[Traitement de surface] NIKASIL

Tous nos cylindres sont traités chez Airsall, le travail est très sérieux, aucun souci. J'ai aussi de très bon échos de chez Revaltec, bien qu'un peu plus cher.

Bonjour à tous,

Je suis membre de ce forum depuis quelques temps déjà mais, c’est mon premier message « de fond ».
Donc, j’espère être au bon endroit pour évoquer mon propos.
Si tel n’était pas le cas, désolé et je me plierai aux injonctions redirectrices qui me seront formulées.
J’en profite pour préciser que j’ai fait ma présentation dans la section du forum qui s’y prête.

Ledit propos est le traitement des cylindre deux temps et uniquement deux-temps.
Pour faire simple, les sirènes de l’ère post-Nikasil vont venues chanter à mes oreilles et je suis en train de me laisser séduire.
Mais, avant de se lancer, l’avis des « sachants » me semble être une quête honorable.
J’explique…
Actuellement, mes cylindres sont équipés du traditionnel Nikasil et de son piston avec plus ou moins de revêtement carbone et segment de série qui va bien.
La cible serait :
Pour le cylindre, passer à un traitement plasma-céramique comme celui proposé, par exemple, par Aquitaine Racing.
Pour le piston, appliquer un revêtement de type DLC.
J’ai en tête le « Cavidur » de Oerlikon : [Vous devez être inscrit et connecté pour voir ce lien]
Pour la segmentation, le même revêtement « Cavidur » que le piston.

Les gains potentiels affichés sont alléchants (je ne développe pas) mais le coût du passage à l’acte pousse à se questionner plus d’une fois avant de se lancer dans une telle aventure.
Donc, je serais preneur de vos retours d’expérience si vous en avez sur le sujet.

Pour pousser le sujet un peu plus loin, j’ai contacté Oerlikon qui m’a signifié que l’expérience dans le deux temps ne leur était pas aussi riche que dans l’univers du quatre temps.
En revanche, il est clair qu’au moins une chose est à considérer au niveau des pistons.
Les pistons deux-temps, en sortie d’usine, sont usinés de sorte à laisser une qualité de surface assez rugueuse afin de favoriser le stockage de l’huile dans les interstices.
Le DLC, en revanche, ne peut s’appliquer et fonctionner correctement que si la surface à traiter a été poli de chez poli.
Donc, bye-bye les interstices du piston pour stocker l’huile.
Par contre, le revêtement céramique du cylindre semble pouvoir prendre le relais, mais, dans une moindre mesure.
Petite précision au passage, certaines entreprises appliquant du DLC sur les pistons zappent la phase de polissage.
La conséquence serait un DLC qui s’en va très rapidement du piston exposant ainsi l’aluminium mis à nu au traitement céramique.
Et là, c’est l’inconnu, mais mon contact chez Oerlikon m’a dit que cela revenait à frotter très rapidement un caramel sur du papier de verre … j’aime bien l’image … simple et évocatrice.
On imagine aisément la suite.
Donc, si je me lance dans cette aventure, je passerai par l’étape du polissage pour le piston et peut-être aussi sur le segment en fonction de l’état de rugosité constaté.
Mais, à priori, le segment est moins dans la cible…
Pour revenir au piston, qui dit polissage dit réduction de son diamètre… logique, non ?
Et c’est là que la question fondamentale arrive … tain-tain-tain (comme le chante si bien Renaud) …
Quel jeu cylindre-piston mettre dans le cas d’un revêtement plasma céramique sur le cylindre et d’un DLC de bonne facture sur le piston poli et son compagnon de segment passé au même traitement ?
Car, en questionnant Monsieur le Web et bien, … pas grand-chose.
Si, certains évoquent le fait que la réduction des frottements de l’ordre de 30 à 40% induit une baisse de la température du piston et donc une moindre nécessité de jeu.
Sur des quatre temps automobile, j’ai lu des jeux de 1 à 1,5 centième de millimètre !
Ca calme, non ?
Mais, nous ne sommes pas dans le même contexte de lubrification.
Actuellement, sur mes moteurs en revêtement « classique » (Nikasil), j’ai un jeu de 7 centièmes de millimètre pour un piston en 40 mm de diamètre.
Avec un revêtement de type Plasma-céramique et DLC, quelle valeur mettre ?
Si vous avez de l’info là-dessus, je, … enfin, la communauté des gens se questionnant sur l’opportunité de tels traitements dans l’univers du deux temps, serai preneur !

Deux-temps-eusement

Si j'ai bien compris se que tu indique :

Traitement céramiques du cylindre s'accompagne obligatoirement du traitement de la jupe du piston. Sinon l'usure et très rapide.

Polir quasiment obligatoirement la jupe du piston pour garantir l'accroche du traitement.

Honnêtement je partirai en courant de cette entreprise.

Ou est le gain en frottements si tu est obligé de "durcir" la surface du piston pour pas qu'il fasse le caramel mou ? Sa semble indiquer que le revêtement et plus abrasif que le nickasil

Quand tu vois la forme torturé que peut avoir un piston, son polissage ne peut qu'entrainer une déformation géométriques.

Il est aussi possible que la personne qui t'ai renseigné soi un commercial plutôt qu'un tech. Et donc qu'il cherche à te vendre le maximum de prestations

Sans être un spécialiste du 2 temps, loin s'en faut ( il y en de sérieux sur le site), en raisonnant seulement en mécanicien je dirai que le jeu à froid dépend essentiellement de la nature des matériaux utilisés pour le cylindre et le piston, la nature des revêtements n'aura que peu d'influence, même si elle réduit légèrement le frottement car celui ci est géré majoritairement par le lubrifiant. Les chiffres annoncés pour des fonctionnements avec des revêtements exotiques certes performants sont essentiellement à sec ou très mauvaises conditions de lub ( teflon, DLC, carbone...etc), c'est pour çà qu'ils sont conçus, lorsque inclus dans un milieu lubrifié, le gain chute car c'est le film d'huile qui travaille.
Le gain le plus important sera certainement obtenu avec le traitement du segment ( fort appui sur très petite surface), quelle baisse de température va-t-il apporter?, laissons un motoriste 2 temps très poussé répondre pour la réduction du jeu
A+ Dan

Des infos j'en ai :

le traitement céramique de Aquitaine machin chose je lai essayé il y a deux ans sur un cylindre de 105 mm d'une de mes KTM 690 de 100 cv et c'est pas mieux qu'un nickasil normal qui est deux fois moins cher

pour ce qui est du DLC que je pratique depuis que ça existe cet à dire 1992 , c'est un sacré plus sur des pièces acier de 52 HRC ou plus , sur de l'alu certains rare cas s'y prêtent ,sinon c'est du pignolage !!!!

la tribologie est une science pas un business

je fait traiter mes axes de culbuteur DLC  ( chez Sorevi ) sur les 690 car d'origine ils on tendance à gripper ( par manque de lubrification) , ainsi que les axes de piston qui malgré la bonne lubrification on eux aussi tendance à gripper .

en somme , un nickasil  standard  et le bon jeux piston /cylindre ya pas mieux

le choix du piston est essentiel , Mahle ( serie Box n Box ) étant , pour moi le seul vrai choix , et je dit ça après avoir essayé à peu prêt tout le monde ....

le jeux piston cylindre est dicté par le piston, chez Mahle c'est 0.04 mm sur un piston de 102/105 mm , chez les autres , même diamètre c'est mini 0.08 mm


quand au meilleur segment , c'est celui qui sera le plus étanche avec le moins de frottement ,c'est donc pas gagné car légèrement antinomique !!!!  le couple segment fonte gs et nickasil marche plutôt bien ....





.

fd-racing a écrit:

le couple segment fonte gs et nickasil marche plutôt bien.

A cast-iron piston ring in a nikasil-coated cylinder bore seals very well, but not for very long. The nikasil is much harder and more abrasive than the iron, so the ring is quickly ground into its ideal shape, but it also wears quickly.
Even chrome-coated pistong rings suffer. A new nikasil cylinder off the production line eats its first chrome-coated ring for breakfast, and its second ring for dessert. Then the nikasil itself is adequately polished, and the third ring has eternal life.

Frits Overmars a écrit:

fd-racing a écrit:

le couple segment fonte gs et nickasil marche plutôt bien.

A cast-iron piston ring in a nikasil-coated cylinder bore seals very well, but not for very long. The nikasil is much harder and more abrasive than the iron, so the ring is quickly ground into its ideal shape, but it also wears quickly.
Even chrome-coated pistong rings suffer. A new nikasil cylinder off the production line eats its first chrome-coated ring for breakfast, and its second ring for dessert. Then the nikasil itself is adequately polished, and the third ring has eternal life.

Good morning Frits,

Based on what has been said previously and your comment I understand that, for a two strokes engine :
- DLC on piston is useless. Lubrication and adequate piston-cylinder clearance remains the cornerstone.
- Plasma-ceramic or Nikasil coating for the cylinder is an unclear debat regarding the more "performant" one
- a couple of cast iron made piston rings have to be sacrified before an adequate fit.

However, what do you think about coating the thrid piston ring with DLC as soon as the cylinder running in phase is over ?
This, especially in a plasma-ceramic cylinder coating.

Frits Overmars a écrit:

fd-racing a écrit:

le couple segment fonte gs et nickasil marche plutôt bien.

A cast-iron piston ring in a nikasil-coated cylinder bore seals very well, but not for very long. The nikasil is much harder and more abrasive than the iron, so the ring is quickly ground into its ideal shape, but it also wears quickly.
Even chrome-coated pistong rings suffer. A new nikasil cylinder off the production line eats its first chrome-coated ring for breakfast, and its second ring for dessert. Then the nikasil itself is adequately polished, and the third ring has eternal life.

I like the way you decribe it , and that's the way it goes

51whitehorse a écrit:

Based on what has been said previously and your comment I understand that, for a two strokes engine :
- DLC on piston is useless. Lubrication and adequate piston-cylinder clearance remains the cornerstone.
- Plasma-ceramic or Nikasil coating for the cylinder is an unclear debat regarding the more "performant" one
- a couple of cast iron made piston rings have to be sacrified before an adequate fit.

However, what do you think about coating the thrid piston ring with DLC as soon as the cylinder running in phase is over ?
This, especially in a plasma-ceramic cylinder coating.

DLC has several properties that are relevant here.
1: it is as hard as diamond. That means: DLC-coat a rough surface and you will have created a diamond file. You don't want that in your engine.
2: it is slippery, provided the underlying surface was reeeally smooth. That's fine for us.
3: it can stand temperatures up to about 250° C. That can be a problem for a two-stroke piston, and certainly for piston rings. I've been asking for DLC-treatment of piston ring grooves for several years now and each time I am being told: "We're getting nearer, but it's not reliable yet".

Thank you for your answers.
However, what about the plasma-ceramic vs Nikasil match ?
Does it exist something more "current" than the nikasil coating or does it remains the best choice ?

N.B. For plasma-ceramic coating, we (the team to which I belong) have experienced a plasma-ceramic coating into a cylinder but with a non-coated piston-ring.
The piston ring brakes after a non-aggressive two minutes running session.
After contacting the professional which did the coating, he explained that the piston ring should have been coated with titanium nitride (TiN).
It would have been better to have this piece of information before starting the engine    !
Since, we did not made any more tests surrounding plasma-ceramic coated cylinders.
That's why I ask the question ...

Que donnerait une jupe de piston 2 temps revêtue de DLC au sujet de l'échange thermique ?
A+ dan

51whitehorse a écrit:

what about the plasma-ceramic vs Nikasil match ? Does it exist something more "current" than the nikasil coating or does it remains the best choice ? N.B. For plasma-ceramic coating, we (the team to which I belong) have experienced a plasma-ceramic coating into a cylinder but with a non-coated piston-ring.
The piston ring brakes after a non-aggressive two minutes running session. After contacting the professional which did the coating, he explained that the piston ring should have been coated with titanium nitride (TiN). It would have been better to have this piece of information before starting the engine    ! Since, we did not made any more tests surrounding plasma-ceramic coated cylinders. That's why I ask the question ...

You more or less answered your own question. There are many coating processes, each one claiming to be the best, but I'll stick to what I know is reliable.

Dan42 a écrit:

Que donnerait une jupe de piston 2 temps revêtue de DLC au sujet de l'échange thermique?

I haven't tried it Dan, but I expect it will not make much difference.

[quote="Marc"]Nikasil est la marque déposée d'un revêtement électrolytique (Nickel  Carbure de Silicium) pour les composants moteurs, principalement les cylindres. Introduit par Mahle en 1966 pour permettre aux joints des moteurs rotatifs (NSU Ro80 and Mercedes C111)
(...)
Quelques moteurs utilisant le Nikasil:
(...xxx...plein de beaux moteurs...   )

Passionnant ce sujet sur le Nikasil !

Juste une précision qui est un petit chainon manquant : un des premiers acteurs majeurs du monde GP Moto à avoir relié le Nikasil à la performance et à la fiabilité est sans doute Jorg Möller, le père de toute une génération de moteurs 2T ayant largement dominé leurs époques respectives.
J'irais même bien jusqu'à dire que Möller est The ingénieur 2T de la fin du 20ème siècle puisque à peu près tout ce qu'il a créé a été mondialement titré.
Je ne serais pas surpris que le Nikasil ait pu aussi interpeler le génial Helmut Fath, mais je n'ai pas d'infos sur le sujet.

Donc, pour compléter la liste (et plutôt du côté du début) des moteurs "nikasilés", je citerais volontiers les inoubliables Kreidler 50 cc de GP (disponibles en compé-client dès 1973 !), les mêmes en version Van Veen un peu plus tard,  les 125 cc bicylindres Morbidelli/MBA à la charnière des années 80, et les 80 cc Huvo-Casal de 1984, qui sont tous des "moteurs Jorg Möller".
Je crois me souvenir que derrière les Aprilia 2T des années 90 planait aussi l'ombre de Möller :)

Il y a eu beaucoup d'autres moteurs "Nikasil" tant ce revêtement était devenu incontournable. D'autres ingénieurs ne se sont pas privés de l'utiliser, je n'imagine même pas que Jan Thiel, Martin Mijwart et consorts aient envisagé un seul instant de s'en priver.
Mais il me semblait utile d'associer le nom de Jorg Möller à l'histoire de cette technique.

Gerard Velay

gv5080 a écrit:

un des premiers acteurs majeurs du monde GP Moto à avoir relié le Nikasil à la performance et à la fiabilité est sans doute Jorg Möller, le père de toute une génération de moteurs 2T ayant largement dominé leurs époques respectives. J'irais même bien jusqu'à dire que Möller est The ingénieur 2T de la fin du 20ème siècle puisque à peu près tout ce qu'il a créé a été mondialement titré.

Jörg Möller was without doubt one of the leading two-stroke developers and I have a lot of respect for his achievements. But for an objective comparison we should look at the facts; shouldn't we, Gerard?
Jan Thiel achieved 26 constructor's world titles, 25 rider's world titles and over 300 GP-wins. Jörg Möller did not come close to these numbers.

Citation :

pour compléter la liste des moteurs "nikasilés", je citerais volontiers les inoubliables Kreidler 50 cc de GP (disponibles en compé-client dès 1973 !), les mêmes en version Van Veen un peu plus tard.

The Kreidler racekits offered by the factory all had chrome cylinders. Even the Van Veen works cylinders were chromed,
by Van der Horst Porus Chrome in the city of Zwolle, 20 km from where I lived.

Citation :

Je crois me souvenir que derrière les Aprilia 2T des années 90 planait aussi l'ombre de Möller.

Möller made some cylinders for the 250 cc Aprilia of Eskil Suter, but they never won a GP.

Quelques détails sur le piston Fath (celui de l'URS) et sur l'emploi du silicium.

[Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]

Source : Erik Meesters

Là je ne suis pas bon du tout en germain mais "aluminium mit zilizium" c'est un alliage alu silicium classique pour les pistons ( meilleure maîtrise des dilatations).
Au passage on aura remarqué la calotte de piston de forme standard de l'époque et aberrante aujourd'hui: très grande surface d'échange, pression qui s'applique dans tous les sens, bref, çà a bien évolué avec les soupapes qui se sont redressées.
A+ Dan

Frits Overmars a écrit:

Jan Thiel achieved 26 constructor's world titles, 25 rider's world titles and over 300 GP-wins. Jörg Möller did not come close to these numbers.

Oui, c'est vrai qu'en glorifiant Jorg Möller j'en deviens très injuste pour la carrière de Jan Thiel, et vous faites bien de rappeler ces chiffres qui sont le reflet de son parcours exceptionnel.
J'ai cotoyé Jaap Voskamp et Jan Huberts à l'époque des moteurs Huvo-Casal 80cc. Parfois Jorg Möller était à l'atelier de Jaap Voskamp... Les souvenirs restent forts mais occultent effectivement d'autres réalités plus objectives...
Merci d'avoir rectifié Mr Frits Overmars :-)

Pour revenir au Nikasil des kits Kreidler, je suis très étonné : j'ai vu mes premiers kits Kreidler à partir de 1975, et jusqu'en 1984 je n'ai jamais vu de cylindres Kreidler chromés.  
J'achetais les cylindres Kreidler à l'usine de Kornwestheim, et ensuite chez Van Veen où je n'ai eu que des cylindres Nikasll. L'usage du chrome dans ces cylindres et surtout chez Van Veen est pour moi une découverte !

J'en suis d'autant plus étonné qu'en 1975, même les Kreidler 50cc de route type RS avaient un cylindre Nikasil.

gv5080 a écrit:

Pour revenir au Nikasil des kits Kreidler, je suis très étonné : j'ai vu mes premiers kits Kreidler à partir de 1975, et jusqu'en 1984 je n'ai jamais vu de cylindres Kreidler chromés.  
J'achetais les cylindres Kreidler à l'usine de Kornwestheim, et ensuite chez Van Veen où je n'ai eu que des cylindres Nikasll.

The first racing kits offered by the Kreidler factory were air cooled, piston ported kits, long before 1975. I had these in mind when reacted to your previous post, Gerard. The Van Veen cylinders that were developed by Jörg Möller, were based on air-cooled Kreidler castings from which the cooling fins were removed and substituted with welded-on water casings. They too had hardchrome bores. They were later followed by watercooled Mahle cylinders that were indeed nikasil-plated.

Excellent redémarrage du sujet!



Bon, ça part un peu dans tous les sens, mais comment faire autrement avec des passionnés en tous genres, mais.... on expose (superbement).... on partage (merci Frits).....on apprend..... on respecte.

Bref, bravo à tous!

Frits Overmars a écrit:

The first racing kits offered by the Kreidler factory were air cooled, piston ported kits, long before 1975. I had these in mind when reacted to your previous post, Gerard. The Van Veen cylinders that were developed by Jörg Möller, were based on air-cooled Kreidler castings from which the cooling fins were removed and substituted with welded-on water casings. They too had hardchrome bores. They were later followed by watercooled Mahle cylinders that were indeed nikasil-plated.

Merci pour ces précisions très intéressantes ! :)
Je comprends mieux pourquoi j'ignorais l'existence de cylindres chromés : ils concernent une époque dans laquelle j'étais encore peu impliqué.
J'ai connu et utilisé seulement les kits Kreidler à refroidissement liquide et donc les cylindres Mahle/Nikasil.