Artykuł: : „Świat Motoryzacji” nr 7/2009

Coraz większe obciążenia
Wyjaśnienie tych kwestii zacząć wypada od oczywistego spostrzeżenia, że w miarę jak silniki są udoskonalane, następuje wzrost ich osiągów, a zatem i obciążeń jakim poddawane są elementy silnika. Jednocześnie dąży się do zmniejszania wymiarów jednostek napędowych, co powoduje, iż mniejsze stają się także łożyskowania takich elementów jak wały korbowe, wały rozrządcze, osie dźwigienek zaworowych czy wałki wyważające. W efekcie obciążenia przypadające na centymetr czy milimetr kwadratowy tych łożyskowań jeszcze dodatkowo wzrastają. W przypadku łożysk głównych i korbowodowych współczesnych diesli z bezpośrednim wtryskiem paliwa przekraczają już 120 N/mm2, co stanowi wartość graniczną dla konwencjonalnych dwu- lub trójskładnikowych panewek z warstwami łożyskującymi nakładanymi metodą galwanizowania.
Do nowoczesnych jednostek dieslowskich należało zatem stworzyć  łożyskowania cechujące się znacznie zwiększoną odpornością na zmęczenie i zmniejszonym współczynnikiem zużycia (zwłaszcza w czasie, gdy zachodzi tarcie mieszane). Także podniesioną odporności na korozję, m.in. dlatego, że temperatury w nowych silnikach są generalnie wyższe niż w jednostkach konstruowanych przed wielu laty. Jakby tego było jeszcze mało, tolerujące także wydłużone okresy między kolejnymi wymianami oleju, co oczywiście komplikowało zadanie, gdyż odpowiednie smarowanie ma dla trwałości panewek zupełnie podstawowe znaczenie.

Atomy, jony, elektrony
Rozwiązaniem okazały się panewki napylane. Czym się one różnią od panewek stosowanych w mniej obciążonych silnikach najłatwiej będzie wyjaśnić opisując operację napylania. Otóż przeprowadzana jest ono w próżniowym zbiorniku, w którym znajdują się śladowe ilości gazu szlachetnego. Znajduje się w nim także anoda (elektroda dodatnia) z umieszczonymi na niej panewkami poddawanymi napylaniu oraz pokryta warstwą specjalnego metalu katoda (elektroda ujemna). Gdy między katodę i anodę podane zostaje odpowiednio wysokie napięcie dochodzi do jonizacji pierwszych atomów gazu tzn. uwalniania się z nich elektronów. Elektrony te, jako że mają ładunek ujemny, pędzą ku anodzie, zaś naładowane dodatnio atomy gazu szlachetnego kierują się w stronę katody i uderzając w nią ze znaczną energią wybijają atomy metalu z warstwy pokrywającej katodę. Jednocześnie przemieszczające się dużą prędkością elektrony i dodatnio naładowane atomy zderzając się z innymi atomami gazu doprowadzają do ich jonizacji, postępuje więc ona lawinowo. W efekcie w zbiorniku powstaje mieszanka wolnych elektronów, dodatnich jonów i obojętnych cząstek gazu, czyli tzw. plazma. A co dzieje się z atomami metalu wybijanymi z katody? Osiadają one na powierzchni łożyska tworząc cieniuteńką, drobnoziarnistą powłokę, która wyjątkowo mocno przylega do podłoża i cechuje się wielką twardością, wysoką granicą plastyczności i dużą wytrzymałością.

Zestawy z dwóch powodów
Uzyskiwane w ten sposób panewki, czy raczej półpanewki, mają wszelako pewną wadę. Taką mianowicie, że ze względu na sposób ich produkcji są dość kosztowne. Jest to jednym z głównych powodów dlaczego w łożyskowaniach narażonych na duże obciążenia spotykamy zestawy składające z jednej półpanewki napylanej i jednej trójskładnikowej wytwarzanej w konwencjonalny sposób. Oczywiście napylana jest wówczas umieszczana tam gdzie obciążenia są większe. W przypadku łożyskowania korbowodu montuje się ją więc od strony trzonu korbowodu, zaś konwencjonalną od strony główki. W łożyskowaniach wału korbowego (łożyskach głównych) układ jest odwrotny. Półpanewki napylane umieszczane są od strony pokryw, trójskładnikowe zaś od strony bloku silnika.
Złamanie tych reguł skutkuje zmniejszeniem trwałości łożyskowania więc bezwzględnie należy ich przestrzegać mając jednocześnie na uwadze, że panewki napylane i konwencjonalne wyglądają bardzo podobnie. Na szczęście ich rozróżnienie ułatwia oznaczenie "sputter" naniesione na napylanych, a zatem przy odrobinie staranności ryzyko pomyłki nie jest duże.
Drugim ważnym powodem dlaczego półpanewki dwóch typów łączone są w pary jest paradoksalnie bardzo duża twardość napylanej powłoki. W efekcie półpanewki typu sputter nie tolerują zanieczyszczeń w oleju, podczas gdy bardziej miękkie trójskładnikowe potrafią bez szkody dla swej warstwy łożyskującej wchłonąć niewielkie zanieczyszczenia.

Rodzaje panewek ze względu na ich budowę

Panewki lite
Wykonane są w całości z metalu łożyskowego (specjalnych stopów).
 

Panewki dwuskładnikowe
Zbudowane są ze stalowego podłoża, warstwy pośredniej oraz warstwy stopu łożyskowego (przeważnie jest to stop aluminiowy). Stosuje się je w mało i średnio obciążonych silnikach (benzynowych i wolnossących wysokoprężnych) samochodów osobowych.

Panewki trójskładnikowe

Wykonuje się je z podłoża stalowego, warstwy łożyskującej, warstwy barierowej oraz warstwy ślizgowej. Ta ostatnia, może być nakładana metodą galwanizowania, ale jeśli trzeba ją sporządzić ze stopu o znacznie podwyższonej twardości i odporności na zużycie, wykorzystuje się metodę napylania katodowego. Napylane panewki trójskładnikowe stosowane są głównie w silnikach wysokoobciążonych.