|
КОВАНЫЕ ПОРШНИ ДЛЯ МОТО-ТЕХНИКИ - ЗАЧЕМ ОНИ НУЖНЫ? |
Для ценителей тюнинга словосочетание "кованые поршни" сродни магическому заклинанию.
Да и обычным владельцам скутеров и мотоциклов приходилось слышать превосходные отзывы о данных изделиях. В каких же случаях кованые поршни рекомендуется использовать, и чем они лучше более распространенных литых поршней?
Кованые поршни – что это такое?
Что дает установка кованых поршней в двигатель?
Насколько кованые поршни лучше литых?
Литые поршни по технологии своего изготовления, идеально подходят для массового производства и предназначаются в основном для серийных моторов. В том случае, если для вас скутер/мотоцикл лишь способ перемещения из одной точки в другу, то менять обычные поршни на кованые не стоит. То же самое справедливо и в плане капитального ремонта двигателя.
Совсем иное дело – двигатели тюнингованные, спортивные. Именно они предъявляют высокие требования в плане качества поршней и других комплектующих. Стандартные поршни для подобных двигателей имеют не совсем оптимальную форму и несколько тяжеловаты. Кроме всего прочего, литье имеет некоторые дефекты, которые не видно невооруженным глазом: вкрапления мельчайших инородных элементов, каверны, пузырьки. Их практически невозможно заметить даже при весьма тщательном контроле. В обычной ситуации навредить они смогут врядли, а в случае с силовым агрегатом повышенной мощности (и как следствие высокой нагрузки), последствия такого брака могут быть для мотора весьма плачевными. Поршень может дать трещину, прогореть и т.п. Владельцы мото-техники китайского производства могут подтвердить, что такие казусы бывают. Особенно часто подобное происходит при попытке увеличить объем цилиндра, прибегая к установке коленвала с увеличенным ходом. В данной ситуации стандартные поршни необходимо торцевать, что делает их более слабыми и совершенно не способствует увеличение их срока службы. Ввиду существенной разницы в структуре, отливка всегда менее прочна, чем кованая деталь, даже если эта деталь изготовлена идеально.
Детали на двигателях с тюнингом ЦПГ подвергаются существенным температурным и механическим нагрузкам. Поэтому для изготовления кованых поршней используют алюминиевые сплавы с повышенным содержанием кремния (10-18%), которые обладают меньшим коэффициентом расширения, повышенной жаропрочностью и лучшими показателями прочности, по сравнению со сплавами, применяемыми для отлива заготовок в кокиль (чугунная или стальная форма для литья). Этот сплав подвергнутый предварительной деформации, в виде прутка, прошедшего многократную протяжку через фильеры (волочильная плита с коническими отверстиями). В процессе такой протяжки сечение прутка уменьшается вчетверо, при этом ликвидируются поры в металле будущего поршня и изменяется его структура. Пруток режется, и болванками закладывается в гидравлический пресс.
Высококачественные поршневые заготовки из высококремнистого сплава изготовить стандартным способом (литье в кокиль) не получится ввиду различной скорости кристаллизации кремния (образуются поры). По этой самой причине заготовки производятся при помощи применения более сложных методов: изотермической и жидкой штамповки. В первом варианте штамповку делают из мерных заготовок, изготовленных из предварительно "обжатого" через фильеру прутка. Во втором случае специальная матрица заливается металлическим расплавом, а пуансон ее деформирует с заранее заданной скоростью. Процесс штамповки с заранее установленной скоростью, начинается после того, когда пуансон, мерная заготовка и матрица будут разогреты до температуры в 400-450 C. В результате структура металла, из которого изготовляются кованые поршни, отличается от литых своей мелкодисперсностью. В нее отсутствуют грубые частицы кремниевых кристаллов. В результате этого материал, из которого производятся штампованные поршни, имеет высокие механические характеристики, как при нормальных, так и при рабочих температурах (300-350 C). Штампованный поршень благодаря своим улучшенным характеристикам становится «ажурнее» и легче в отличие от литого.
На основании вышеизложенных фактов можно сделать вывод, что использование кованых поршней в двигателях с тюнингом ЦПГ в сторону увеличения объема если уж и не строго обязательное, то по крайней мере, очень желательное.
Штампованные поршни по сравнению с литыми, намного легче и одновременно существенно прочнее, их форма для форсированных моторов наиболее оптимальна, а вероятность их прогорания значительно меньше. Кроме того их твердость по шкале Бринелля составляет 120-130 единиц, твердость обычных по той же шкале – максимум 90. Термоциклическая стойкость кованых поршней почти в 6 раз выше, и если литые поршни до появления трещин способны выдержать не более четырехсот циклов «нагрев-охлаждение», то поршень штампованный выдерживает около 2 500.
Поршни двигателя – одна из самых сложных и нагруженных деталей. Современная тенденция в спортивном тюнинге – рост максимальных оборотов двигателя. Следовательно, приходиться бороться за массу поршня, ведь чем легче поршень, тем меньше он под действием боковых составляющих сил инерции прижимается к поверхности цилиндра. А значит, меньше будут механические потери, выше мощность, как правило, больше ресурс и выше максимально допустимые обороты двигателя.
В борьбе за снижение массы поршень приобрел оригинальную форму, но напрочь утратил простоту. Во-первых, как известно, металл при нагреве расширяется, причем поршень расширяется неравномерно, больше в направлении, параллельном оси поршневого пальца, и меньше – в плоскости качания шатуна.
Происходит это из-за того, что металла в области бобышек-приливов под поршневой палец больше, и поэтому если, предположим, поршень был бы цилиндрическим в холодном состоянии, то при нагреве до рабочей температуры он станет овальным. Во-вторых, юбка поршня при работе двигателя тоже нагревается неравномерно, и тоже превратиться в изогнутую, как говорят специалисты, «корсетную». Точно также ведет себя и конусная юбка поршня двигателя.
Все это приводит к сокращению пятна контакта поршня с поверхностью цилиндра, повышенному износу, а в худшем случае – задиру, прихватыванию поршней и заклиниванию двигателя. А ведь помимо нагрева, поршень подвергается и давлению газов, и воздействиям сил инерции, и под их влиянием тоже деформируется. Понятно, что поршень должен быть как можно легче, прочнее и как можно меньше изменять свою форму при нагреве и других воздействиях.
Как альтернатива заводским, литым поршням появились кованые поршни. В принципе их правильнее называть штампованными, т.к. поршни получают не многократной обработкой давлением, а однократной. Заготовка поршня помещается в матрицу, прижимается пуансоном и полуфабрикат поршня готов. Естественно, окончательную форму поршня он приобретет только после механической обработки. Штамповка поршня под давлением позволяет упрочнить металл и одновременно сделать поршень гораздо более легким, прочным, надежным и долговечным. При этом возникает проблема большей сложности запрессовки в поршень термокомпенсирующих вставок и вследствие этого необходимость в более тщательном подборе профиля поршня.
Усилие в 250 тонн и температура 500 градусов, поддерживаемая системой индукционного нагрева, делает чудеса: металл будущего поршня, словно пластилин, за несколько секунд растекается между матрицей и пуансоном, принимая форму заготовки поршня. Поскольку процесс изготовления поршня протекает при неизменной температуре, называется он изотермической штамповкой. Постоянный нагрев играет здесь большую роль, ведь если температура в зоне матрицы упадет, то возможна недоштамповка поршня, то есть неравномерное распределение металла. Если температура повысится, то алюминий будущего поршня попросту начнет плавиться. В результате изотермической штамповки из предварительно деформированного металла и последующего цикла закалки и обязательного старения, получается заготовка под будущий кованый поршень с высокими механическими характеристиками – твердость 130 единиц и отсутствие технологического брака типа каверн, раковин и трещин.
Если вы с первого или со второго прочтения статьи разобрались в необходимости использовать именно в вашем двигателе кованого поршня – можете посмотреть наши предложения по этой продукции как Комплекта, так и в составе Полного комплекта ЦПГ.
|
|
Новинки (верт. прокрутка) |
|