Из какого металла делают поршни
Перейти к содержимому

Из какого металла делают поршни

  • автор:

Как устроен поршень двигателя

Как устроен поршень двигателя

Восприятие давления газов, герметизация камеры сгорания, отвод тепла и передача усилий на шатун — это основные функции поршня. Термодинамический процесс происходит именно с помощью поршня двигателя.

Высокое давление, всплески температуры и иные нагрузки — это условия, в которых приходится работать поршню. По этой причине был выбран материал, из которого производят поршень — чаще из алюминиевого сплава, редко из стали. Производят их через штамповку или литьем под давлением.

Схема поршня двигателя

Конструкция поршня включает в себя «головку» и «юбку», но считается он цельным элементом. Для определенной модели автомобиля поршень будет выглядеть по разному в зависимости от того какой тип двигателя, форма камеры сгорания и само сгорание. Поршни для бензинового и дизельного двигателя различны. Поршень бензинового двигателя имеет плоскую головку. В ней могут быть быть канавки для открытия клапанов на 100%. Поршни двигателей с простым впрыском топлива немного сложнее. В дизельном двигателе все наоборот, там выполняется непростая камера сгорания, которая создает значительное завихрение и улучшает улучшают условия для смешивания смесей.

У поршня ниже головки проходят определенные и специальные канавки для поршневых колец. Юбка похожа на конус или на простую бочку. При нагреве такая конструкция может пригодиться, потому что может компенсировать температурное расширение. В условиях, когда достигнута нужная температура поршень становится похож на цилиндр. Дисульфид молибдена, графит находится на поршень, чтобы снизить потери на трении. В юбке поршня есть приспособления для крепления поршневого пальца.

porshen

Охлаждается поршень по разному:

— масляный туман в цилиндре;

— разбрызгивание масла через отверстие в шатуне;

— разбрызгивание масла специальной форсункой;

— впрыскивание масла в определенный кольцевой канал в зоне колец;

— циркуляция масла по трубчатому змеевику в головке поршня.

Поршневые кольца соединены со стенками цилиндра. Они сделаны из модифицированного чугуна. Кольца трутся в поршне и являются самыми главными источниками трения. Потери на трение в кольцах доходит до 30% всех потерь в двигателе, обусловленных механикой.

Число и расположение колец зависит от того, какой двигатель. Самая часто встречающая схема – 2 компрессионных и 1 маслосъемное кольцо. Компрессионные кольца имеют разные формы — похожи на трапецию, бочку или конус.

Маслосъемное кольцо справляется с излишками масла с поверхности цилиндра и не дает маслу попасть в камеру сгорания. У кольца много дренажных отверстий. Некоторые конструкции колец имеют пружинный расширитель.

Соединение поршня с шатуном происходит с помощью поршневого пальца, который имеет трубчатую форму и изготавливается из стали. Как установить поршневой палец? Есть несколько способов. Для начала самы известный способ, это со способностью переворачиваться в бобышках и поршневой головке шатуна во время действия. Чтобы не смещаться его фиксируют стопорными кольцами. Намного редко используется жесткое закрепление концов пальца в поршне или в поршневой головке шатуна.

Из чего состоит поршневая группа? Из поршня, поршневых колец и пальцев.

В каталоге запчастей для автомобиля на нашем сайте можно найти все основные элементы двигателя для любого автомобиля ваз или иномарку. На сайте можно посмотреть цены в интернет каталоге, и сделать заказ на поршни двигателя.

Из каких металлов изготавливаются поршни двигателя?

Все современные поршни двигателя изготовлены из алюминиевого сплава. Сплав ведет себя несколько иначе при использовании в зависимости от того, как изготовлен поршень, поэтому важно понимание процесса производства. До 1970-х годов тема литых и кованых поршней часто обсуждалась; с тех пор, достижения в области технологий сделали дебаты практически ненужными для повседневного водителя.

Материал Поршня Эволюция

В оригинальных двигателях внутреннего сгорания для изготовления поршней использовалась сталь. Алюминиевый сплав вступил во владение очень рано. Самые ранние алюминиевые поршни подвергались значительному расширению и сжатию из-за нагрева, и конструкция была разработана таким образом, чтобы стальные кольца – так называемые распорки – были отлиты в стенах, чтобы уменьшить проблему. Этот тип поршня был распространен до 1960-х годов, когда введение кремния в сплав сделало амортизацию избыточной. Большинство современных поршней изготавливаются с содержанием силикона около 25 процентов. Ранний алюминиево-силиконовый сплав был известен своей хрупкостью; случайное падение с высоты скамейки обычно приводило к появлению трещины, которая в лучшем случае была дорогой, а в худшем – невозможной для ремонта. Добавление никеля в сплав снижает хрупкость, но увеличивает отношение массы к массе.

Поршень Дизайн

Поршни имеют девять частей и секций. Вершина поршня должным образом называется венцом; ниже этого находятся кольцевые канавки, в которые установлены поршневые кольца. Поднятые области между кольцевыми канавками называются землями. Ниже кольца в сборе находится отверстие для поршневого пальца. Поршневой палец, называемый в промышленности «наручным пальцем», проходит через это отверстие и проходит через шатун. Вокруг поршневого пальца расположены выступы, которые поддерживают его концы. Нижняя часть поршня называется юбкой.

Литые поршни

Литой поршень отлит из расплавленного алюминиевого сплава, который втягивается вакуумом в стальные штампы; только минимальная обработка необходима, чтобы закончить полученный поршень. Процесс называется «гравитационное литье под давлением». Форма и толщина стенок полностью контролируются, но процесс стоит дорого.

Кованые поршни

Кованый поршень изготавливают вначале, помещая слиток из нагретого алюминиевого сплава в охватывающую форму; После этого в пресс-форму вынуждают поршня-самца штамповать металл в поршневую заготовку. Затем заготовка подвергается многим операциям обработки; Одна установка для ковки обычно производит заготовку, которая может быть обработана для поршней различных размеров, подходящих для самых разных автомобилей.

Сравнения

Литье было оригинальным методом изготовления поршней; ковка появилась позже как альтернатива. Процесс ковки сжимает молекулы сплава в венце, делая металл более плотным и, следовательно, способным противостоять экстремальным температурам. Это существенное преимущество, потому что заводная головка подвергается большему количеству тепла, чем любая другая часть двигателя, кроме свечи зажигания.

Практическое применение

Литые поршни выполнены в матрицах сложной формы, которые определяют их форму как внутри, так и снаружи; это позволяет получить равномерную и постоянную толщину стенки, которая сводит массу поршня к минимуму. Процесс установки штампов является дорогостоящим, поэтому литые поршни, как правило, изготавливаются только для нескольких применений и соответствуют огромным производственным требованиям. Кованые поршни после штамповки имеют сравнительно грубую внутреннюю форму, определяемую только плунжером, который вбивают в слиток, а затем втягивают. Это обычно означает, что требуется значительный поворот и ручная обработка. С помощью этого метода достигаются более жесткие допуски. По этим причинам рабочие поршни почти всегда кованые, а поршни OEM-спецификации отлиты.

Из какого материала изготавливают поршни дизельного двигателя.

Алюминий. Примерно 30% тепла уходит с отработавшими газами, ещё столько же — в систему охлаждения. Теплоотвод хороший — вот и не плавятся.

Источник: Колчин, Демидов
Дюралевые есть чугунные а есть металлокерамические или чисто керамические но это эксперементальные
Алюминий! На большинстве двигателей стоят такие.

Поршни двигателей многих типов, прежде всего автомобильных и тракторных, изготовляют из легких сплавов литьем в кокиль или штамповкой. В первом случае применяются эвтектические силумины типа 4Л25 (11-13% Si) и заэвтектические. содержащие присадки меди, никеля, магния и марганца. Поршни штампуют из сплавов АК4 и АК4-1, отличающихся высокими прочностными свойствами при повышенных темперах. Несмотря на то, что масса поршней из алюминиевого сплава меньше массы поршней из чугуна, последний также применяется для изготовления поршней быстроходных двигателей. Из легированного серого и высокопрочного чугунов типов СЧ 24-СЧ 45 и ВЧ 45-5 изготовляют поршни форсированных тепловозных и среднеоборотных двигателей. При повышенной по сравнению с алюминиевыми сплавами температуре плавления чугуна устраняется обгорание кромок на поверхностях, обращенных к камере сгорания. В составных поршнях для изготовления головки применяют жаростойкие стали типа 2ОХЗМВФ. На изготовление из стали переходят, если максимальная температура в наиболее нагретых зонах поршня превышает ориентировочно 450С. В ряде случаев (накладки поршней двухтактных двигателей) применяют высоколегированные жаропрочные стали.

Поршневая группа автомобиля: что это такое, особенности устройства

Поршень — один из ключевых элементов двигателя внутреннего сгорания. На него подаётся тепловая энергия, которая вырабатывается во время горения топлива, а он преобразует её в механический процесс — вращает коленвал. На поршень постоянно воздействует высокая температура и давление.

Если одна или несколько систем двигателя работают неправильно, днище поршня может прогореть. Это распространённая «болезнь» современных дизельных моторов с увеличенной мощностью и крутящим моментом. На бензиновых двигателях прогар случается реже. Другими возможными неисправностями могут быть задиры, трещины, износ канавок.

Разберёмся, как выглядит поршень, как работает и почему изнашивается.

Как работает поршень в ДВС

В блоках двигателя внутреннего сгорания есть цилиндры, в каждом из которых «ходит» поршень. Потому обычные ДВС называют ещё поршневыми.

Кратко напомним, как работает двигатель в автомобиле. В процессе горения топливно-воздушной смеси выделяются газы. Они оказывают давление на поршень и приводят его в поступательное движение. Следующие в цепи — шатун и коленчатый вал. Эти элементы трансформируют поступательное движение во вращательное и передают его на колёса через трансмиссию.

Что даёт движение поршня в цилиндре:

  1. Поршень поднимается, горючая смесь сжимается. За счёт этого увеличивается температура (до 1800–2000℃) и усиливается давление. Так, движение поршня вверх создаёт условия для сгорания бензина.
  2. Поршень опускается, газы расширяются. На этом этапе формируется сила, которая затем превращается в механическую энергию.

Ещё одна функция поршня — уплотнение камеры сгорания, обеспечение её герметичности. Для нормальной работы важно, чтобы туда не попадали масла и газы. Поршень же имеет почти форму цилиндра, за счёт которой плотно закрывает его и отделяет полость от охлаждающей и смазочной систем мотора.

Устройство поршня

Поршень выглядит довольно просто. Но это составная конструкция с точными размерами. Поршни современных дизельных двигателей устроены сложнее бензиновых агрегатов, поскольку внутри такого мотора не только камера сгорания, но и масляная охлаждающая система.

Основные составляющие элементы поршня — корпус, в котором есть направляющая часть и днище, и уплотнители.

Рассмотрим каждую деталь отдельно.

  1. Днище — это торец, верхняя часть поршня. Потому иногда его называют ещё головкой. На днище приходится большая нагрузка: температура и давление газов. Соответственно, здесь металл толще, чем ниже по корпусу. Форма днища может быть разной: в бензиновых двигателях она выпуклая, в дизельных и малолитражных бензиновых моторах — вогнутая. Также головка поршня может быть плоской, с вытачками или с выемками для клапанов.
  2. Боковую часть называют направляющей или юбкой. Она скользит по стенкам цилиндра, за счёт чего поршень сохраняет правильное положение по отношению к полости, в которой движется. Из-за назначения боковой части её делают из устойчивых металлов с низким коэффициентом трения. На внутренней стороне есть бобышки — утолщения с отверстиями для поршневого пальца.
  3. Уплотняющая часть в поршне — специальные канавки, в которых установлены кольца — маслосъёмные и компрессионные. Без неё масло из картера попадало бы в камеру сгорания, а газы — наоборот. Ещё одна функция поршневых колец — отвод избыточного тепла от днища к стенкам цилиндрической полости. Таким образом охлаждают сам поршень.

Как работают поршневые кольца, становится понятно уже из их названия. Маслосъёмные убирают лишний смазочный материал со стенок цилиндра, который оказывается там в результате движения поршня вниз. Компрессионные нужны, чтобы поддерживать рабочее давление и не дать газам из камеры сгорания попасть в картер.

Также нужно понимать, что такое поршневая группа. Так называют сам поршень, кольца, палец и детали, которые фиксируют его. Ещё есть понятие цилиндропоршневой группы. Его применяют в том случае, когда поршневую группу рассматривают вместе с цилиндром.

Из чего делают поршни для ДВС

Так как поршень работает в агрессивной среде, металлы, из которых его изготавливают, должны быть прочными, но лёгкими, хорошо проводить тепло. Из тех вариантов, которые отвечают данным требованиям, чаще всего используют:

  1. Алюминий. Это лёгкий металл с низкой плотностью. У алюминия большая теплопроводность, а потому его применяют для отлива днища поршня, которое отводит тепло на стенки цилиндра. За счёт высокой степени сжатия алюминий обладает хорошей износоустойчивостью.
  2. Сталь. Из этого материала детали очень прочные, у них высокий коэффициент трения, а потому они отлично переносят повышенную температуру и давление в камере сгорания топлива. Их ставят в форсированные и спортивные двигатели.
  3. Чугун. Этот металл ещё более прочный и износостойкий, чем сталь. У него низкий коэффициент линейного расширения, потому чугунный поршень может очень хорошо уплотнить цилиндр. Но удельный вес металла настолько большой, что используют их только в тихоходных двигателях. Например, сейчас их применяют на корабельных дизельных моторах.
  4. Керамика. С помощью этого материала уплотняют алюминиевое днище. Керамические волокна минимизируют риск растрескивания ободков полостей. Изначально такую технологию применяли только для болидов Формулы-1, но позже поршни с керамическим напылением стали делать и для обычных автомобилей.

Требования к материалу обширны, и один металл не может их удовлетворить. Потому в производстве их комбинируют. Например, для мощных дизельных двигателей изготавливают составные поршни: тронк (направляющую бочкообразную часть) делают из чугуна или силумина, а днище и уплотняющий отдел — из жаропрочной стали.

Почему поршневая изнашивается, чем это грозит

Даже если вы регулярно делаете ТО машины, поршни мотора будут изнашиваться. Это естественный процесс, особенно для группы, которая находится максимально близко к камере сгорания. В первую очередь износ вызывают два фактора:

  1. Процесс трения между поршнем и стенками цилиндра приводит к тому, что поверхность юбки истирается. В результате деталь становится меньшего размера, чем нужно.
  2. В результате воздействия высокой температуры происходит термическое растяжение металла. Это может привести к деформации и повреждению поршня.

Есть и внешние факторы, которые ускоряют процесс износа поршневой. Назовём некоторые из них:

  • в смазочной системе мало масла, оно низкого качества;
  • автомобилист заправляет машину бензином с примесями;
  • что-то в двигателе настроено неправильно (например, система зажигания или подачи топлива);
  • мотор перегревается из-за поломки в системе охлаждения или низкого уровня антифриза;
  • несовместимость поршней и двигателя или отдельных его компонентов.

Ещё одна причина ускоренного износа поршневой — детонация, когда топливо начинает сгорать в камере волнами, что сопровождается резким повышением температуры и давления в полости цилиндра.

Ресурс поршня

Срок службы зависит от разных факторов: настройки ДВС, материала производства, частоты ТО, совместимости с мотором. Средние показатели ресурса поршня:

  • для автомобилей отечественного производства — до 300 000 км пробега;
  • для иномарок — до 500 000 км.

Чаще всего проблемы с поршнями ДВС возникают из-за того, что перегревается двигатель. Потому нужно следить за состоянием термопасты, охлаждением радиатора или его вентилятора.

Симптомы критического износа поршневой

О неисправности поршневой группы свидетельствуют такие признаки:

  1. Двигатель работает неровно, появляется лишний шум, вибрация.
  2. На свечах зажигания образуется излишний нагар.
  3. Снижается мощность мотора.
  4. Выхлоп становится чёрным. Это свидетельствует о неполном сгорании топлива в цилиндрах.
  5. Увеличивается расход масла.
  6. В корпусе воздушного фильтра двигателя есть следы моторного масла.

Что ещё влияет на расход масла в двигателе, читайте здесь.

При наличии вышеперечисленных симптомов рекомендуем обратиться к специалисту для диагностики и ремонта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *