Ковані поршні і їх переваги.

Кованые поршни и их преимущества.
Ковані поршні і їх переваги.
«У форсованому двигуні застосовані ковані поршні...». Знавцям тюнінгу ця фраза знайома, згадка про кованих поршнях часто зустрічається в описі конструкцій спортивних двигунів.

Поршні двигуна – одна з найбільш складних і навантажених деталей. Сучасна тенденція в спортивному тюнінг – зростання максимальних обертів двигуна. Отже доводиться боротися за масу поршня, адже чим легше поршень, тим менше він під дією бічних складових сил інерції притискається до поверхні циліндра. А значить, менше будуть механічні втрати, вище потужність, як правило, більший ресурс і вище максимально допустимі обертів двигуна.
У боротьбі за зниження маси поршень придбав оригінальну форму, але геть втратив простоту. По-перше, як відомо, метал при нагріванні розширюється, причому поршень розширюється нерівномірно, найбільше в напрямку, паралельному осі поршневого пальця, і менше – в площині хитання шатуна.
Відбувається це із-за того, що металу в області бобышек-припливів під поршневий палець більше, і тому якщо, припустимо, поршень був би циліндричним в холодному стані, то при нагріванні до робочої температури він стане овальним. По-друге, спідниця поршня при роботі двигуна теж нагрівається нерівномірно, і теж перетворитися в вигнуту, як кажуть фахівці, «корсетную». Точно також веде себе і конусна спідниця поршня двигуна.
Все це призводить до скорочення плями контакту поршня з поверхнею циліндра, підвищеного зносу, а в гіршому випадку – задираку, схоплюванню поршнів і заклинювання двигуна. А адже крім нагріву, поршень і піддається тиску газів, і впливів сил інерції, і під їх впливом теж деформується.
Зрозуміло, що поршень повинен бути як можна легше, міцніше і якомога менше змінювати свою форму при нагріванні і інших впливах.
Ось типовий портрет сучасного поршня для двигуна автомобіля або мотоцикла. Він (поршень) відливається з аллюминиевого сплаву з додаванням кремнію і в холодному стані має овальну форму, щоб при нагріванні поршня, в силу зазначених вище причин, наблизитися до циліндричної. А для того, щоб оптимізувати за формою пляма контакту спідниці поршня з циліндром, профіль спідниці поршня роблять бочкоообразным, причому з запасом, щоб поршень зберіг форму барильця і в гарячому стані.
Крім того, з метою звести до мінімуму температурну деформацію поршня, в тіло поршня заливають сталеві, термокомпенсірующіе вставки, які покликані утримувати область бобышек від надмірного розширення. Головний недолік литих поршнів – процес лиття не вільний від великого відсотка технологічного шлюбу, всередині металу майбутнього поршня залишаються пустоти, виникають тріщини. Так і твердість сплаву після лиття і загартування відносно не висока: 80 одиниць за шкалою Бринеля.
Тому, щоб дотримати необхідну міцність литого поршня, його масу доводиться збільшувати. Приміром звичайний заводський поршень для 16V двигуна ВАЗ, одержуваний литтям в кокіль, важить 370 грам. Як альтернатива заводським, литим поршням з'явилися ковані поршні. В принципі їх правильніше називати штампованими, т. к. поршні отримують не багаторазової обробкою тиском, а одноразовою. Заготівля поршня поміщається в матрицю, притискається пуансоном і напівфабрикат поршня готовий. Природно, остаточну форму поршня він отримає тільки після механічної обробки.
Штампування поршня під тиском дозволяє зміцнити метал і одночасно зробити поршень набагато більш легким, міцним, надійним і довговічним.
При цьому виникає проблема неможливості (вірніше великої складності) запресовування в поршень термокомпенсирующих вставок і внаслідок цього необхідність в більш ретельному підборі профілю поршня.
В якості сировини для виготовлення кованих поршнів використовують высококремнистый алюміній (вміст кремнію 10-18%), підданий попередньої деформації, у вигляді прутка, що пройшов багаторазову протяжку через фільєри. В процесі такої протяжки перетин дроту зменшується вчетверо і при цьому ліквідуються пори в деревині майбутнього поршня і змінюється його структура. Пруток ріжеться, і болванками закладається в гідравлічний прес.
Зусилля в 250 тонн і температура 500 градусів, підтримувана системою індукційного нагріву, робить дива: метал майбутнього поршня, немов пластилін, за кілька секунд розтікається між матрицею і пуансоном, приймаючи форму заготовки поршня. Оскільки процес виготовлення поршня протікає при незмінній температурі, називається він ізотермічної штампуванням. Постійний нагрів відіграє тут більшу роль, адже якщо температура в зоні матриці впаде, то можлива недоштамповка поршня, ті нерівномірний розподіл металу.
Якщо температура підвищиться, то алюміній майбутнього поршня просто почне плавитися. В результаті ізотермічного штампування з попередньо деформованого металу і подальшого циклу загартування та обов'язкового старіння, виходить заготовка під майбутній кований поршень з високими механічними характеристиками – твердість 130 одиниць і відсутність технологічного шлюбу типу каверн, раковин і тріщин. Комплект наділених поршнів версії «Тюнінг» важить на 50 грам легше, порівняно зі стандартними, заводськими Вазовским поршнями.
08:00
12
RSS