Вы находитесь здесь: Главная > Тюнинг мотоциклов. > Кованые поршни (2).

Кованые поршни (2).

Для многих приверженцев тюнинга серийных моторов, кованные поршни являются самыми первыми деталями, которыми заменяют штатные поршни. И кованные поршни из-за своей большей прочности, чем у обычных поршней, позволяют облегчить их ещё больше — на целую четверть. В этой статье мы рассмотрим почему кованые поршни имеют ряд преимуществ перед обычными литыми, чем они отличаются, и следует ли их устанавливать на обычные серийные двигатели, или только на спортивные форсированные?

кованые поршниНачнём немного из далека, то есть из прошлого века. Все мотористы знают, что раньше поршни изготавливались из высокопрочного чугуна, и поршень из этого металла обладал высокой прочностью, износостойкостью, а главное имел небольшой коэффициент расширения от нагрева. И благодаря этому можно было сделать минимальный зазор между поршнем и цилиндром. Но от чугунных поршней отказались более полувека назад, так как чугунный поршень имел большую массу.

И если вначале, на тихоходных моторах чугунные поршни работали не плохо, то позже, когда мощность мотора начали наращивать за счёт повышения оборотов, чугунные поршни из-за своего веса оказались непригодны. Так как их вес, при возвратно-поступательном движении деталей, ощутимо повышал нагрузку на опоры деталей, а именно: палец, шатун, коленчатый вал. И чтобы упрочнить эти детали, их размеры, а следовательно и массу приходилось увеличивать — это ставило в тупик эволюцию успешного развития моторов.

Как известно многим, чугун впоследствии заменил намного более лёгкий алюминиевый сплав, который частично снял проблему веса, но вот механические свойства, прочность алюминиевых сплавов оставляет желать лучшего, и до сих пор инженеры ищут способы упрочнения алюминиевых сплавов. И один из способов упрочнения алюминиевого поршня — это изотермическая штамповка, или говоря проще — ковка. А чтобы понять, почему кованный поршень круче литого, рассмотрим процесс изготовления обычных литых, а затем и кованных поршней.

Производство обычных литых  поршней.

кованые поршниИзготовление алюминиевых поршней методом литья расплавленного металла в форму, которую называют матрица или кокиль, инженеры переняли ещё у наших предков, отливающих бронзовые топоры. Залитый в кокиль алюминиевый сплав, грубо повторяет форму кокиля (матрицы) внутри и снаружи. Затем следует термическая и станочная обработка грубо отлитой детали (см. фото) , с которой снимается лишний металл и деталь принимает цилиндрическую форму (ну почти цилиндрическую, с небольшой конусностью).

Эта простая технология производства алюминиевых поршней отработана не одним десятилетием и делают так большинство поршней до сих пор, и такие поршни известны всем. Хотя современное литьё в кокиль, всё же отличается от литья топора первобытного человека, хотя бы тем, что металл подаётся в форму под давлением. Так отливают современные алюминиевые рамы мотоциклов, но вот поршни так отливают далеко не все фирмы.

Многие беря в руки литой поршень, даже авторитетного производителя, не видят снаружи никаких изъянов, и многие полагают, что в таких деталях как поршни, изъянов быть не должно. Но это не значит, что так и есть, ведь в процессе отливки, любая деталь насыщается внутренними пустотами, так называемыми кавернами (мельчайшие пузырьки). И литой алюминий всегда имеет некоторую рыхлость в своей структуре, которая естественно не добавляет ему прочности.

Как я написал выше, современное литьё под давлением, так называемая «жидкая штамповка» позволяет получить несколько лучшую структуру отлитого металла, но и эта технология всё же не устраняет полностью слабостей отлитых заготовок. Тем более, что с помощью жидкой штамповки изготавливают далеко не все поршни (о жидкоштампованных поршнях читаем вот здесь).

И чтобы как то упрочнить отлитые детали, в их конструкцию инженеры добавляют усиливающие элементы — например делают дно поршня толще, да и стенки тоже, а бобышки под палец делают более массивными. Конечно же все эти усиления добавляют веса, и в итоге выходит, что более древний и прочный чугунный поршень, проигрывает в весе алюминиевому поршню совсем не много — примерно 10 — 15 процентов.

И напрашивается вопрос — стоила ли овчинка выделки? Да стоила, так как у алюминиевого сплава есть ещё одно хорошее достоинство — алюминиевые сплавы раза в три лучше отводят тепло, чем чугун. И это свойство незаменимо в современных (горячих) двигателях, с высокой степенью сжатия.

Естественно если ваш мотоцикл (или автомобиль) всего лишь средство небыстрого перемещения тела на работу и обратно, ну и разок-другой на природу по выходным, то тратить деньги на замену штатного литого поршня (или поршней) на кованый нет смысла. Ведь лёгкие кованные поршни незаменимы для высокооборотистых моторов, и кроме того, что вы установите более лёгкий кованный поршень, нужно сделать ещё несколько операций по форсировке, установить спортивный распредвал и т.д (ну хотя бы как описано вот тут).

Но следует помнить, что жизнь форсированного двигателя хотя и яркая, но гораздо короткая, чем у штатного заводского мотора. И форсировка подойдёт для спортивных соревнований, или для вашего второго мотоцикла (или машины) на которых вы хотите отрываться по выходным на треке.

Технология производства кованых поршней.

Совсем по другому получается структура металла, если его упрочнить ещё до механической обработки. Для упрочнения поступают так: с отлитой большой болванки диаметром примерно 500 мм снимают верхний (самый рыхлый) слой металла, толщиной 15 — 20 мм. После этого «похудевшую» заготовку волочат (протягивают) через специальное устройство с отверстиями (фильеры), до тех пор, пока заготовка не станет тоньше в 10 раз! Естественно, что после такого сильного сжатия, от пустот в структуре отлитого материала не остаётся и следа.

кованые поршни

Этапы формирования кованого поршня.
а — заготовка отрезанная от пропущенного через фильеры прутка, б — паунсон, который формирует внутренний контур поршня, в — заготовка поршня вышедшая из под пресса, г — она же после обработки верхнего слоя металла на станке, д — поршень после конечной механической обработки на особо точном станке.

Далее от «похудевшей» более чем в 10 раз заготовки отрезают кусок прутка, который соответствует определённой массе заготовки будущего поршня, и укладывают этот кусок прутка в матрицу, в которой его нагревают до 485 градусов (минус или плюс 1 градус, но не более). После того, как заготовку (кусок прутка) уложили в матрицу и нагрели, на неё начинает давить паунсон с усилием в 250 тонн!, выдавливая внутренний контур в поршне (этот паунсон по своей форме точно повторяет внутренние контуры поршня).

После такого глобального сжатия, внутренняя структура алюминиевого сплава упрочняется уже на молекулярном уровне, получая совершенно новый по своим механическим свойствам материал. Дальше поршень обрабатывается на станке, так же как и обычный литой поршень.

И хотя такая технология в несколько раз затратнее обычной (от этого и кованый поршень в несколько раз дороже обычного литого), но всё же, как показали испытания — получаемый волочильным способом алюминиевый поршень выдерживает усилие на разрыв на 40% больше, усилие на изгиб на 30% больше, а термическая устойчивость повышается аж в пять раз! Твёрдость по Бриннелю у кованого поршня достигает 130 единиц (у литого едва доходит до 90). И при всём при этом, кованый поршень при одинаковой форме как у литого поршня, ещё и легче его примерно на 10%.

Из вышеописанного поймёт даже не профессионал, что кованые поршни выдержат самые жёсткие условия напряжённой работы форсированного двигателя, и не зря их применяют в авто и мотоспорте.

Ну а есть ли смысл устанавливать кованый поршень в серийный мотор?

Любому ясно, что кованые поршни просто необходимы в заряженных спортивных двигателях. Ведь при увеличении степени сжатия и мощности, нагрузка на цилиндро-поршневую группу возрастает, и значит малейшие пустоты в литом поршне заявят о себе довольно быстро, литой поршень просто развалится. Но нельзя забывать, что кроме установки кованых поршней в форсированный двигатель, и другие детали двигателя (например шатуны) нужно ставить гораздо качественнее и прочнее, чем штатные.

А есть ли смысл установки кованых поршней в обычный не форсированный заводской мотор? Да есть, ведь такие поршни могут предохранить двигатель от разрушения обычных литых поршней, например при случайной заправке низкосортным топливом, которого сейчас полно на заправках (как определить некачественный бензин читаем вот тут), и которое вызвало детонацию. Ведь детонация способна разрушить литые поршни всего за пару минут, при поездке с полной нагрузкой. А кованые поршни будут сопротивляться детонационным нагрузкам несколько часов.

И не забываем, что и термическая устойчивость кованых поршней больше чем у литых аж в пять раз! А это значит, что кованые поршни будут сопротивляться и калильному зажиганию дольше раз в пять. А литой поршень может прогореть от калильного зажигания в течении нескольких минут.

Это не значит, что установив кованые поршни, можно не обращать внимания на детонацию или калильное зажигание, но всё таки запас прочности никогда не помешает, ведь заправиться леваком можно случайно и от этого никто не застрахован.

Так же следует отметит, что термическая устойчивость кованых поршней (в пять раз большая, чем у литых) позволит не заклинить поршень в цилиндре от перегрева, что часто случается на более древних моторах с воздушным охлаждением, которые более склонны к перегреву.

И практика показала, что обычный литой поршень, после воздействия детонации, калильного зажигания, или перегрева приходилось менять, а вот кованый поршень, прошедший такие испытания, оставался пригодным для дальнейшей работы.

кованые поршниК тому же следует учесть, что кованые поршни медленнее изнашиваются от естественного износа. Разницу в износе литого и кованого поршня, на примере мотоцикла Урал, можно увидеть на графике слева, на котором красной линией показан износ литого поршня, а синей линией показан износ кованого поршня.

И последнее.

Зарубежные кованые поршни стоят больших денег, ведь там умеют ценить свой труд и считать деньги. У нас кованые поршни можно купить намного дешевле или заказать на российском предприятии (о российском производителе  кованых поршней читаем вот тут). Но следует учесть, что сейчас появилось огромное количество подделок кованых поршней, особенно к отечественным мотоциклам и машинам. И здесь следует быть внимательным, чтобы не нарваться на подделку.

Кованые поршни Следует уяснить, что технологией производства кованых поршней в России владеют считанные предприятия, и свой авторитет они берегут. Зарубежные потребители это уже поняли, и поняли так же, что и цена очень приятная, по сравнению с западом, а качество нисколько не хуже, и поэтому большинство заказчиков на этих предприятиях иностранцы.

Не знаю как кто, но я горд за наши предприятия, выпускающие кованые поршни, успехов всем.

Если эта статья вам полезна, то пожалуйста поделитесь ей в соц. сетях, нажав кнопки ниже. Спасибо.

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Теги: ,

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • Twitter
  • RSS

2 комментариев к записи “Кованые поршни (2).”

  1. Евген:

    Можно заказать поршни на урал диаметр 79 под вaзовские кольца, если можно то как это сделать и какая цена?

  2. олег:

    Здравствуйте. Администрация сайта не занимается продажей поршней. Погуглите в интернете, сейчас достаточно фирм, которые продают кованные поршни для Урала.

Оставить комментарий

Проверка комментариев включена. Прежде чем Ваши комментарии будут опубликованы пройдет какое-то время.