Выбираем поршни

Коваными поршнями оснащены двигатели с увеличенной мощностью так называемые форсированные. Часто комплектуются таким видом поршней спортивные авто.

Поршни нагружены больше остальных деталей машины и имеют одну из наиболее сложных конструкций. Для спортивного тюнинга свойственно стремление к увеличению оборотов двигателя. При этом вес поршня играет не последнюю роль. Чем он ниже, тем менее плотно поршень прижат к цилиндру. В результате уменьшаются потери мощности двигателя. Более того, она возрастает.

Стремление уменьшить вес поршня привело к его внешней трансформации и усложнению изнутри. При повышении температуры металл увеличивается в объеме. Поршень расширяется неодинаково. В плоскости качания шатуна этот процесс проявляется меньше, чем в части, расположенной параллельно оси пальца поршня. Причина в том, что большее количество металла приводит к большему расширению. Поршневая юбка тоже при нагреве изменяется неравномерно. Профессионалы утверждают, что она становится «корсетной». Аналогично видоизменяется конусная юбка.

Такие трансформации губительны как для поршня, так и для двигателя в целом. Возможные последствия – ухудшение контакта с цилиндром, повышение износа, задир поршней. Как следствие, двигатель может заклинить. И это все только об одном виде негативного воздействия на поршни. Кроме температуры, на них влияет давление газов и силы инерции, тоже изменяя форму.

Очевидно, что поршень помимо легкости должен обладать повышенной прочностью. Внешние факторы не должны существенно влиять на его размер и форму.

Сегодня преимущественно отливают овальные поршни из алюминия с примесью кремния. Под влияние высоких температур они приобретают форму цилиндра. Чтобы контакт с цилиндром сделать оптимальным, юбка поршня походит на бочку. Смоделирована она таким образом, чтобы нагретый поршень не терял бочкообразной формы.

Кроме того, изменения формы поршня минимизируются благодаря заливке стальных вставок, которые выступают в качестве препятствия для чрезмерного увеличения бобышек. Такие поршни имеют ряд существенных недостатков. Сплав обладает невысокой твердостью, 80 по Бринеллю. Литье нередко приводит к браку в виде трещин и пустот. Для того, чтобы улучшить качественные характеристики поршня, в частности, прочность, приходится его утяжелять. Вес стандартного поршня для 16-клапанного движка ВАЗ, изготовленного на заводе методом кокильного литья, около 370 гр.

В качестве конкурентов для литых поршней выступают кованые. Их еще называют штампованными в связи со спецификой изготовления. Давление действует на форму с заготовкой поршня один раз. На заготовку, помещенную в матрицу, давит пуансон. Полученный полуфабрикат подвергается дополнительной обработке, после которой поршень готов.

Кованые аналоги имеют ряд преимуществ перед своими старшими братьями, литыми. Их прочность выше, а вес ниже. Как результат, поршень долговечнее, а его работа, как и двигателя в целом эффективнее. Однако могут возникнуть сложности с помещением в поршень вставок, компенсирующих влияние высоких температур. Поэтому к выбору профиля изделия нужно подойти с особым вниманием.

Материал для штампованных поршней алюминий с высоким содержанием кремния (от 10 до 18 процентов). Сырье перед закладкой в форму протягивается сквозь фильтры, приобретая вид все более тонкого прута, сечение которого в результате становится меньше в четыре раза. В результате такой процедуры меняется структура металла и пропадают поры. Прут режут на отдельные части и помещают под пресс.

Сверхвысокая температура (500 градусов) и сильнейшее давление (250 тонн) позволяют за считаные секунды слепить из ставшего податливым, как пластилин, металла заготовку поршня. Температура в процессе штамповки не меняется, в связи с чем она приобрела название изотермической. Стабильность нагрева гарантирует, что металл будет распределен в готовом изделии равномерно. Если бы уровень нагрева понизился, поршень остался бы недоштампованным. Перегрев привел бы к расплавлению заготовки.

Штамповка с поддержанием стабильной температуры при условии предварительной обработки металла путем деформации, а также последующей закалки и старения, дает гарантированный высококачественный результат. На выходе получается поршень без брака в виде трещин и полостей, с повышенной твердостью 130 по Бринеллю.

Обычный набор поршней для ВАЗ заводского производства на 50 граммов тяжелее комплекта модели «Тюнинг».

Для отечественных гоночных авто переломным стал момент перехода на поршни без центрального кольца. Одновременно с началом использования двух колец был изменен профиль детали. В результате расход масла не увеличился значительно.