Рейтинг: 5/5
У цьому пості мова піде про шатунах, з чого виготовляють і які вибрати для свого проекту
Шатуни відчувають найбільші навантаження в двигуні. Тому потрібно серйозно підійти до необхідної міцності шатуна. Шатуни виготовляють з: порошкоподібних металів, сплавів сталь, алюмінію, титану, сплавів сталі та алюмінію. Болти шатуна також відчувають величезні напруги, і вони повинні відповідати міцності самого шатуна. Як усі ми знаємо, якщо шатун ламається, то це призводить до серйозних наслідків для всього двигуна. Тому слід ретельно вибирати шатун щодо поставлених завдань.
Шатуни виготовляють з різних матеріалів і різних форм. Старі шатуни проводилися з чавуну. У більш просунутих двигунах використовували шатуни з сплавів стали. Сьогодні, безліч виробників пропонують шатуни з порошкоподібних металів, алюмінієвих сплавів, титану і про це поговоримо далі.
Порошкоподібних-металеві шатуни зроблені схожим способом як кування або лиття. Спеціалізована порошкоподібна суміш сплавів поміщається в форму, нагрівають до температур плавлення і спікання порошкоподібної суміші, потім форма потрапляє під прес. Такий технологічний процес дозволяє отримати дивно міцні деталі. Потім деталь обробляється, вона спочатку має майже необхідну форму що знижує витрати на обробку.
Нижню частину шатуна переломлюють, місце зламу має не рівну поверхню, це дозволяє більш точно позиціонувати деталі відносно один одного в зібраному стані.
Кришка шатуна відповідає нижній головки шатуна, коли ці деталі зібрані і стягнуті болтами то місця розриву не видно неозброєним поглядом. Точність стикування впливає на стан всього шатуна на шийці клонували, довговічність вкладишів і не створюється зайве навантаження на шатунні болти. У відшліфованих поверхнях кришки шатуна і нижній частині шатуна, стягнутих болтами під час роботи виникає напруга зсуву приводить до збільшення навантаження на шатунні болти особливо на великих оборотах, в наслідок чого відбувається подовження болта, збільшення зазору, підвищений і не рівномірний знос шатунних вкладишів не кажучи вже про можливе масляному голодуванні.
Хотілося б відзначити ще ось що, в разі якщо вкладиш провернеться, то ремонт такого шатуна виявиться практично неможливим. Іноді досить буде заново відшліфувати посадочне місце вкладиша під збільшений розмір вкладиша. Знайти в продажу відповідний вкладиш під ремонт практично неможливо на більшості двигунів. Але в разі якщо расточкой не вдається виконати ремонт і буде необхідність точити місце стиковки шатунной кришки, то це вже неможливо, так як злам не рівний і доведеться прибрати досить багато металу і після надання окружності посадкового місця вкладиша на шатунной кришці залишиться зовсім мало металу що неприпустимо .
Стягнуті болтами, місце розриву майже не видно.
Шатуни з сплавів стали
Сталеві шатуни виготовляють з легованої сталі. Сталевий злиток зазвичай нагрівається приблизно до 2200 градусів і поміщають в прес форму і під дією величезного тиску виходить кована заготівля шатуна, що має велику міцність завдяки куванні, напруги і вирівнювання молекул стали, на відміну від просто відлитою. Варто зазначити що при такій формуванні гаряча заготовка має розмір відчутно більший ніж потрібно через температурного розширення металу і після охолодження вона зменшується. В результаті спостерігається неточність виготовлення і може бути відчутний розкид в розмірах
Відштампованих заготовка має багато зайвого металу який необхідно відрізати, сточувати, ще потрібно точно дотримуватися вага кожної деталі. Звичайно ж це зайві витрати обумовлені технологічним процесом виготовлення.
Надалі майже готові заготовки відправляються в піч для відпустки (зниження внутрішніх напружень в металі) і загартування. У підсумку це збільшує стійкість до появи мікро тріщин і підвищує міцність шатуна.
Виконується перевірка якості і кінцева механічна обробка, шатун вважається готовим.
Виготовляють алюмінієві шатуни зазвичай з 7075 або 7075-T6 алюмінієвих сплав, по міцності попереду всіх сталей. Багато хто думає, що алюміній недостатньо міцний і швидко старіє, втомлюється, втрачає міцність. Але це не вірно. Алюмінієві шатуни можуть і використовуються в автоспорті.
Гідність алюмінієвого сплаву в тому, що він може мати дуже щільну молекулярну структуру. Під час виробничого процесу алюміній нагрівається приблизно до 700 градусів і потім піддається куванні під великим тиском. Це збільшує щільність металу. Має невелику вагу у порівнянні зі сталлю.
Титан має неймовірну міцність по відношення до ваги. На приклад, повністю титановий шатун може бути легше, головки шатуна зі сталі. Зменшення ваги дозволяє досягати більших обертів двигуна і при цьому зменшити паразитне масу збільшивши запас міцності. Шатуни з титану дуже дорогі, як і їх виробництво.
Такі шатуни зменшують обертову масу, яка відчутно проявляє себе на 5000 об / хв або близько цього. У спорті використання титанових шатунів ще виправдовується, але для вуличного тюнінга це марна трата грошей. Крім того, титан є крихким матеріалом, який чутливий до подряпин. Маленькі подряпини на поверхні можуть в подальшому вирости в тріщини і зовсім зламати шатун.
Відносні витрати на матеріали
Виготовлені зі сталі цілком підходять для переважної більшості гоночних і вуличних двигунів. Там, де необхідно зменшити обертові маси рекомендується використовувати шатуни з алюмінієвих сплавів
Для двигунів націлений на серйозний спорт з високими оборотами двигуна можна розглянути варіант з титановими шатунами. При тривалих навантаженнях на високих оборотах такі шатуни вимагають більш частої заміни і відповідно більше вкладень.
Титанові шатуни коштують дуже дорого щоб використовувати їх в малому спорті, і тут можна розглянути варіант алюмінієвих шатунів, досить легкі і менш дорогі, але значно дорожче сталевих. Так само варто враховувати, що алюмінієві шатуни набагато товщі, об'ємніше і вимагають більше місця в блоці циліндрів і поршні що може виявитися невідповідним варіантом в деяких двигунах.