Чем кованые поршни лучше
C чем «едят» кованые поршни?
Конечно же, вам не раз приходилось встречать на дороге рычащие автомобили, которые лихо перестраиваются из ряда в ряд, а как только появляется свободное пространство, они, что называется, уходят в точку. Причём их вид никоим образом не намекает на спортивность. Они попросту доработаны, или, как уже стало у нас модным, тюнингованы. Так вот, кованые поршни относятся именно к тюнингу, точнее, к доработке двигателя.
Чем отличаются кованые поршни от обычных?
Для чего нужны кованые поршни?
Основная область применения кованых поршней — автоспорт и тюнинг. После форсирования двигателя поршневая группа начинает испытывать повышенные нагрузки. И стандартная поршневая просто не выдерживает их, происходит разрушение кривошипа. Поэтому после увеличения мощности двигателя надо ставить кованые поршни.
Что будет, если кованые поршни поставить на атмосферный двигатель?
Разницы нет. Наличие или отсутствие турбонаддува практически не влияет на принятие решения об установке тех или иных поршней. Другое дело, что нельзя устанавливать поршни от атмосферного двигателя на турбированный.
Нужна ли расточка двигателя?
При установке новых поршней в двигатель решение о необходимости расточки зависит от состояния цилиндра, его износа, диаметра, а также от размера поршня. Если поршень помещается в цилиндре с допустимым зазором, то ничего растачивать не надо. Если поршень заметно меньше цилиндра, то его надо менять. Если поршень больше цилиндра, цилиндр надо расточить. Стоит отметить, что невозможности установки термокомпенсирующих вставок нередко кованые поршни имеют высокий коэффициент расширения. Поэтому кованые поршни ставятся в цилиндр с большим зазором, чем обычные. Это позволяет поршням длительное время работать при очень высоких нагрузках. Но в обычных режимах поршни, которые слабо сидят в цилиндрах, когда двигатель холодный, влияют на топливную эффективность и увеличивают расход масла, токсичность выхлопных газов и т. д. Установочный тепловой зазор «соток» и громкий стук при прогреве — норма для мотора с коваными поршнями.
Резюме
Если вы используете автомобиль как транспортное средство для перемещения из точки А в точку Б, то не стоит тратиться на замену штатных поршней коваными. Тем более что заметного увеличения ресурса двигателя вы не получите. Но в случае, когда вашей целью стало увеличение мощности мотора, лучше поставить кованые. Главное при этом не нарваться на кустарную продукцию.
К достоинствам кованых поршней можно отнести их термическую стойкость, износостойкость от воздействия тепловых и ударных нагрузок, меньший вес.
Недостатками являются их высокая цена, более высокий коэффициент теплового расширения, чего поршень вставляется в цилиндр с большим зазором, что приводит к увеличению расхода масла, стуку двигателя при прогреве
Кованые поршни
Кованые поршни и их преимущества.
Ссылки по теме:
«В форсированном двигателе применены кованые поршни…». Знатокам тюнинга эта фраза знакома, упоминание о кованных поршнях часто встречается в описании конструкций спортивных двигателей.
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.
Вот типичный портрет современного поршня для двигателя автомобиля или мотоцикла. Он (поршень) отливается из аллюминиевого сплава с добавлением кремния и в холодном состоянии имеет овальную форму, чтобы при нагреве поршня, в силу упомянутых выше причин, приблизиться к цилиндрической. А для того, чтобы оптимизировать по форме пятно контакта юбки поршня с цилиндром, профиль юбки поршня делают бочкоообразным, причем с запасом, чтобы поршень сохранил форму бочонка и в горячем состоянии.
Кроме того, с целью свести к минимуму температурную деформацию поршня, в тело поршня заливают стальные, термокомпенсирующие вставки, которые призваны удерживать область бобышек от чрезмерного расширения. Главный недостаток литых поршней – процесс литья не свободен от большого процента технологического брака, внутри металла будущего поршня остаются пустоты, возникают трещины. Да и твердость сплава после литья и закалки относительно не высока: 80 единиц по шкале Бринеля.
Поэтому, чтобы соблюсти необходимую прочность литого поршня, его массу приходится увеличивать. К примеру обычный заводской поршень для 16V двигателя ВАЗ, получаемый литьем в кокиль, весит 370 грамм. 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 невозможности (вернее большой сложности) запрессовки в поршень термокомпенсирующих вставок и вследствии этого необходимость в более тщательном подборе профиля поршня.
В качестве сырья для изготовления кованных поршней используют высококремнистый алюминий (содержание кремния 10-18%), подвергнутый предварительной деформации, в виде прутка, прошедшего многократную протяжку через фильеры. В процессе такой протяжки сечение прутка уменьшается вчетверо и при этом ликвидируются поры в металле будущего поршня и изменяется его структура. Пруток режется, и болванками закладывается в гидравлический пресс.
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, те 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. Комплект облеченных поршней версии «Тюнинг» весит на 50 грамм легче, по сравнению со стандартными, заводскими ВАЗовскими поршнями.
для сравнения – стандартный, литой поршень ВАЗ от 16V двигателя ( справа ) и спортивный, Т-образный, кованый поршень производства СТИ. Комплект таких поршней весит на 550 грамм легче, чем комплект стандартных, литых поршней ВАЗ
комплект кованых поршней версии «Тюнинг» для 8V двигателя ВАЗ, кольца поршня 1,5/2,0/3,947мм, поршневой палец 22мм
Чем кованые поршни лучше
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.
Чем так примечательны кованые поршни в тюнинге двигателя
Часто приходится наблюдать ситуацию на дороге, когда рычащие автомобили быстро перестраиваются между рядами или лихо рвутся с места, обгоняя всех на своём пути. Основная причина таких ничем внешне не выделяющихся авто – это тюнинг двигателя. То есть они, если говорить по-простому, доработаны установкой кованых поршней.
Кованые поршни для двигателя внутреннего сгорания
Такое улучшение одно из самых эффективных и популярных “прокачек” двигателя. Однако, вы можете спросить, что же такого делает эта доработка, чтобы добиться повышения эффективности двигателя и почему хороший тюнинг не обходится без неё? Ответ на этот вопрос кроется в производстве поршней.
Поэтому такая деталь серийного производства изготовляется на массового потребителя и стремится к уменьшению своей стоимости. Однако, если вам тюнинг по душе и вы считаете своего “железного друга” чем-то большим, чем простое средство передвижения, то информация, изложенная в этой статье, поможет разобраться в этом вопросе.
Если вы произвели улучшение двигателя, то его уже сложно назвать серийным. Однако, при таком процессе не забывайте, что вы увеличиваете нагрузку на все детали двигателя, и на поршни в частности. Стоит также не забывать, что стандартно изготовленный при помощи литья поршень имеет больший вес, нежели кованый, поэтому это так влияет на производительность силового агрегата.
Изготавливают литые поршни с различными дефектами и образованиями, лишь бы получить дешёвую деталь. Поэтому при работе мотора эти дефекты рано или поздно себя проявляют, ведь они являются “слабым звеном” при нагрузках и результатом соответственно разлома или прожога поршня.
Прогоревыший поршень бензинового двигателя
Однако, при любом “раскладе” даже тщательно изготовленные методом литья поршни намного слабее, чем кованые поршни, потому что у них совсем другая структура металла. Производят такие поршни совсем по другой технологии, чем литые. При этом применяют высококремнистые виды сплавов алюминия, что даёт возможность им без особого напряжения выдерживать повышенную температуру, которая достигает +300-350 °C.
Ещё такие сплавы имеют прочностные характеристики лучше литых аналогов из-за меньшего коэффициента расширения и высоких качеств жаростойкости. Традиционные методы с помощью литья не могут добиться такой высокой прочности и поэтому получить жаростойкие характеристики деталей не удаётся. Это объясняется свойствами кремния, скорость кристаллизации которого в заготовке не позволяет избавиться от образования пор в толще самого металла.
Поэтому высококремнистые сплавы алюминия получают с помощью методов жидкостной или изотермической штамповки. Последний вариант состоит из заливки расплавленного (жидкого) металла в специальные формы при помощи пуансона. В первом же способе происходит штамповка деталей из мерных заготовок, которые изготовляют из прута, обжатого через фильеру.
При этом матрицу, мерную заготовку и пуансон разогревают до + 450 °C, после этого происходит процесс обработки полученной заготовки со скоростью необходимой для штамповки. Поэтому получившаяся в результате такой обработки структура поршня получается мелкодисперсной.
При этом в ней содержится минимальное количество крупных образований кремния. Поэтому полезные свойства и характеристики у такого материала на порядок выше, чем у аналога. Благодаря увеличению прочностных характеристик металла из него производят кованые поршни, в которых стало возможным уменьшить их вес и размер.
Производство кованых поршней:
Такое снижение веса имеет огромное значение в условиях увеличенных нагрузок при работе тюнингованного двигателя и позволяет уменьшить максимумы инерционных нагрузок на детали кривошипно-шатунного механизма. К тому же, уменьшенный вес кованых поршней позволил применить на них Т-образный профиль, который имеет улучшенные характеристики.
Какие преимущества и недостатки кованых поршней?
Одним из главных недостатков кованых поршней стоит отметить их высокую стоимость, которую можно объяснить затруднительной и сложной процедурой их изготовления. Кроме этого, чтобы достичь положительных результатов, необходимы обязательно высококвалифицированные специалисты, которые бы участвовали в процедуре установке и подгонке поршней.
Также такие поршни имеют повышенный коэффициент теплового расширения. Этот фактор является причиной большого зазора между цилиндром и поверхностью самого поршня, что в свою очередь приводит к стукам в двигателе при прогреве и увеличенному расходу масла. При выборе кованых поршней особое внимание стоит уделять толщине кольцевых перегородок. Потому что такие поршни по своей сути уплотняют камеру сгорания, в связи с этим от качества кольцевых перегородок зависят многие показатели работы двигателя.
Кованые поршни при нагреве имеют свойство приобретать форму овала, а не круга как у обычных деталей. Поэтому, изготавливая их, производители первоначально придают им овальной формы, направленной перпендикулярно оси пальца поршня.
Такая “хитрость” делается специально, чтобы уменьшить попадание газов в картер и рассредоточить нагрузку по всей поверхности окружности поршня, а не концентрировать её в местах расположения бобышек. В связи с этим кованые поршни имеют улучшенные свойства тепло и износостойкости.
Хотя, если посмотреть с другой стороны, когда автомобиль для вас представляет огромную ценность, и вы хотите из него сделать настоящий спортивный болид, то установка кованых поршней – это, как раз тот вариант, который увеличит производительность вашего двигателя. Да и если говорить в общем, то по огромному счёту понятие “тюнинг” несёт в себе обязательно дополнительные расходы, поэтому удивляться повышенной стоимости такого “апгрейда” не стоит. Лучше в этом случае подумать о вопросе необходимости таких расходов или, всё же, они могут подождать.
Тюнингованый двигатель и поршни к нему
А вы, что думаете об этом вопросе? Поделитесь со всеми своим мнением в комментариях.
Для Соляриса и Креты нашли новые экспортные рынки
Россияне не видят смысла в штрафе за опасную езду
В Москве из-за тонировки не заметили детей в эвакуируемом автомобиле
Новая Tesla: все известные подробности
В России хотят построить 15 000 км новых скоростных дорог
В Москве разрешили и дальше парковаться под запрещающими знаками
Новое шоу от бывших ведущих Top Gear стартует 18 ноября
Китайцы сделали стильный электрокроссовер
Scania построила часы из грузовиков
Для байкеров придумали новый штраф 10 тысяч рублей
КАК выбрать автомобиль напрокат, выбрать машину напрокат.
Рейтинг самых дорогих автомобилей
Какие цвета машин пользуются наибольшей популярностью
Надёжность машин по рейтингу
Самые угоняемые автомобили Москвы в 2020-2021 году
Шикарные автомобили звёзд
Самые угоняемые марки машин в Питере
КАК обменять старый автомобиль на новый, Покупка и продажа.
КАК заказать автомобиль из Японии, авто из японии в самаре.
Хиты 2020-2021 рейтинг кроссоверов по стоимости и качеству
Почему кованые поршни для авто лучше литых
Каждый автомобилист хочет видеть свою машину максимально ухоженной, а во время езды ощущать всю ее надежность и мощь. Для этого многие обращаются к мастерам автотехцентров, знающим, как сделать машину более быстрой, практичной, внешне привлекательной.
Установка кованых поршней ранее считалась прерогативой суперкаров, моторы которых привычны к жесткой эксплуатации. Но моду на тюнинг не остановить, и сегодня все больше автовладельцев улучшают моторы своих машин коваными поршнями.
О том, что предлагает нам сегодня рынок автозапчастей можно прочесть подробнее тут, а также ознакомиться с ценовой политикой на кованые поршни от известных автобрендов.
Почему кованые поршни считаются более надежными
Очень мало производителей оснащают моторы серийных машин коваными поршнями, это связано с дороговизной производственного процесса. Производить же и устанавливать литые поршни на мотор намного дешевле.
Литые поршни на обычных авто – оптимальный вариант, поскольку они не оказывают никакого негативного влияния на производительность мотора, служат достаточно длительный срок.
Кованые поршни – востребованный вариант для мощных марок авто, моторы в которых подвергаются механическому и температурному воздействию.
Эксплуатационная надежность кованных поршней обусловлена тем, что в их составе преимущественно чистые сплавы, что делает изделие более прочным вариантом.
Из-за менее солидного веса кованые поршни устанавливаются на крепления в облегченном варианте.
Многие автомобилисты выбирают кованые поршни
Невзирая на более высокую стоимость и особенности монтажа, все большее количество автовладельцев выбирают именно кованные поршни.
Такое признание обусловлено прочностью изделий, способных выдерживать не только нагрузки, а и жесткий температурный режим – до 350 градусов. Литые поршни такой стойкости продемонстрировать не могут.
Кованые поршни имеют плотность в 120 единиц по мировым стандартам исчисления этого показателя, в то время как литые – демонстрируют показатель на 30% меньше.
По критерию термоциклической стойкости кованые поршни также выигрывают у литых.
Благодаря чистоте используемых сплавов, кованые изделия весят немного меньше литых, но эта разница ощутима в процессе эксплуатации автомобиля.
При всех вышеупомянутых качествах, кованые поршни востребованы среди тех, кто желает произвести тюнинг мотора и сделать свой автомобиль более быстрым и выносливым.