصال واکنشی زینترشده در اتمسفر گازی( GP SRBSN) از مواد اولیه ی ارزان قیمت( پودر فلزی سیلیسیم به جای پودر سیلیسیم نیترید) شروع می شود، هزینه های مستقیم مواد با استفاده از این روش، 50 تا 70% کمتر از سایر روش هاست. به علاوه، اگر این فرایند از زینترینگ تحت فشار گاز استفاده کند، شرینکیج کمتری در اجزای GP SRBSN ، در طی انجماد، رخ می دهد و از این رو در این فرایند قادر خواهیم بود تعداد قطعه ی بیشتری را در یک حجم ثابت از کوره قرار دهیم و بدین وسیله هزینه های مربوط به کوره کاهش می یابد.
شکل 8 یک مقایسه میان عمر شکست سه گرید از سیلیسیم نیترید را که بر اساس انجماد با استفاده از فشار گاز، تولید شده اند، نشان داده شده است. این مقایسه نشان می دهد که عمر مفید قطعه در قطعاتی که در فشار 10GPa یا 100GPa تولید شده اند، بیشتر است( مورد 100GPa مربوط به فرایند پرس ایزواستاتیک گرم است). بر اساس این مباحث، سیلیسیم نیترید با اتصال واکنشی زینترشده در اتمسفر گازی دارای پتانسیل خوبی هم از لحاظ کیفیت و هم از لحاظ هزینه را دارا می باشد.
البته برای کاربردهای صنعت خودرو، هزینه ی قابل توجه اجزا آماده سازی نهایی این قطعات است مخصوصا برای غلطک هایی که اغلبا نیازمند ضخامت قابل توجه می باشند و بنابراین برای آماده سازی آنها نیازمند استفاده از فرایندهای آماده سازی سطحی هستیم. در این مورد، مزیت معمولا در استفاده از اجزایی است که توسط شرکت هایی تولید شده است که بر روی فرایند های ساب و پرداخت سطحی سرمایه گذاری کرده اند و توانسته اند با سرمایه گذاری زیاد، قطعاتی با کیفیت تولید کنند.
با مقایسه ی فرایند های مختلف تولید سیلیسیم نیترید در جدول 3، این مهم است که بدانیم این فرایند ها سیلیسیم نیترید با کیفیت مختلف تولید می کنند، اگر چه در هر فرایند، یک تعداد از گریدهای مختلف که از تولید کنندگان مختلف بدست آمده بود، دارای کیفیت نسبتا یکسانی بود. فرایند های متراکم سازی سیلیسیم نیترید معمولا نیازمند یک فشار گاز بالا است تا بوسیله ی استفاده از این فشار گاز، سوراخ های موجود در داخل ماده، از بین روند( این عمل در فرایند زینترینگ تحت فشار و فرایند پرس ایزواستاتیک گرم، مشاهده می شود( شکل 9a)). به دلیل فشار گاز بالای مورد استفاده، فرایند پرس ایزواستاتیک گرم می تواند مواد با سختی بالاتری را نسبت به روش زینترینگ فشار گاز ایجاد کند. در مورد زینترینگ بدون اعمال فشار گاز، مقادیر اندک از تخلخل در ماده باقی می ماند( شکل 9b)؛ که این مسئله می تواند بر روی کارایی ماده در تنش های بالا، تأثیرگذار باشد.
اهمیت میزان تخلخل ماده و تأثیر آن بر روی کارایی اجزا در شکل 10 نشان داده شده است. همانگونه که مشاهده می گردد جزئی که هیچگونه تخلخل سطحی ندارد، در کاربردهای دارای وضعیت سایشی، هیچگونه سایشی در خود را نشان نمی دهند. در حالی که در قطعه ای که دارای تخلخل سطحی است، شکست به دلیل خرد شدن سطح سرامیکی رخ داده است.
ویژگی های انتخابی سیلیسیم نیترید گرید Ceralloy 147-31N ( GP SRBSN) که به طور موفقیت آمیز در غلطک های با حجم بالا مورد استفاده قرار می گیرد، در جدول 3 آورده شده است. این ماده بدون شکست در این کاربردها کار می کند. و مزیت دیگر آنها قابلیت رقابت این گرید در زمینه ی هزینه های تولید( نسبت به سایر گریدها) می باشد.

قابلیت اطمینان سیستم های دارای اجزای سیلیسیم نیتریدی

قابلیت اطمینان بالای اجزای سیلیسیم نیتریدی تولید شده بوسیله ی شرکت سرادین به دلیل چند فاکتور زیر است:
1) تکنیک زینترینگ با فشار بالای گاز که در تولید گرید Ceralloy 147-31N مورد استفاده قرار گرفته است، باعث بهبود ریزساختار و عمر مفید قطعه در برابر خستگی تماسی است. همچنین این روش باعث افزایش مدول ویبول( Weibull modulus) و استحکام B(1) شده است. این فاکتورها باعث شده تا این گرید از سیلیسیم نیترید دارای قابلیت اطمینان خوبی( از لحاظ ویژگی های مکانیکی) باشد. که این مسئله قابلیت اطمینان کل سیستم را بهبود می دهد.
2) طراحی اجزای سیلیسیم نیتریدی یک مسئله ی کلیدی در قابلیت اطمینان می باشد. در تمام موارد، این اجزا به طور ویژه طراحی می شوند تا ویژگی های مکانیکی سیلیسیم نیترید در مورد آنها در نظر گرفته شود. این اجزا به گونه ای طراحی می شوند که تنش های تماسی در جزء سیلیسیم نیتریدی، به حداقل برسد.
3) انتخاب این اجزای خاص( غلطک ها و غلطک بادامکی(شکل 11)) برای استفاده مواد سرامیکی ایده آل هستند. مواد سرامیکی موادی کاملا الاستیک هستند و دارای بالاترین استحکام فشاری هستند.

رقابت های اجزای تولید شده از سیلیسیم نیترید از لحاظ قیمت

اجزای سرامیکی همواره هزینه ی بالاتری نسبت به اجزای فلزی دارند. به هر حال اجزای سرامیکی می توانند زمانی با اجزای فلزی رقابت کنند که هزینه های مربوط به سیکل های عمر مفید این قطعات نیز در نظر گرفته شوند.
اجزای سیلیسیم نیتریدی گرید Ceralloy 147-31N که بوسیله ی سرادین تولید شده اند، می توانند از لحاظ قیمت رقابت کنند زیرا:
1) در این روش از مواد اولیه ی ارزان قیمت استفاده شده است( سیلیسیم به جای سیلیسیم نیترید).
2) استفاده از تکنیک های پیوسته و نیمه پیوسته در ماشین کاری این قطعات
3) استفاده از اتوماسیون حمل و نقل در فرایند های ماشین کاری و تولید این قطعات

نتیجه گیری

سیلیسیم نیترید دارای ویژگی های تریبولوژی و فیزیکی استثنایی می باشد( وزن کم به همراه استحکام بالا و مقاومت در برابر تنش های تماسی بالا). این مسئله اجازه می دهد تا از این ماده در شرایطی که تنش های تماسی بالاست، استفاده شود. انتخاب گریدهای مناسب از سیلیسیم نیترید مشکلات بوجود آمده در بخش های حبس شده ی شیرها و سیستم سوخت رسانی را در موتورهای دیزل با کارایی بالا و موتورهای جرقه ای را مرتفع می کند.
سیلیسیم نیترید گرید Ceralloy 147-31N در چندین موتور دیزل تجاری مورد استفاده قرارگرفته است( در غلطک های بادامکی و پمپ های سوخت مورد استفاده قرارگرفته است). استفاده از این ماده مشکلات حاصل از ضمانت نامه های این موتورها را مرتفع نموده است. این گرید از سیلیسیم نیترید دارای قیمتی قابل رقابت با انواع فلزی خود می باشد. البته این قابلیت رقابت وقتی مشخص می شود که هزینه های مربوط به عمر مفید این قطعات در بررسی ها مد نظر قرار گیرد. شرکت سرادین از سال 1999 تا 2003، بیش از دو و نیم میلیون از این غلطک ها تولید کرده است که تاکنون هیچ گزارشی مبنی بر وقوع شکست در این قطعات گزارش نشده است.
استفاده از مطالب این مقاله با ذکر منبع راسخون بلامانع می باشد.