Поршневая группа (часть 11)
Поршневая группа (часть 11)
Динамика и конструирование

 

Чугун в качестве материала для поршней по сравнению с алю­миниевым сплавом обладает следующими положительными свой­ствами: более высокими твердостью и износостойкостью, жаро­прочностью, одинаковым коэффициентом линейного расширения с материалом цилиндра. Последнее обстоятельство позволяет суще­ственно уменьшить и стабилизировать по режимам работы зазоры в сочленении юбка поршня — цилиндр. Однако большая плотность не позволяет использовать его широко для поршней высокооборот­ных автомобильных двигателей. Данный недостаток может быть частично нивелирован включением в структуру чугуна шаровидного графита, что позволяет отливать элементы поршня существенно меньшей толщины. Как следует из сказанного выше, ни силумины, ни чугуны в полной мере не являются идеальными материалами для изготовления поршней.

В связи с этим в настоящее время ведется активная работа по использованию керамики для изготовления поршней, которая на­илучшим образом отвечает требованиям, предъявляемым к матери­алам поршневой группы. Это малая плотность при высоких прочно­сти, термо-, химико- и износостойкости, теплопроводности и оп­тимальном значении коэффициента линейного расширения.

Один из практических способов использования керамики состо­ит в изготовлении деталей поршня из металле- или полимерокомпозиционных материалов.

Матрицей первого типа материалов является алюминий или магний, а в качестве наполнителя используют керамические и ме­таллические порошки или волокна пористых материалов.

Основу полимерокомпозиционных материалов составляют по­лимерные материалы с наполнителем из волокон углерода, стекла, порошков металлов или керамики. Они обладают малой плот­ностью, высокими антифрикционными свойствами и применяются для элементов с небольшими тепловыми нагрузками, например для изготовления юбки поршня.

Перспективным является армирование элементов поршня кера­мическими волокнами из оксида алюминия А1203 и диоксида крем­ния Si02- При содержании в основном материале до 40...50% А1203 получается аморфное керамическое волокно с диаметром 2...3 мкм, успешно работающее при температуре 1200...1300 °С. Если содержа­ние А1203 превышает 70%, структура волокна приближается к кри­сталлической, что предопределяет высокие прочностные и стабиль­ные термические характеристики изделия.

Основными проблемами, сдерживающими широкое использова­ние керамики для изготовления поршней автотракторных двига­телей, являются хрупкость, низкая прочность на изгиб и при цик­лических нагрузках, склонность к трещинообразованию, а также высокая стоимость.

В ряде случаев, когда в ДВС максимальные давления сгорания превышают 21 МПа, поршни могут изготовляться из стали.

Наилучшим сочетанием хороших массовых и прочностных хара­ктеристик обладают поршни из титана. Их широкому внедрению препятствуетвысокая стоимость производства.

 

РЕКЛАМА

Новое на сайте