Для цінителів тюнінгу словосполучення "ковані поршні" на кшталт магічного заклинання.
Та й звичайним власникам скутерів і мотоциклів доводилося чути чудові відгуки про дані виробах. У яких же випадках ковані поршні рекомендується використовувати, і чим вони кращі за більш поширених литих поршнів?
Ковані поршні - що це таке?
Що дає установка кованих поршнів в двигун?
Наскільки ковані поршні краще литих?
Литі поршні за технологією свого виготовлення, ідеально підходять для масового виробництва і призначаються в основному для серійних моторів. У тому випадку, якщо для вас скутер / мотоцикл лише спосіб переміщення з однієї точки в одному, то міняти звичайні поршні на ковані не варто. Те ж саме справедливо і в плані капітального ремонту двигуна.
Зовсім інша справа - двигуни тюнінговані, спортивні. Саме вони висувають високі вимоги в плані якості поршнів та інших комплектуючих. Стандартні поршні для подібних двигунів мають не зовсім оптимальну форму і кілька важкуваті. Крім усього іншого, лиття має деякі дефекти, які не видно неозброєним оком: вкраплення дрібних чужорідних елементів, каверни, бульбашки. Їх практично неможливо помітити навіть при дуже ретельному контролі. У звичайній ситуації нашкодити вони зможуть навряд чи, а у випадку з силовим агрегатом підвищеної потужності (і як наслідок високого навантаження), наслідки такого шлюбу можуть бути для мотора досить жалюгідними. Поршень може дати тріщину, прогоріти і т.п. Власники мото-техніки китайського виробництва можуть підтвердити, що такі казуси бувають. Особливо часто подібне відбувається при спробі збільшити обсяг циліндра, вдаючись до встановлення клонували зі збільшеним ходом. У даній ситуації стандартні поршні необхідно торцевать, що робить їх більш слабкими і зовсім не сприяє збільшення їх терміну служби. З огляду на суттєву різницю в структурі, виливок завжди менш міцна, ніж ковані деталь, навіть якщо ця деталь виготовлена ідеально.
Високоякісні поршневі заготовки з висококремниста сплаву виготовити стандартним способом (лиття в кокіль) не вийде через різної швидкості кристалізації кремнію (утворюються пори). З цієї самої причини заготовки виробляються за допомогою застосування більш складних методів: ізотермічної і рідкого штампування. У першому варіанті штампування роблять з мірних заготовок, виготовлених з попередньо "обжатого" через фільєру прутка. У другому випадку спеціальна матриця заливається металевим розплавом, а пуансон її деформує із заздалегідь заданою швидкістю. Процес штампування із заздалегідь встановленою швидкістю, починається після того, коли пуансон, мірна заготівля і матриця будуть розігріті до температури в 400-450 C. У результаті структура металу, з якого виготовляються ковані поршні, відрізняється від литих своєї дрібнодисперсних. У неї відсутні грубі частинки кремнієвих кристалів. В результаті цього матеріал, з якого виготовляються штамповані поршні, має високі механічні характеристики, як при нормальних, так і при робочих температурах (300-350 C). Штампований поршень завдяки своїм поліпшеним характеристикам стає «ажурні» і легше на відміну від литого.
На підставі вищевикладених фактів можна зробити висновок, що використання кованих поршнів в двигунах з тюнінгом ЦПГ в бік збільшення обсягу якщо вже й не строго обов'язкове, то по крайней мере, дуже бажане.
Штамповані поршні в порівнянні з литими, набагато легше і водночас істотно міцніше, їх форма для форсованих моторів найбільш оптимальна, а ймовірність їх прогорання значно менше. Крім того їх твердість за шкалою Брінелля становить 120-130 одиниць, твердість звичайних по тій же шкалі - максимум 90. термоциклічною стійкість кованих поршнів майже в 6 разів вище, і якщо литі поршні до появи тріщин здатні витримати не більше чотирьохсот циклів «нагрів-охолодження », то поршень штампований витримує близько 2 500.
Поршні двигуна - одна з найскладніших і навантажених деталей. Сучасна тенденція в спортивному тюнінгу - зростання максимальних обертів двигуна. Отже, доводиться боротися за масу поршня, адже чим легше поршень, тим менше він під дією бічних складових сил інерції притискається до поверхні циліндра. А значить, менше будуть механічні втрати, вище потужність, як правило, більше ресурс і вище максимально допустимі обороти двигуна.
У боротьбі за зниження маси поршень придбав оригінальну форму, але геть втратив простоту. По-перше, як відомо, метал при нагріванні розширюється, причому поршень розширюється нерівномірно, більше в напрямку, паралельному осі поршневого пальця, і менше - в площині гойдання шатуна.
Відбувається це через те, що металу в області бобишек-припливів під поршневий палець більше, і тому якщо, припустимо, поршень був би циліндричним в холодному стані, то при нагріванні до робочої температури він стане овальним. По-друге, спідниця поршня при роботі двигуна теж нагрівається нерівномірно, і теж перетворитися в вигнуту, як кажуть фахівці, «корсетную». Точно також поводиться і конусна спідниця поршня двигуна.
Все це призводить до скорочення зони контакту поршня з поверхнею циліндра, підвищеного зносу, а в гіршому випадку - забіяку, Прихоплювання поршнів і заклинювання двигуна. Але ж крім нагріву, поршень піддається і тиску газів, і впливів сил інерції, і під їх впливом теж деформується. Зрозуміло, що поршень повинен бути якомога легше, міцніше і якомога менше змінювати свою форму при нагріванні і інших впливах.
Як альтернатива заводським, литим поршням з'явилися ковані поршні. В принципі їх правильніше називати штампованими, тому що поршні отримують не багаторазової обробкою тиском, а одноразової. Заготівля поршня поміщається в матрицю, притискається пуансоном і напівфабрикат поршня готовий. Природно, остаточну форму поршня він придбає тільки після механічної обробки. Штампування поршня під тиском дозволяє зміцнити метал і одночасно зробити поршень набагато легшим, міцним, надійним і довговічним. При цьому виникає проблема більшої складності запрессовки в поршень термокомпенсирующих вставок і внаслідок цього необхідність в більш ретельному підборі профілю поршня.
Зусилля в 250 тонн і температура 500 градусів, підтримувана системою індукційного нагріву, робить чудеса: метал майбутнього поршня, немов пластилін, за кілька секунд розтікається між матрицею і пуансоном, приймаючи форму заготовки поршня. Оскільки процес виготовлення поршня протікає при постійній температурі, називається він ізотермічної штампуванням. Постійний нагрів грає тут велику роль, адже якщо температура в зоні матриці впаде, то можлива недоштамповка поршня, тобто нерівномірний розподіл металу. Якщо температура підвищиться, то алюміній майбутнього поршня просто почне плавитися. В результаті ізотермічного штампування з попередньо деформованого металу і наступного циклу гарту і обов'язкового старіння, виходить заготовку під майбутній кований поршень з високими механічними характеристиками - твердість 130 одиниць і відсутність технологічного браку типу каверн, раковин і тріщин.
Якщо ви з першого або з другого прочитання статті розібралися в необхідності використовувати саме в вашому двигуні кованого поршня - можете подивитися наші пропозиції по цій продукції як Комплекту. так і в складі Полногокомплекта ЦПГ.