Что даст установка кованых поршней в двигатель

Форма

Для уменьшения массы кованые поршни обладают особой формой. При этом применение Т-образного профиля не сказывается на расходе масла.

К тому же на основе неравномерного температурного расширения (в большей степени параллельно оси поршневого пальца) некоторые производители выпускают модели овальной формы, перпендикулярно оси поршневого пальца. Таким образом, при нагреве деталь приобретает круглую форму, в соответствии с формой цилиндра. Это обеспечивает плотное прилегание их друг к другу, равномерно распределяя нагрузку по поверхностям и ограничивая попадание газов в картер из камеры сгорания.

Параметры кованых поршней

Чтобы правильно подобрать данную деталь для машины, следует соотнести ее параметры с характеристиками мотора:

модель – легче всего выбрать деталь по марке ДВС, потому что изготовителями в большинстве случаев создаются изделия по определенным модификациям двигателей. И если цилиндры расточены, то предназначенные для них поршни по своим расчетным показателям не подойдут

В данном случае их следует выбирать по размерам;
размер – выбирая поршень, необходимо соотносить его диаметр с размером цилиндра, принимая во внимание возможное расширение от воздействия температурного режима;
сжатие – в технических характеристиках поршней указывается конкретное значение этого показателя;
масса – чем меньше вес поршней, тем лучше это для мотора;
мощность – на мотор необходимо ставить поршни, соответствующие по запасу прочности. В противном случае, можно ускорить изнашивание и полное разрушение.

Недостатки

Основным недостатком кованых поршней, в сравнении с литыми, считают высокую стоимость, причем как самих деталей, так и установки. Дороговизна поршней обусловлена сложностью производства. К тому же придется серьезно потратиться на их установку. Это объясняется тем, что такие сложные работы следует доверять лишь профессиональным мастерам, а в данном случае потребуется не только устанавливать, но и подгонять детали.

Кроме того, считается, что кованые поршни делают автомобиль более шумным в сравнении с исходными литыми деталями. Однако это справедливо лишь для непрогретого автомобиля. Данная особенность объясняется различиями в коэффициентах расширения. На основе этого для кованых поршней немного увеличивают зазор со стенкой цилиндра. Поэтому непрогретый двигатель с такими деталями работает громче. Однако после разогрева, когда поршни расширяются, и, следовательно, температурный зазор уменьшается, шум стихает.

Технология производства

В соответствии с названием, для изготовления литых поршней применяют технологию литья металла. В качестве исходного материала используют кремниево-алюминиевый сплав. Его помещают в матрицу, придавая овальную форму. Затем деталь подгоняют под цилиндр. Юбку делают оптимальной бочкообразной формы. Для обеспечения устойчивости к воздействию высоких температур поршень заполняют изнутри термокомпенсирующими вставками из стали

В отличие от литых, кованые поршни производят по технологии штамповки. Применяют изотермический или жидкий методы.

В первом случае матрицу заполняют расплавленным металлом и деформируют его с определенной скоростью с применением пуансона. Таким образом получают высококачественную заготовку. Ее окончательную обработку осуществляют механическим способом.

Для технологии изотермической штамповки используют предварительно подготовленные детали. Их получают из прута, состоящего из высококремнистого алюминия, обжатого через фильеру, что позволяет улучшить структуру металла, удалив поры. Далее нагретую в матрице до 450 °С заготовку штампуют с применением гидравлического пресса скоростным методом. Данная технология состоит в приложении к матрице усилия в 250 т, при поддержании ее температуры на постоянном уровне. В результате получаются точные высококачественные детали.

Преимущества

Положительное влияние кованых поршней на параметры двигателя обусловлено, прежде всего, их небольшой массой. Вес такой детали в среднем на 50 г меньше литого аналога. Например, кованые поршни ВАЗ обеспечивают в комплекте экономию массы в 400-600 г. Это позволяет снизить инерционные силы внутри цилиндра. В результате этого возрастают обороты, снижаются механические потери, увеличивается мощность. К тому же сокращаются инерционные нагрузки на прочие элементы кривошипного механизма, такие как коленвал, шатуны и вкладыши. То есть увеличивается его общий ресурс.

Также кованые поршни отличаются от литых большей твердостью. Данный показатель составляет 120-130 ед., тогда как для гражданских аналогов он равен 80-90 ед.

К тому же данные детали характеризуются повышенной прочностью и устойчивостью к температурному воздействию. Так, по термоциклической устойчивости они превосходят литые аналоги в 5-6 раз. Благодаря этому кованые поршни выдерживают 2500 циклов нагрева-охлаждения, в то время как гражданские модели лишь 400.

Пониженный коэффициент температурного расширения позволил уменьшить тепловой зазор между цилиндром и поршнем до 0,05-0,06 мм.

Некоторые особенности поршней

Экономия веса касается и детали, которую мы обсуждаем. Чем легче поршень, тем меньше инерционные силы, действующие внутри цилиндра. Как результат, ниже механические потери, повышается мощность и в итоге растут в значительной степени обороты двигателя.

Для уменьшения веса разработчики «подарили» детали интересную форму, которая лишена простоты. Это обусловлено самым важным фактором: температурой, способствующей расширению металла. При этом следует учесть, что деталь расширяется не совсем равномерно. Параллельно оси поршневого пальца в большей степени, чем в плоскости качания шатуна.

Кованые поршни имеют специальную форму для уменьшения веса

В результате повышенных нагрузок происходит неровный разогрев и деформация. Чем это чревато? Поршень неравномерно двигается в цилиндре. Более быстро изнашивается деталь, это в лучшем случае, но бывают и критические варианты: возникают задиры, поршни прихватываются, и результат может быть плачевным − заклинивает двигатель.

Второй немаловажный раздражающий фактор: давление газов внутри цилиндра. Третий: сила инерции. Они также создают дополнительное негативное воздействие на поршни. Мы рассмотрели эти моменты для того, чтобы понять, что от веса и материала этой детали зависит надежность и продуктивность работы всего мотора.

Основные параметры

Для грамотного выбора рассматриваемых деталей на автомобиль их параметры соотносят с особенностями двигателя. Далее приведены основные характеристики кованых поршней:

1. Модель двигателя. Проще всего подобрать детали на основе марки мотора, так как производители обычно создают такие изделия под определенные модели двигателей. Однако нужно учитывать, что в таком случае они рассчитаны на стоковые моторы. То есть, если изменены какие-либо параметры двигателя, например расточены цилиндры, рассчитанные на него поршни не подойдут. Тогда их выбирают по прочим параметрам (в данном случае, прежде всего, по размеру).
2. Размер. При подборе деталей нужно соотнести их диаметр с диаметром цилиндра с учетом температурного расширения.
3. Степень сжатия. В технических параметрах поршней указано определенное значение данного показателя, на которое они рассчитаны. Если двигатель не стоковый, это также нужно учитывать.
4. Масса. О значении данного параметра поршней сказано далее. В общем, чем меньше их вес, тем лучше.
5. Мощность. В технических параметрах поршней указано максимальное значение мощности, на которое достаточно запаса их прочности. Не следует устанавливать детали на двигатель с большими характеристиками, так как превышение нагрузок может повлечь их ускоренный износ и разрушение.

Отличия от литых поршней

Стандартным аналогом рассматриваемых деталей являются литые поршни. Они исправно работают на стандартных двигателях, но по многим причинам не подходят для силовых агрегатов повышенной мощности. Во-первых, они характеризуются высокой массой. Во-вторых, литые поршни обладают неоптимальной формой. В-третьих, данные детали с завода имеют дефекты, представленные кавернами, инородными вкраплениями, пузырьками, которые невидимы и не проявляются при обычной эксплуатации в стандартных силовых агрегатах.

Однако повышение мощности ведет к возрастанию нагрузок (температуры и давления) на многие элементы автомобиля, прежде всего, двигателя. В таких условиях названные дефекты могут привести к растрескиванию или прогоранию поршня. Это может произойти, например, после установки коленвала с нестандартным радиусом кривошипа.

Что такое кованые поршни?

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 кованных 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 меньше 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 (самыми популярными среди автолюбителей стали кованные поршни МАМИ) 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

Недостатки кованых и литых деталей

Мы рассмотрели прекрасные характеристики запчастей, изготовленных методом штамповки. Но на вопрос какие устанавливать поршни кованые или литые, ответить сможете только вы сами. Все зависит от режима эксплуатации автомобиля и ваших предпочтений. Чтобы вам было проще определиться с выбором, мы расскажем, какие есть отрицательные стороны кованых деталей.

Главный недостаток кованых поршней — это цена

Первая: цена. Она довольно высока и зависит от сложного метода производства поршней. Вторым отрицательным моментом можно считать финансовые средства, которые придется заплатить квалифицированному мотористу. Только классный спец сможет сделать правильную модернизацию вашего двигателя. А такая работа не может быть дешевой. В этом случае производится не только установка, но и подгонка детали.

Теперь поговорим о литых вариантах. К сожалению, этот метод не гарантирует отсутствие технологического брака. Как мы писали выше, могут присутствовать пустоты, которые в дальнейшем приводят к трещинам. Кроме того, сплав не особо твердый, даже закалка обеспечивает по шкале Бринеля всего лишь 80 ед. Именно поэтому для надежности увеличивают их вес.

Кованые поршни значительно улучшают технические характеристики двигателя. Если вы любитель прокатиться с ветерком, то это более чем прекрасный вариант. Что дают кованые поршни: вы гарантированно надолго будете защищены от проблемы прогорания поршней, которая нередко случается из-за частых нагрузок на мотор. Но при этом, если вы передвигаетесь исключительно в щадящем скоростном режиме, то такой тюнинг может быть не нужен. Ну а дальше решайте сами: стоит производить модернизацию или продолжать использовать стандартные литые поршни.

Литые или кованые поршни − что выбрать

Для любителей высоких скоростей выражение «кованые поршни» не является загадочным словосочетанием. Скорее наоборот, произнеся эту фразу, можно услышать целую лекцию с перечнем положительных качеств этой детали. Без нее не обходятся автомобили со специфическими моторами:

• Тюнинговые.
• Форсированные.
• Спортивные.

Эти силовые агрегаты требуют особого качества и надежности комплектующих деталей, не исключением является поршневая группа. Базовые заводские детали не только тяжеловаты, но и не обладают оптимальной формой для достижения поставленных целей. Мы разберем подробнее технологию производства, а затем узнаем, чем лучше кованые поршни и стоит ли на них менять стандартные.

Литые, к сожалению, иногда имеют незаметные дефекты, которые никак не отражаются на работе двигателя в обычном режиме. Но увеличение мощности мотора влечет за собой и повышение нагрузок. В результате эти невидимые для обычного глаза инородные вкрапления, каверны или пузырьки могут спровоцировать трещину либо поршень попросту прогорит. Такая проблема возникает при установке коленвала с модернизированным радиусом кривошипа.

Дополнительный отрицательный момент, влияющий на детали − повышенная, в сравнении с техническими параметрами, температура (она может подниматься до 300 и даже 350 °C). Чтобы с поршнем ничего не произошло, для кованых вариантов используют высококремнистый сплав алюминия. Он имеет прекрасные качества:

• Намного выше жаропрочность.
• Коэффициент расширения значительно ниже.
• Более высокая прочность.

Более узкие кольца значительно снижают трение. В то же время изменение профиля поршня никак не повлияло на повышение расхода масла. Современные материалы и передовая технология поспособствовали значительному снижению теплового зазора блока цилиндров и кованого поршня. Он составляет всего от 0,06 до 0,05 миллиметров

Но что более важно, вы будете избавлены от опасности «поймать клин» двигателя

Кованые поршни придется заказать отдельно, по умолчанию почти все авто оснащаются литыми

Небольшое, но важное уточнение. В автомобилях серийного производства установлены литые поршни

Поскольку они изготавливаются массовым порядком, цена вполне приемлема. Но это не единственное достоинство. Эти детали вполне соответствуют своему назначению и могут замечательно выполнять свои функции. Поэтому если вы пользуетесь автомобилем исключительно для поездок, а не скоростных гонок, не стоит делать значительные вложения в модернизацию двигателя. Это касается и капитального ремонта мотора.

Технология изготовления

Название «литые» говорит само за себя, они производятся методом литья металла в специальную матрицу. Для этого берется сплав алюминия с добавлением в определенных пропорциях кремния. Деталь изначально имеет овальную форму. Но под воздействием высокой температуры производится вышеописанная процедура, и поршень приобретает практически идеальную форму цилиндра. Кроме того, юбку поршня делают бочкообразной формы, которая является самой оптимальной для хорошего выполнения своих функций.

Для предотвращения деформаций под воздействием температуры внутрь поршня заливают термокомпенсирующие вставки из стали. Это позволяет предотвратить сильное расширение в области бобышек.

В отличие от этого метода кованые детали по большому счету должны называться штампованными, поскольку именно эта технология применяется для их изготовления.

Для производства надежных поршней заготовка из специальных сплавов получается методом изотермической или жидкой штамповки. Они отличаются одна от другой, но гарантируют прекрасный результат.

Жидкая штамповка. В матрицу заливают расплавленный металл и применяют пуансон, который деформирует сплав строго в соответствии с заданной скоростью. Эта одноразовая штамповка позволяет получить высококачественный полуфабрикат, который в дальнейшем доводится до нужных параметров механической обработкой.

Изотермическая штамповка. Для этого метода берут предварительно подготовленные заготовки. Они получаются из обжатого через фильеру специального прута из высококремнистого алюминия. Такой метод позволяет убрать все поры в металле и изменить в лучшую сторону его структуру. Затем матрицу вместе с мерной заготовкой нагревают до температуры 450 °C и только после этого деталь штампуется скоростным методом с помощью гидравлического пресса. Усилие в 250 т делает фантастические преобразования. При этом постоянная температура матрицы способствует равномерной заполняемости формы, благодаря этому детали получаются не только точными, но и надежного качества.

Чем лучше кованые поршни еще? Поговорим отдельно о твердости: она составляет 130 ед. При этом запчасти гарантированно избавлены от раковин, каверн, а также трещин. Дополнительным положительным моментом является снижение веса, он на 50 грамм ниже обычных заводских вариантов. А весь комплект поможет снизить массу двигателя примерно на 0,5 кг.

Эта разработка сделала огромный прорыв в производстве гоночных автомобилей, поскольку полностью соответствует высоким нагрузкам во время соревнования. Детали также применяются в форсированных движках. Они меньше прогорают, поскольку имеют высокую термоцикличную стойкость.

Re: Сколько ходит мотор на ковке

смотря как собирали мотор. Собранный в плеяде отходил уже 80 и везде компрессия ровно 10. правда турба тд04..

молодым пиратам пофиг на престарелых портовых патаскух

я не дизайнер . и даже не фотограф, что в наше время большая редкость.

Два коктейля «Куба Либре», пиво и мескалин в ампулах!

И если хочешь стать красивее еще . налей мне Джека два по сто.

молодым пиратам пофиг на престарелых портовых патаскух

я не дизайнер . и даже не фотограф, что в наше время большая редкость.

Два коктейля «Куба Либре», пиво и мескалин в ампулах!

И если хочешь стать красивее еще . налей мне Джека два по сто.

молодым пиратам пофиг на престарелых портовых патаскух

я не дизайнер . и даже не фотограф, что в наше время большая редкость.

Два коктейля «Куба Либре», пиво и мескалин в ампулах!

И если хочешь стать красивее еще . налей мне Джека два по сто.

Источник

Принципы применения и стоимость

Нередко рассматриваемые детали применяют при установке турбонаддува. Более того, во многих случаях их использование является необходимым условием сохранения ресурса двигателя, так как при этом возрастает температура и нагрузки на детали, что нередко приводит к прогоранию поршней. Кованые поршни турбо-двигателя обычно используют в комплекте с другим коленвалом и Н-образными шатунами.

В любом случае при установке необходимо обеспечить охлаждение юбки и днища описываемой детали. Для этого устанавливают маслоразбрызгивающие форсунки.

Цена на кованые поршни «Нива» (комплект), например, начинается от 4 500 рублей. Для отечественных же мотоциклов они обойдутся дешевле.

Источник