Кованые поршни. Для ценителей тюнинга эти слова звучат как
магическое заклинание, да и простым автомобилистам наверняка доводилось
слышать восторженные отзывы о подобных изделиях. Чем же кованые поршни
лучше широко распространенных литых? В каких случаях их стоит применять?
Начнем с того, что обычные литые поршни прекрасно подходят для серийных
моторов, а технология их изготовления – для массового производства.
Если автомобиль для вас лишь средство доставки из пункта А в пункт Б,
не стоит тратиться на замену штатных поршней коваными. Сказанное
справедливо и в отношении капитального ремонта движка.
Другое дело – моторы форсированные, спортивные или тюнинговые. Они-то
предъявляют повышенные требования к качеству комплектующих, в том числе
поршней. Служившие верой и правдой стандартные поршни для этих
двигателей тяжеловаты, а их форма неоптимальна. Кроме того, литье порой
имеет невидимые глазу дефекты: каверны, пузырьки, вкрапления инородных
тел, которые не выловить даже при тщательном контроле. При обычной
эксплуатации они могут и не навредить. Но если, основательно доработав
силовой агрегат, увеличить его мощность (и тем самым нагрузки), брак
постарается заявить о себе: поршень внезапно прогорит, даст трещину и
т. д. Владельцы «заряженных» отечественных машин подтвердят, что
подобные казусы особенно часты при увеличении рабочего объема цилиндров
путем установки коленвала с измененным радиусом кривошипа. В этом
случае штатные поршни надо дорабатывать (торцевать), что явно не
способствует увеличению их ресурса, привнося дополнительную слабину.
Даже если деталь изготовлена идеально, отливка все-таки менее прочна,
чем поковка, – сказывается разница в структуре.
На форсированных моторах детали испытывают большие механические и
температурные нагрузки (температура на днище поршня, например,
достигает 300...350 гр.С ). Поэтому, для производства поршней с
повышенными механическими характеристиками применяют высококремнистые
(содержание Si > 12%) сплавы алюминия, обладающие более высокой
жаропрочностью, меньшим коэффициент расширения, лучшими прочностными
характеристиками по сравнению с обычными ( Si < 12%) сплавами,
применяемыми для отливок заготовок в кокиль. Качественные заготовки
поршней из высококремнистых сплавов получить традиционным методом (
литье в кокиль) получить не удается из-за разных скоростей
кристаллизации кремния в объеме отливки (появляются поры). Поэтому
заготовки из этих сплавов получают по более сложным технологиям: жидкой
штамповки и изотермической штамповки. В первом случае матрица
заполняется расплавом металла и пуасон с заданной скоростью его
деформирует. Во втором варианте штамповка производится из мерных
заготовок, полученных из прутка, предварительно "обжатого" через
фильеру. Мерная заготовка, пуансон и матрица разогреваются до
температуры 400...450 гр.С и начинается процесс штамповки с заданной
скоростью. Структура металла заготовок поршней, полученных штамповкой,
отличается от литых тем, что она мелкодисперсная и не имеет таких
грубых включений кристаллов кремния. В следствии этого материал
штампованных поршней обладает повышенными механическими
характеристиками не только при нормальной температуре, но и при рабочих
температурах в 300...350 гр.С. Более лучшие прочностные характеристики
позволяют сделать штампованный поршень более "ажурным", т.е. легче чем
литой. К недостаткам штампованных поршней стоит отнести высокую
стоимость и необходимость соблюдения при их установке более точных
параметров, что требует высокой квалификации моториста.
Итак, в форсированных моторах применение кованых поршней если уж не
обязательно, то во всяком случае желательно. Но прежде чем говорить об
их преимуществах, внесем ясность в терминологию. Точное название
процесса не ковка, а изотермическая штамповка, поскольку заготовку
поршня получают из прутка выдавливанием без плавления – единственным
ходом пресса при постоянной температуре 495±5°С.
По сравнению с литыми штампованные поршни легче и одновременно прочнее,
их форма оптимальна для форсированных двигателей, склонность к
прогоранию меньше. В подтверждение обратимся к цифрам. Твердость
кованых поршней 120–130 ед. по Бриннелю против 80–90 ед. у обычных.
Термоциклическая стойкость выше в 5–6 раз. Если литые до появления
первых трещин выдерживают в среднем 400 испытательных циклов
«нагрев–охлаждение», то штампованные – 2500. Кроме того, стандартный
«жигулевский» поршень диаметром 79 мм весит 376– 380 г, а кованый – на
40 г легче.
Источник: http://amastercar.ru |