Какой блок цилиндров лучше чугунный или алюминиевый: Чем алюминиевые моторы лучше чугунных и так ли это

Содержание

Какой блок двигателя лучше алюминиевый или чугунный

В истории не осталось имя того, кто первым задумался о возможности снижении веса двигателя путем замены тяжелого чугуна более легким алюминием при изготовлении блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун имеет в три раза превышает вес алюминия, кроме того, он подвержен коррозии, обладает значительно меньшей теплопроводностью.

Известно, что к 30-м годам прошлого века в некоторых гоночных автомобилях применялся двигатель из алюминия, который содержал мокрые чугунные гильзы, которые от корпуса блока разделяла охлаждающая жидкость.

В середине прошлого столетия такая конструкция начала применяться в автомобильной промышленности (как пример, мотор Москвича-412), однако полностью вытеснить чугун не удалось, так как конструкция была сложной технологически и обладала рядом недостатков, среди них:

  1. Низкая жесткость блока.
  2. Повышенная нагрузка на гильзы.
  3. Склонность к «продуванию» прокладки.

Однако к 2005 г. уже половина автомобилей имела алюминиевые блоки цилиндров, и с каждым годом их количество стремительно растет.

Особенности чугунного блока цилиндров

У большинства двигателей блок цилиндров отливают из серого легированного чугуна, который затем подвергают механической обработке. Чугун, в частности, легированный, отличается

высокой прочностью и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены поршневые кольца и поршни. Как положительным является тот факт, что чугунные стенки цилиндров отличаются более высокой износостойкостью.

Основной недостаток чугунных блоков цилиндров — это их большой удельный вес. Чтобы улучшить динамику автомобиля мировые производители ищут пути уменьшения веса за счет его составляющих, в том числе и двигателя. Сегодня у многих современных автомобилях стоит алюминиевый блок цилиндров двигателя. Алюминий, кроме своего небольшого веса, никаких других особых преимуществ перед чугуном не имеет.

Втулки алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые литейные сплавы, которые обычно применяют для изготовления блоков цилиндров, недостаточно твердые и износостойкие, чтобы непосредственно работала в паре скольжения с поршнями двигателей. Для этой цели подходят только заэвтектоидные алюминиевые сплавы типа AlSi17CuMg.

Поэтому в алюминиевых блоках цилиндров широко применяют чугунные втулки. Наиболее широко применяется метод установки чугунных втулок, при котором их вставляют в литейную форму блока цилиндра перед ее заливкой. Кроме того, чугунные втулки устанавливают также методом горячей запрессовки. Для создания прочной и износостойкой поверхности скольжения блока цилиндров применяют также различные методы напыления – термические, плазменные, электродуговые и другие.

Source: European Aluminium Association, 2011

Особенности алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы значительно мягче чугуна, поэтому для придания блоку необходимой жёсткости, его несущие стенки делают более толстыми, добавляют для жёсткости ребристую систему. Алюминий обладает более высоким коэффициентом температурного расширения, это требует более строгого контроля за зазорами между деталями двигателя. С целью снижения веса, в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхность цилиндров из других металлов.

Для усиления износостойкости стенок цилиндров применяют специальные технологии, позволяющие в процессе отливки блока цилиндров повысить в поверхностном слое процентное содержание кремния, удаляя при этом с помощью химических реакций алюминий. Это позволяет в разы увеличить уровень износостойкости стенок цилиндров сравнительно с изделиями, изготовленными из чугуна.

Чтобы снизить коэффициент трения, которое возникает между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрывают тонким слоем железа.

Алюминиевый двигатель: плюсы, минусы и особенности

При меньшей температуре алюминий становится как пластилин и получается что никосиловое покрытие как бы вдавливается в него, происходят задиры прилипание поршней к стенкам цилиндров и т.д. все это происходит при максимальных нагрузках при максимальной мощности.

Поэтому применение такой технологии изготовления двигателя из алюминиевых сплавов это скорее шаг назад чем вперед. Правда есть двигателя алюминиевые с чугунными гильзами они имеют больший ресурс чем с никосилом. Если вы собираетесь растачивать такой двс, то это вряд ли получится потому что стенки между цилиндрами очень тонкие и очень термо-нагружены если только гильзовать.

Плюсы алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые блоки цилиндров выдерживают температурный режим до +150-200 °C. Теплопроводность алюминиевых сплавов в три раза выше чугунных, это способствует более эффективной работе системы охлаждения двигателя. Очень важно подобрать алюминиевый сплав для блока цилиндров. Он должен соответствовать многим техническим требованиям, среди них:

  1. Низкая стоимость.
  2. Отличные литейные свойства.
  3. Хорошая обрабатываемость резанием.
  4. Невосприимчивость к повышенным температурам.

Выбирать алюминиевый литейный сплав необходимо на этапе проектировании блока цилиндров. При выборе сплава необходимо исходить из практических соображений, самыми предпочтительными являются высокопрочные литейные сплавы, однако, учитывая их высокую стоимость, литейные свойства и недостаточную прочность при повышении температуры, лучше от них отказаться.

Чаще всего применяются сплавы, не отвечающие жестким требованиям по примесям и загрязнениям, но которые достаточно приблизились к требованиям, предъявляемым для сплавов из первичного алюминия.

Требования к алюминиевым блокам цилиндров

Теплопроводность

Материал современные алюминиевые блоки цилиндров испытывает температуры до 150-200 °C. Высокая теплопроводность литейных алюминиевых сплавов (в три раза больше, чем у серого чугуна) обеспечивает эффективную передачу в систему охлаждения двигателя.

Прочность при повышенных температурах

Требуется сохранение заданной прочности при температурах до 200 °C. Самые большие напряжения возникают в местах болтовых соединений с головкой блока цилиндров. Материал должен выдерживать нагрузки от вращения коленчатого вала и термического расширения блока цилиндров.

Прочность и твердость при комнатной температуре

Материал алюминиевого сплава при комнатной температуре должен обладать достаточной прочностью и твердостью, чтобы обеспечивать ему хорошую обработку резанием и высокое качество сборки.

Усталостная прочность

При работе двигателя блок цилиндров подвергается циклическим растягивающим напряжениям в широком интервале температуры. Этот интервал начинается с отрицательных температур зимой и заканчивается повышенными температурами около 150-200 ºС. Поэтому наиболее важной характеристикой материала блока цилиндров является усталостная прочность.

Известно, что свойства материала любой металлической отливки – и чугунной, и алюминиевой – зависят не только от химического состава материала и его термической обработки, но также от метода разливки, а также от того места отливки, из которого вырезается испытательный образец.

Ремонт алюминиевого блока цилиндров

Разобравшись с тем, что значит гильзованный двигатель и зачем нужна установка гильз, давайте рассмотрим дальнейшее развитие технологий производства алюминиевых блоков. Вполне очевидно, что решение отказаться от чугуна и установки гильз позволяет упростить и удешевить процесс, исключить сложную запрессовку гильзы, отливку блока вокруг «стакана» и т.д.

Параллельно цельный блок из алюминия означает, что больше нет необходимости принимать в расчет температурные характеристики двух разных металлов (чугун и алюминий), позволяя добиться лучшего охлаждения цилиндров.

Единственное, алюминий как был, так и остался мягким. Это значит, что стальные

на поршне быстро приведут такой цилиндр в негодность. Получается, зеркало алюминиевого цилиндра нужно сделать более прочным. Для решения задачи автопроизводители разработали схемы обработки поверхностей цилиндров различными сверхпрочными покрытиями.

Так появился безгильзовый алюминиевый блок цилиндров. Первые серийные образцы можно было встретить еще в 1971 г. В основе лежал алюминиевый сплав, в который добавлялся кремний (около 17%). В двух словах, зеркало цилиндра резко и сильно охлаждали, в результате происходила кристаллизация кремния в зоне охлаждения. Далее зону упрочнения также обрабатывали кислотами, чтобы удалить остатки алюминия на молекулярном уровне.

Результатом стала твердая стенка, по которой жесткие поршневые кольца могли свободно работать без риска повреждения зеркала цилиндра (так же, как и в чугунном блоке). Далее этот метод получил развитие. Также появились гильзы из алюминия, которые специально насыщали кремнием.

Технологии упрочнения зеркала цилиндра кремнием в Европе получили название Silumal и Alusil. Изготовление алюминиевых упрочненных гильз называется Locasil. Казалось бы, можно было праздновать победу над чугунном даже с учетом неремонтопригодности таких блоков, однако на практике все оказалось иначе.

А еще интересно: Двигатель Нива ВАЗ 21213: характеристики, неисправности и тюнинг

Во всех случаях алюминиевые блоки склонны сильно повреждаться от механического воздействия, в результате образуются серьезные задиры. Дело в том, что под прочным кремниевым слоем, который при этом весьма тонкий, все равно остается достаточно мягкий алюминий.

Кстати, еще одним витком эволюции стала технология упрочнения стенок цилиндра путем гальванического нанесения никеля и карбида кремния под названием Nikasil. Владельцы моделей BMW и Audi хорошо знакомы с такими блоками. Компания БМВ затем пошла еще дальше, выпустив двигатель, который имел алюминиевые упрочненные гильзы, а остальные элементы были выполнены из магниевого сплава. Такой сплав позволил сделать двигатель еще более легким.

Сегодня также постоянно ведутся работы над созданием более совершенных технологий по нанесению упрочняющего покрытия. Например, лазерное легирование кремнием, технология плазменного напыления составов с железом, создание на стенках прочного покрытия из титана и т.д.

С учетом того, что современные технологии шагнули далеко вперед, автопризводители немедленно заявили о том, что двигатели стали не только легче, но и получили увеличенный ресурс. Теоретически так и должно было быть, однако на практике все оказалось несколько иначе.

Прежде всего, хотя кремниевое покрытие или никель тверже и прочнее чугуна, такие блоки все равно очень быстро изнашивались. Например, многие хорошо помнят ситуацию с моторами BMW M52 или M60, которые отличались сильным износом даже не к 100 тысячам пробега, а уже к 60-70 тыс.

Исследования определили, что причиной такого износа оказалась сера, которая содержалась в топливе. Если просто, сера фактически разрушала прочное покрытие на стенках цилиндров. Если к этому добавить, что блок изначально неремонтопригодный, проблема оказалась достаточно серьезной. Естественно, в БМВ от использования покрытия Nikasil сразу отказались.

Если же говорить об общем ресурсе моторов с алюминиевыми блоками цилиндров различных производителей, на деле ресурс составляет, в среднем, около 300 тыс. км. При этом на данный показатель не особенно влияет сама технология упрочнения цилиндров, а также объем двигателя, его тип и т.д.

А еще интересно: Двигатель Нива ВАЗ 21213: характеристики, неисправности и тюнинг

Другими словами, форсированный двигатель V8 на дорогом Porsche выйдет из строя уже к 300 тыс. км, при этом простые чугунные блоки или алюминиевые блоки с гильзой из чугуна на моторах с рабочим объемом 1.6-1.8 литра вполне способны отходить 400-450 тыс. км.

Если же сравнивать легендарные

из 90-х, которые при должном обслуживании и уходе могли пройти по 750-850 тыс. км. без замены поршневых колец, сегодня современные агрегаты (например,

) выходят из строя к 200 тыс. км, а

высокофорсированные версии даже раньше.

При этом рассчитывать даже на такой скромный ресурс можно только с учетом того, что владелец придерживается рекомендованных межсервисных интервалов, использует качественное моторное масло, которое подходит по всем допускам и рекомендациям, заливает хорошее топливо и эксплуатирует двигатель в режимах умеренных нагрузок.

С учетом перечисленных выше минусов и высокой стоимости замены блока, достаточно актуальным стал вопрос практической возможности ремонта. И снова на помощь автолюбителям пришли уже знакомые гильзы. Не так давно специалисты начали практиковать технологию гильзования блоков из алюминия, которые официально не пригодны для восстановления.

Процедура сложная и не самая дешевая, однако на фоне покупки нового блока или

затраты все равно меньше. Более того, в ряде случаев грамотно выполненная установка чугунной гильзы в алюминиевый блок позволяет значительно увеличить ресурс мотора после такого ремонта.

Читать новости о новой Ниве

  • Детонация двигателя Ваз, причины детонации инжекторного и карбюраторного двигателей
  • Чем отличается Нива Урбан от обычной Нивы
  • ВАЗ-2121 технические характеристики
  • Тюнинг двигателя: Нива 4х4 — увеличение мощности распространенными методами
  • Расточить двигатель нивы
  • Устройство инжекторного двигателя Нива 2121, Нива 2131
  • Тюнинг Нивы 4х4 своими руками: обновление салона Лады Ваз-2121
  • Подергивание двигателя на холостых оборотах: причины неисправности

Зачем и когда моторы начали гильзовать

Итак, гильзованный мотор появился для того, чтобы добиться снижения веса двигателя. Если просто, снизить вес стало возможным благодаря тому, что при изготовлении блока цилиндров начал использоваться алюминий, а не чугун.
Дело в том, что чугун даже с учетом его прочности и дешевизны в три раза тяжелее алюминия, также отличается склонностью к образованию коррозии, имеет меньшую теплопроводность. В результате чугунные блоки требуют лучшего охлаждения, в систему необходимо заливать большее количество антифриза и т.д.

Первые попытки по внедрению алюминиевых блоков были проведены еще в 1930-е годы на некоторых спортивных авто. Такие «облегченные» двигатели представляли собой алюминиевый блок, в который вставлялись мокрые чугунные гильзы. Понятие «мокрые» означает, что между гильзой и телом блока находится ОЖ из системы охлаждения.

Далее к середине 50-х аналогичная конструкция стала использоваться не только в автоспорте, но и на конвейере. Однако в те годы полностью вытеснить чугун не удалось по причине технологической сложности процедуры гильзования, а также с учетом сниженной жесткости блока, высоких нагрузок на гильзы, быстрому прогару прокладки БЦ даже при незначительных перегревах.

К началу 1970-х стала активно использоваться практика установки в блок из алюминия «сухой» гильзы. Такая гильза вставлена в блок, при этом каналы для антифриза в данной области отсутствуют. При этом запрессовка разогретой чугунной гильзы в более мягкий алюминий является сложным процессом.

Еще алюминий и чугун имеют разный коэффициент температурного расширения, в результате чего возможно появление зазора между блоком и самой гильзой после выхода ДВС на рабочие температуры. Однако плюсом стала жесткость такого цилиндра. При этом показатель жесткости был не лучше, чем у чугуна, зато достигалось существенное снижение веса блока.

Дальнейшее развитие технологий привело к тому, что вместо запрессовки гильз блок цилиндров стал отливаться вокруг них. Визуально чугунная гильза стала напоминать вставку, которая вплавлена в алюминий.

А еще интересно: Блок предохранителей ваз 21214 нива инжектор схема

Прочность была повышена, однако такие гильзы нельзя выпрессовать из блока для замены, подбора ремонтного размера и т.д. Другими словами, официально гильзованный по данной технологии блок стал непригодным для ремонта, то есть началась эра одноразовых моторов. Затем многие производители и вовсе отказались от чугунных гильз в алюминиевом блоке цилиндров.

Аргументы в пользу алюминиевых блоков двигателей

Изобретение алюминиевого блока двигателя вполне резонно. Взять хотя бы множественные преимущества изделия, сравнивая с чугунным аналогом. Алюминиевые блоки цилиндров отличаются следующими преимуществами:

  • двигатели меньшей массы – удельный вес алюминия меньше чугунного в 2,7 раза. Судите сами;
  • идентичный материал блоков и поршней. Уменьшенный зазор поршень-цилиндр, сниженные показатели шума – подобный эффект достигается одинаковым линейным расширением металла при нагревании;
  • лучшая проводимость тепла – двигатель быстрее прогревается, достигая приемлемой рабочей температуры, однородно рассредоточивая вырабатываемое тепло. Охлаждение в алюминиевом блоке происходит намного эффективнее, позволяя применять меньше теплоносителя.

В двигателе меньшего веса происходит уменьшение расхода топлива. В случае перехода к алюминиевому варианту общий вес двигателя снижается примерно на 50%.

В истории не осталось имя того, кто первым задумался о возможности снижении веса двигателя путем замены тяжелого чугуна более легким алюминием при изготовлении блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун имеет в три раза превышает вес алюминия, кроме того, он подвержен коррозии, обладает значительно меньшей теплопроводностью.

Известно, что к 30-м годам прошлого века в некоторых гоночных автомобилях применялся двигатель из алюминия, который содержал мокрые чугунные гильзы, которые от корпуса блока разделяла охлаждающая жидкость.

В середине прошлого столетия такая конструкция начала применяться в автомобильной промышленности (как пример, мотор Москвича-412), однако полностью вытеснить чугун не удалось, так как конструкция была сложной технологически и обладала рядом недостатков, среди них:

  1. Низкая жесткость блока.
  2. Повышенная нагрузка на гильзы.
  3. Склонность к «продуванию» прокладки.

Однако к 2005 г. уже половина автомобилей имела алюминиевые блоки цилиндров, и с каждым годом их количество стремительно растет.

Особенности чугунного блока цилиндров

У большинства двигателей блок цилиндров отливают из серого легированного чугуна, который затем подвергают механической обработке. Чугун, в частности, легированный, отличается высокой прочностью и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены поршневые кольца и поршни. Как положительным является тот факт, что чугунные стенки цилиндров отличаются более высокой износостойкостью.

Основной недостаток чугунных блоков цилиндров — это их большой удельный вес. Чтобы улучшить динамику автомобиля мировые производители ищут пути уменьшения веса за счет его составляющих, в том числе и двигателя. Сегодня у многих современных автомобилях стоит алюминиевый блок цилиндров двигателя. Алюминий, кроме своего небольшого веса, никаких других особых преимуществ перед чугуном не имеет.

Одноразовые, но не совсем: способы капремонта современных моторов

Благодаря лучшим теплопроводимым свойствам количество воды, используемой с целью охлаждения, также уменьшается. Алюминиевые блоки двигателей, как и чугунные, имеют свои преимущества и недостатки. Поэтому, прежде чем сделать выбор, необходимо взвесить все «да» и «против» в конкретной ситуации.

После кузова двигатель — это второе, на что нужно обратить внимание при покупке автомобиля. Если с ним что-то не так ремонт может оказаться новому владельцу не по карману. А новый двигатель (точнее, ореставрированный на заводе старый, но все же почти новый), может стоить столько же, сколько пришлось выложить за покупку подержаного автомобиля. В этой статье речь пойдет о никасиловом покрытии стенок цилиндров, о двигателях, на которых оно применялось и о том, каких от него можно ждать неприятностей.

В основном здесь речь пойдет о двигателях M52, M52TU и M54.

Скажу сразу: владельцам рестайлинговой 39-й бэхи можно можно не волноваться. Никасила там нет. Ибо в 1998 году уже было ясно, что никасил — это проблема… Теперь по порядку.

Сами блоки цилиндров изготовлены из алиминиевого сплава. Чтобы меньше масса была. Это понятно. А для уменьшения трения и соответственно прибавления численности подкапотного табуна цилиндры изнутри покрывали никасилом. Никасил — это дорогое никель-кремниевое покрытие, ставшее популярным в 90-х годах.

Особенности алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы значительно мягче чугуна, поэтому для придания блоку необходимой жёсткости, его несущие стенки делают более толстыми, добавляют для жёсткости ребристую систему. Алюминий обладает более высоким коэффициентом температурного расширения, это требует более строгого контроля за зазорами между деталями двигателя. С целью снижения веса, в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхность цилиндров из других металлов.

Для усиления износостойкости стенок цилиндров применяют специальные технологии, позволяющие в процессе отливки блока цилиндров повысить в поверхностном слое процентное содержание кремния, удаляя при этом с помощью химических реакций алюминий. Это позволяет в разы увеличить уровень износостойкости стенок цилиндров сравнительно с изделиями, изготовленными из чугуна.

Чтобы снизить коэффициент трения, которое возникает между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрывают тонким слоем железа.

КАКОЙ КАЗАН ЛУЧШЕ: АЛЮМИНИЕВЫЙ ИЛИ ЧУГУННЫЙ

Казан – сферическое изделие с достаточно толстыми стенками, предназначенный для приготовления национальных восточных рецептов. Изделие не является важным атрибутом в нашем доме, но в нем блюда выходят вкусней, ярче и насыщеннее. Сегодня он стал достаточно популярным, и проявление интереса научиться в нем готовить возрастает.

Используя казан при приготовлении блюд, тепло идет со всех сторон сначала к стенкам, далее к воде и продуктам.

Если рассматривать передачу тепла продуктам от масла, процедура получается такой же, но с другой температурой, в данной ситуации сырье не важно.

ДЕТАЛЬНЫЙ ПРОЦЕСС В ЧУГУННЫХ И АЛЮМИНИЕВЫХ КАЗАНАХ

Показатели нормы измеряются:

  1. Состоянием тепловой передачи.
  2. Наивысшей температурой во время приготовления.
  3. Длительностью процесса.
  4. Равномерным распределением тепла.

Для приготовления густых и вязких блюд в казане тепло будет проходить проблематично, в данном случае важны характеристики товара.

МатериалМасса (кг / литр)Проводимость тепла (дж/кг*k)Теплоёмкость (Вт/м*k)
Алюминий2,6221920
Чугун7,2250540

Показатели массы чугуна находятся в лидирующих позициях. Чугунные изделия хорошо накапливают тепло и отдают продуктам. Главное замечание — чугунный казан требуется правильно разогреть.

Сравнивая товары из выбранных металлов по качеству, выходят следующие показатели, где масса емкости из чугуна — 7,85 кг, а из алюминия — 2,6 кг.

Алюминий одинаково сосредотачивает и концентрирует тепло, он вдвое лучше по теплоёмкости и имеет массу в трое меньше.

Используя казан на газе дома, огонь распределяется по определенным точкам. И жидкость будет кипеть по этим местам, образуются пузыри. Если пригорели продукты, это в основном произойдет по кругу образованного огня от газа. Наиболее ярко эта выявляется в товарах с плоским дном.

Блюда, приготовленные в казане из чугуна, будут с румянцем всего лишь на дне емкости. Продукты, которые находились возле боков, не подрумяниваются.

Тепло от газа в казан из алюминия поступает практически на все дно, а в чугунный больше в четыре раза. И часть теплоты переходит в бока изделия, и, следовательно, выходит значительно лучше.

ЗНАЧИМОСТЬ РАВНОМЕРНОГО РАСХОЖДЕНИЯ ТЕПЛА

Выбор изделия зависит от метода, которым вы будите готовить блюда, и поэтому требуются сведения о различии теплопровода в казане и в приготовляемом виде продукта. Требуется понять, что мы хотим получить на выходе. Для этого нам поможет информация по теплофизическим показателям.

В таблице проанализируем часто встречаемые продукты по выбранным показателям.

ПродуктМасса (кг / литр)Проводимость тепла (дж/кг*k)Теплоемкость (Вт/м*k)
Вода141000,58
Рыба136000,8
Животное и птичье мясо12800 — 33000,5
Картофель1,134000,6
Масло0,817000,12

По данным показателям видно, что теплоёмкость продуктов преобладает над теплоёмкостью материала как и проводимость тепла.

Рассматривая качественные изделия, видим, что у чугунного казана толщина стенок от 4 мм, а у алюминиевого в разы меньше. И самое важное у данных товаров — низкая теплоёмкость, если имеет это важный показатель отбора. В данном случае рассмотрите другие варианты материалов, такие как медный и керамический, но по надежности они уступают.

Многие заблуждаются, что чугун сдерживает тепло, если требуется оперативно обжарить большое количество продуктов. Но на самом деле, показатель тепла низкий, для увеличения показателя должен быть большой поток тепла.

Проведите эксперимент самостоятельно, и вы поймете, что тепловой процент низкий в чугунной посуде. Чтобы провести эксперимент, нужно вскипятить воду на домашней кухне, далее уберите казан с огня и увидите, что вода перестанет кипеть. Если провести такой же эксперимент с казаном из керамики, то эффект будет другой — ваша вода будет продолжать кипеть пару минут.

Проводимость тепла мешает по функциональной поверхности распределять равномерно по чугунным изделиям. Чугунный казан имеет толстые стенки, но в основном они возле бортов, сделано специально для защиты изделия от трещин. Также дно имеет весомую толщину, а стенки казана намного тоньше. Проведите еще один эксперимент. Для этого взвесьте чугунный казан, выясните диаметр, площадь и плотность стенок. И вы поймете, что толщина стенок значительно меньше.

Чугунные изделия имеют высокую степень востребованности. Секрет заключается в экономичном сырье, качественные показатели поверхности, посуда прочная и долго служит.

Алюминиевые казаны менее распространены, их в основном выбирают туристы для походов и предпочтительны для людей при приготовлении блюд восточной кухни дома.

Хотя многие пишут, что алюминий не безопасен для готовки, что возможно попадет в организм человека с пищей. Но на сегодняшний день появились изделия с тефлоновой и другой поверхностью, и, следовательно, изменился показатель алюминия. Так как к безопасности начали относиться с большей серьезностью.

В наши дни поверхность алюминиевого казана защищена керамикой, а дно состоит из:

  1. Стали, позволяет распределять индукционные волны.
  2. Меди, распределяет тепло.
  3. Алюминия, главное сырье.

Как пришли технологические изменения, то алюминий с легкостью применяют для различной пищи на домашней кухне. Главное помнить о температурных показателях, который критически влияют на алюминиевые изделия. В домашнем хозяйстве важный атрибут – это алюминиевая крышка.

Лучше всего дома владеть казаном из различных видов сырья — чугун, алюминий, медь, керамика, так как каждый по-своему проявляет себя в приготовлении различных блюд.

ЧТО ВЫБРАТЬ: ЧУГУН ИЛИ АЛЮМИНИЙ

Если вы рассматривайте только алюминий и чугун при выборе своего казана, вы не рассматривайте важности показателей тепла, а главное срок эксплуатации и их прочность. Конечно, лучший выбор — чугун. Только не забывайте о его слабых качествах: чугун тяжелый, хрупкий, подвержен коррозии и эстетически не привлекательный. И чугунная посуда не просто моется, и имеет требования к использованию бытовой химии и способу очистки.

Чтобы защитить казан от коррозии, обработайте его предварительно и правильно храните.

Репутация у чугунного изделия сложилась давно, многим людям нравится его надежность и равномерный нагрев. Используя дополнительно чугунную крышку при приготовлении, вы получите пар, которым можно пользоваться. Тем самым лучше выйдут традиционные восточные блюда.

Если ваша главная потребность туризм или блюда, приготовленные на домашней кухне, и вы хотите легкий, экономичный казан, Ваш вариант – алюминиевый. Чтобы избежать деформации и казан не остывал быстро, выбирайте со современным покрытием.

Плюсы алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые блоки цилиндров выдерживают температурный режим до +150-200 °C. Теплопроводность алюминиевых сплавов в три раза выше чугунных, это способствует более эффективной работе системы охлаждения двигателя. Очень важно подобрать алюминиевый сплав для блока цилиндров. Он должен соответствовать многим техническим требованиям, среди них:

  1. Низкая стоимость.
  2. Отличные литейные свойства.
  3. Хорошая обрабатываемость резанием.
  4. Невосприимчивость к повышенным температурам.

Выбирать алюминиевый литейный сплав необходимо на этапе проектировании блока цилиндров. При выборе сплава необходимо исходить из практических соображений, самыми предпочтительными являются высокопрочные литейные сплавы, однако, учитывая их высокую стоимость, литейные свойства и недостаточную прочность при повышении температуры, лучше от них отказаться.

Чаще всего применяются сплавы, не отвечающие жестким требованиям по примесям и загрязнениям, но которые достаточно приблизились к требованиям, предъявляемым для сплавов из первичного алюминия.

Есть несколько неверных или не точных фактов, которые передаются из уст в уста об алюминиевой посуде. Самым главным из них является миф о вредности такого сплава. При правильной обработке казана на его поверхности образуется пленка, которая не дает еде пригорать, и предотвращает выделение вредных веществ. К тому же качественная посуда проходит тестирования и проверки.

Второй миф связан с недолговечностью алюминиевой посуды. Многие ошибочно предполагают, что такой казан может легко расплавиться.


Но добиться такого от качественной литой посуды просто невозможно.

Третий домысел говорит о плохом качестве еды, которую приготовили в алюминиевом казане. Главной особенностью такой посуды является эффект томления. Да, чугунный казан лучше держит тепло, долго нагревается и остывает. Но и алюминиевая посуда справляется с этой задачей отлично. То есть пища идеально приготовиться, если выдерживать необходимый температурный режим.

Чугун или алюминий

И все-таки, какой казан лучше выбрать, алюминиевый или чугунный? Кроме вышеперечисленных достоинств и недостатков у обоих вариантов есть и другие показатели. Алюминиевый казан более легкий и, соответственно, мобильный. Такую посуду делают из сплавов легких металлов.


Если вы берете казан небольшого объема для приготовления пищи на газовой или электрической плите, то лучше отдать предпочтение алюминию. Но если вы планируете готовить кулинарные шедевры на природе или мангале довольно часто, то лучше выбирать чугунный казан. При хорошем уходе такая посуда прослужит не один десяток лет. Чугун тяжелый, но имеет лучшие показатели теплоемкости.

Источник Источник http://splav-gun.ru/cvetmet/chugunnyj-blok-2.html
Источник Источник Источник http://nntip.ru/metally/material-bloka-cilindrov-chugun.html

Алюминиевый блок цилиндров - гильзовка или покрытие |

Как происходит гильзовка блока цилиндров? – сегодня мы попытаемся понять, что лучше гильзы или покрытия из Nikasil и Alusil.

Споры не утихают, что лучше алюминиевый блок или чугунный. Прогресс неизменная вещь в нашем мире, так на смену тяжелым чугунным двигателям пришли новые легкие и алюминиевые. Производители уверяют, что алюминиевые блоки по всем направлениям превосходят чугунные: они легче, не подвержены коррозии, теплопроводность в 4 раза выше чем у чугунного блока. Так ли все хорошо?

Чугунный блок

Большинство автопроизводителей идут по пути наименьшего сопротивления и с каждым годом стараются уменьшить вес производимых автомобилей. И замена чугунного двигателя, к слову, он в три раза тяжелее алюминиевого, не заставила себя долго ждать.

Чугунный блок является очень прочным элементом, отличается низким коэффициентом трения между стенками цилиндра и поверхностью поршня. Ремонтопригодность – это второе имя чугунного блока. Стенки цилиндра восстанавливаются при помощи расточки и установки поршней ремонтного размера

Алюминиевый блок

Алюминиевый блок обладает положительными моментами, но трение алюминиевого сплава поршней об алюминиевый блок недопустимо, поэтому производители пытаются оградить блок от поршня, для этого существует несколько вариаций:

  • “Мокрая” чугунная гильзовка
  • Тонкостенные покрытия (никасиловое или алюсиловое покрытие)
  • “Сухая” чугунная гильзовка от производителя

“Сухая” гильзовка от производителя

Двигатели Gamma 1.4 л. и 1.6 л., устанавливаемые на Hyundai Solaris и Kia Rio, изготавливаются с помощью метода “сухой” гильзовки – чугунная гильза с неровными внешними краями заливается жидким алюминием. “Сухая” гильзовка вызывает трудности при ремонте блока, в отличии от “мокрой” где блок возможно разгильзовать, заменить гильзы и поршни.

Nikasil и Alusil

Тонкостенные покрытия (никасиловое или алюсиловое покрытие) в теории такой метод имел только положительные стороны, но на практике все оказалось куда плачевнее. Официальная версия производителей: “Сера, находящаяся в топливе, вступает в реакцию с покрытием и уничтожает его”.

Скорее всего технология с покрытием Nikasil оказалась дорогостоящей и трудоемкой, с высоким процентом брака, который списали на высокосернистый бензин. Вторая теория гласит о том, что Nikasil и Alusil прочное, но тонкое покрытие, находящееся на алюминиевом сплаве блока и при высоких температурах просто-напросто вдавливается в алюминий.

Блок цилиндров с “мокрыми” гильзами

Мокрые гильзы контактируют с охлаждающей жидкостью. Жесткость и герметичность обеспечивает затяжка головки блока цилиндров. Производители начинают уходить от этой технологии, так как не получалось обеспечить достаточную жесткость блока, а главной проблемой являлось попадание охлаждающей жидкости в масло.

Заговор или нет?

В эру алюминиевых блоков средний пробег двигателя приравнивается к 200 тысячам километров, а о периоде чугунных “миллионников” уже никто и не вспомнит.

Пробег в 200 000 километров является оптимальным вариантом для первого владельца, а вот второй или третий собственник точно столкнется с проблемой алюминиевого блока.

Автопроизводители перестали уделять должное внимание к надежности автомобиля, тем самым подталкивая владельцев к покупке нового, а не подержанного авто.

Алюминиевый двигатель: плюсы, минусы и особенности

В истории не осталось имя того, кто первым задумался о возможности снижении веса двигателя путем замены тяжелого чугуна более легким алюминием при изготовлении блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун имеет в три раза превышает вес алюминия, кроме того, он подвержен коррозии, обладает значительно меньшей теплопроводностью.

Известно, что к 30-м годам прошлого века в некоторых гоночных автомобилях применялся двигатель из алюминия, который содержал мокрые чугунные гильзы, которые от корпуса блока разделяла охлаждающая жидкость.

В середине прошлого столетия такая конструкция начала применяться в автомобильной промышленности (как пример, мотор Москвича-412), однако полностью вытеснить чугун не удалось, так как конструкция была сложной технологически и обладала рядом недостатков, среди них:

  1. Низкая жесткость блока.
  2. Повышенная нагрузка на гильзы.
  3. Склонность к «продуванию» прокладки.

Однако к 2005 г. уже половина автомобилей имела алюминиевые блоки цилиндров, и с каждым годом их количество стремительно растет.

Особенности чугунного блока цилиндров

У большинства двигателей блок цилиндров отливают из серого легированного чугуна, который затем подвергают механической обработке. Чугун, в частности, легированный, отличается высокой прочностью и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены поршневые кольца и поршни. Как положительным является тот факт, что чугунные стенки цилиндров отличаются более высокой износостойкостью.

Основной недостаток чугунных блоков цилиндров — это их большой удельный вес. Чтобы улучшить динамику автомобиля мировые производители ищут пути уменьшения веса за счет его составляющих, в том числе и двигателя. Сегодня у многих современных автомобилях стоит алюминиевый блок цилиндров двигателя. Алюминий, кроме своего небольшого веса, никаких других особых преимуществ перед чугуном не имеет.

Особенности алюминиевого двигателя

Алюминиевые сплавы значительно мягче чугуна, поэтому для придания блоку необходимой жёсткости,
его несущие стенки делают более толстыми, добавляют для жёсткости ребристую систему. Алюминий обладает более высоким коэффициентом температурного расширения, это требует более строгого контроля за зазорами между деталями двигателя. С целью снижения веса, в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхность цилиндров из других металлов.

Для усиления износостойкости стенок цилиндров применяют специальные технологии, позволяющие в процессе отливки блока цилиндров повысить в поверхностном слое процентное содержание кремния, удаляя при этом с помощью химических реакций алюминий. Это позволяет в разы увеличить уровень износостойкости стенок цилиндров сравнительно с изделиями, изготовленными из чугуна.

Чтобы снизить коэффициент трения, которое возникает между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрывают тонким слоем железа.

Плюсы алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые блоки цилиндров выдерживают температурный режим до +150-200 °C. Теплопроводность алюминиевых сплавов в три раза выше чугунных, это способствует более эффективной работе системы охлаждения двигателя. Очень важно подобрать алюминиевый сплав для блока цилиндров. Он должен соответствовать многим техническим требованиям, среди них:

  1. Низкая стоимость.
  2. Отличные литейные свойства.
  3. Хорошая обрабатываемость резанием.
  4. Невосприимчивость к повышенным температурам.

Выбирать алюминиевый литейный сплав необходимо на этапе проектировании блока цилиндров. При выборе сплава необходимо исходить из практических соображений, самыми предпочтительными являются высокопрочные литейные сплавы, однако, учитывая их высокую стоимость, литейные свойства и недостаточную прочность при повышении температуры, лучше от них отказаться.

Чаще всего применяются сплавы, не отвечающие жестким требованиям по примесям и загрязнениям, но которые достаточно приблизились к требованиям, предъявляемым для сплавов из первичного алюминия.

Недостатки алюминиевых двигателей

Известно, что алюминиевые сплавы, применяемые для изготовления блоков цилиндров, обладают недостаточной твердостью и износостойкостью, поэтому в блоках цилиндров широко применяются чугунные втулки. Чаще всего чугунные втулки устанавливают посредством их помещения в литейную форму блока перед заливкой. Чугунные втулки могут также устанавливаться путем горячей запрессовки. Чтобы создать прочную и износостойкую поверхность скольжения блока цилиндров используют различные методы напыления: плазменные, термические, электродуговые и др.

Похожие записи

Быстрый ответ: Какой двигатель лучше алюминиевый или чугунный?

Итак, алюминиевые моторы легче, чем чугунные. Также алюминиевые двигатели имеют лучший теплоотвод по сравнению с чугунными блоками (лучшая теплоотдача). В результате алюминиевые моторы работают более гладко и устойчиво. Главным же недостатком алюминиевых моторов является недостаточная прочность блока цилиндров.

Какой мотор лучше чугунный или алюминиевый?

Конечно, алюминиевый двигатель легче аналогичного чугунного – это влияет на массу автомобиля и, как следствие, расход топлива и динамические характеристики. Алюминиевый блок цилиндров меньше подвержен коррозии, благодаря лучшей теплопроводности он быстрее прогревается и охлаждается. Но есть у него и минусы.

Что прочнее алюминий или чугун?

Т. к. алюминий менее прочный, то блок приходится делать чуть толще/больше. … А теперь, барабанная дробь, 1 кубометр алюминия весит 2.7 тонны, а чугуна 7.0 тонны.

Сколько ходит Гильзованный двигатель?

Но можно сказать, сколько в среднем ходит гильзованный двигатель. После такого капитального ремонта эксплуатационный срок движка может составлять 100-150 тысяч километров.

Что быстрее остывает алюминий или чугун?

Теплоотдача чугуна по сравнению с биметаллическими изделиями несколько ниже, но нагретый чугун и остывает медленнее, чем сталь или алюминий. Большая батарея дольше сохраняет тепло в доме в случае аварийного отключения теплоснабжения.

Почему гбц делают из алюминия?

Поэтому алюминиевые головки способствуют уменьшению степени подогрева свежего заряда и позволяют работать с более высокими степенями сжатия на том же топливе без возникновения детонационного сгорания. В результате этого применение алюминиевых головок позволяет улучшать мощностные и экономические показатели двигателей.

Какие лучше греют батареи чугунные или алюминиевые?

Если сравнить чугунные и алюминиевые радиаторы по качеству и эффективности отопления, то безусловным будет преимущество батарей из алюминия. Они превосходят чугунные аналоги по всем наиболее важным параметрам. В частности, значительно отличается теплоотдача чугунных и алюминиевых радиаторов.

Почему станки делают из чугуна?

Для перемещения узлов станка на станине имеются направляющие. Станину изготавливают из чугуна методом литья или сваривают (реже) из низкоуглеродистых сталей. … Станина отлитая из чугуна образует остаточное напряжение которое приводит короблению станины и нарушению точности станка.

Как понять мотор Гильзован?

Гильзовка и расточка блока цилиндров двигателя являются операциями, которые осуществляются в рамках выполнения капитального ремонта силового агрегата. … Другими словами, цилиндр растачивается до определенного ремонтного размера, после чего туда устанавливается ремонтный поршень с ремонтными поршневыми кольцами.

Сколько ходит двигатель после капитального ремонта?

Задача капитального ремонта состоит в том, чтобы максимально вернуть двигателю его прежнюю работоспособность, которая сохранится на протяжении 100-200 тыс. километров пробега. Если мотор после капремонта может проехать только 20-25 тыс.

Какие двигателя надежные?

Так, эталон надежности — это дизельные моторы V8 серии VD, а также 8-цилиндровые бензиновые двигатели серии UR от Toyota. Если за автомобилями с такими силовыми установками был надлежащий уход, то можно смело покупать такие машины даже с пробегом свыше 200-250 тыс. км.

Одноразовые, но не совсем: способы капремонта современных моторов

 Что делали владельцы старых автомобилей, когда мотор начинал гнать масло в цилиндры и коптить небо сизым дымом? Они делали капремонт – растачивали изношенные стенки цилиндров и ставили поршни большего диаметра. И мотор мог "ходить" еще 150-200 тысяч километров, а то и больше.

Тенденции современного автомобилестроения таковы, что классические чугунные блоки под несколько ремонтных размеров поршней уже стали исчезающим видом, куда чаще двигатели являются "одноразовыми". Нет ремонтных размеров цилиндропоршневой группы, нет ремонтных размеров вкладышей коленчатого вала.

Что может произойти с таким мотором и что делать, если он всё же сломался, а заменить на новый агрегат – не вариант из-за слишком высокой цены? Моторы бывают разные, но почти всегда можно найти альтернативный путь и вернуть его к жизни. Другой вопрос, имеет ли это смысл с точки зрения финансовой?


Алюминиевые блоки с чугунными гильзами

Самый простой вариант – "обычный" мотор с чугунными гильзами, а иногда даже и с блоком из того же чугуна, но не имеющий ремонтных размеров поршневой группы и коленчатого вала.

А кстати, почему? Существует "теория заговора", согласно которой производители специально ограничивают выпуск деталей для ремонта, лишь бы потребитель косяком шел в салоны за новыми машинами. Но если это и правда, то отчасти. Дело в том, что многие современные чугунные моторы по стойкости к выработке – не чета старым.

Вследствие прогресса в материалах чугунная гильза по износостойкости вплотную приблизилась к весьма недешевым технологиям с применением алюсила и никасила, о которых подробно расскажем ниже.

Естественный износ чугуна, по сути, остался в прошлом. Зачастую естественная выработка цилиндра при пробеге свыше трехсот тысяч километров оказывается минимальной. А если износ меньше глубины хонингования (две-три сотые доли миллиметра), то нет и нужды в расточке.



Разумеется, для производителя это хороший повод отказаться от ремонтных размеров и выпускать только несколько градаций "номинальных" поршней и колец. Но, к сожалению, износ бывает не только естественным. При залегании поршневых колец, попадании абразива в цилиндры, перегревах, детонации или других неприятностях с мотором могут выйти из строя один или все цилиндры.

На них появляются задиры, эллипсность или даже кольцевая выработка, возможны и нарушения геометрии шатунно-поршневой группы. Если бы была возможна расточка, то проблема решалась бы просто переточкой в новый размер, дефекты такого рода обычно при этом удаляются без проблем. Но точить-то нельзя! Попросту нет в продаже поршней нового размера, а если проблемы с коленчатым валом, то и его точить тоже нельзя – нет вкладышей.

Способ ремонта №1: покупка шот-блока

Значит, моторы все же одноразовые? Отнюдь. Решить проблему такого мотора можно несколькими способами. Первый из них – штатный, рекомендуемый производителем. И зачастую, кстати, не самый плохой. Это покупка так называемого шот-блока, то есть блока цилиндров в сборе с поршнями и коленчатым валом. Поставить на него головки блоков, картер, навесное оборудование – и мотор готов.



Обычно минусом такого решения является цена, но если вспомнить, что оригинальные поршни обычно тоже стоят недешево, да и работа стоит немало, то… Вопрос, как всегда, в цене на конкретные экземпляры. Например, известные моторы Opel Z22SE или Saab B207 как продукция компании GM имеют большой выбор шот-блоков, причем далеко не только от производителя. Цена их в США очень приятная – от полутора тысяч долларов. За две с половиной можно приобрести тюнинговый усиленный блок со строкер-китом на 2.5 – 2.7 литра или рассчитанный под большее давление наддува и солидный крутящий момент. А вот на немолодые Тойоты шот-блок обойдется минимум в три с половиной тысячи. При этом изрядная часть моторов большого объема имеет шот-блоки ценой около пяти тысяч. И тут уже придется задуматься об альтернативе простой замены.

Способ ремонта №2: гильзование блока цилиндров и "родные" поршни

Гильзы делаются, как говорится, "в номинал", то есть того же размера, что и в оригинале. Если удачно подобрать материал гильзы и точность "натяга", то разве что немного пострадает теплопередача, ведь "родная" гильза именно залита в расплавленный металл, а ремонтная, в зависимости от способа посадки, может как почти не иметь монтажного зазора, так и сохранять зазор от одной до трех сотых.

Дальше всё зависит от точности мехобработки и от качества сборки. Оригинальная поршневая группа номинального размера прекрасно будет работать в таком моторе. Можно гильзовать только поврежденный цилиндр и тем самым уменьшить цену работ. Многое зависит от мастерства исполнителей работ, но если в вашем городе есть точные станки, то это сравнительно недорогой способ восстановления мотора.



Но помните, что при тепловой обработке блока цилиндров возможны деформации и нарушение геометрии. Поэтому рекомендуется гильзовать все цилиндры сразу и производить расточку с учетом новой геометрии от "базы" блока, а не старых осей цилиндров. При необходимости же ремонта только одного цилиндра лучше использовать технологии холодной посадки гильз прессом или установку с зазором.

Способ ремонта №3: "родные" расточенные гильзы и поршни большего диаметра

Блок цилиндров просто растачивается под новые кастомные поршни – не оригинальные, а заказные, под нужный размер. Обычно речь идет о так называемой ковке – поршнях, полученных мехобработкой из болванки, полученной изотермической штамповкой. Такие поршни заметно прочнее обычных литых, но, как всякая индивидуальная работа, она может оказаться не самой удачной.

Даже поршни от солидного производителя требуют большего теплового зазора из-за более высокого коэффициента расширения сплавов для ковки и неучтенной тепловой деформации. И разумеется, более прочный поршень не всегда означает больший срок службы двигателя, так как изнашиваются и кольца, и сам цилиндр. В этом случае многое будет зависеть как от обработки самого цилиндра (в этом случае он сохраняет свои параметры по теплопередаче и геометрии, в отличие от гильзования), так и от нового поршня.



Аналогично действуют и тогда, когда оригинальная поршневая группа очень дорога или редка, а мотор строится для использования каждый день. Это хороший способ в случае, если поршни под ремонтируемый мотор уже освоены хотя бы малой серией или есть испытанные образцы. Ведь работать испытателем тестового мотора не хочется никому.

Впрочем, если вы наберете желающих заказать пятьсот или тысячу поршней, то ваш заказ имеет все шансы быть произведенным по оригинальным технологиям Kolbenschmidt или Mahle, правда, и цена поршней будет как минимум не ниже, чем у оригинальных, зато размер – любой в пределах разумного допуска к штатному и полностью отработанная в серии конструкция.

Полностью алюминиевые блоки без гильз

Делать блоки цилиндров из алюминия без чугунных гильз крайне выгодно. Во-первых, это меньшая масса мотора. Во-вторых, теплопроводность алюминия выше, чем у чугуна, а значит, лучше теплоотвод от самых нагруженных частей мотора. Наконец, и поршни, и головка блока цилиндров тоже выполнены из алюминия, а значит, их коэфициент теплового расширения будет близок к коэффициенту расширения блока. Поэтому можно уменьшить тепловые зазоры до минимума, обусловленного разницей температур поршня и блока цилиндров.



Технологии цельноалюминиевых блоков цилиндров условно можно разделить на три группы материалов, и во всех случаях это будет не "чистый" алюминий, а блок из "крылатого" металла с прочным покрытием цилиндров.

Никасиловые алюминиевые блоки

В первую очередь это Nikasil, который был первым получившим массовое признание как способ производства надежных цельноалюминиевых двигателей без чугунных гильз. Название от компании Mahle стало нарицательным, хотя, может быть, торговая марка аналогичного покрытия от фирмы Kolbenschmidt – Galnical – оказалась не столь благозвучна и вторична…

В первую очередь оно предназначалось для роторных моторов, но получило широчайшее распространение в девяностых годах, а в Формуле-1 используется до сих пор, как и в мотоциклетных моторах. Например, "монстр" Suzuki Hayabusa имеет именно такое покрытие цилиндров. Более прочного и удачного материала для цилиндров пока не придумали, его слой твердый и достаточно вязкий, он толстый и не трескается, его можно немного расточить, если уж удалось его каким-то образом сносить. Но это бывает крайне редко, покрытие практически вечное.



Вот только никель-карбид-алюминиевое покрытие, столь прочное и износостойкое, боится сернистых соединений. И на машинах в США и Канаде, в которых использовали высокосернистый бензин, покрытие быстро выходило из строя. Такого бензина сейчас и не встретить, но есть и другая причина, по которой от покрытия отказались. Оно вечное, но оно и дорогое – технология требует сложного способа гальванического нанесения и механической обработки высокопрочного материала.

Алюсиловые алюминиевые блоки

Поэтому компания Kolbenschmidt предложила использовать весьма старую (запатентована еще в 1927 году компанией Schweizer & Fehrenbach) технологию Alusil для производства блоков цилиндров. Поскольку Кольбеншмидт на тот момент принадлежал Audi Group, то технология быстро была доведена до практического использования.

Основная идея достаточно проста: гильза или весь блок цилиндров целиком изготовлены из сплава алюминия с высоким содержанием кремния, его в нем не менее 17% – это так называемый заэвтектический сплав. При этом кремний содержится в материале не в растворенном виде, а как кристаллы.




И если "осадить" алюминий, то получится сплошной слой из выступающих кристаллов кремния, очень твердый, "скользкий" и износостойкий, по нему уже могут работать самые твердые поршневые кольца. Этот способ проще и куда дешевле, а покрытие — вытравливаемое химическим способом или получаемое специальной обработкой в слое высококремнистого алюминия. По твердости алюсил не уступает никасилу.

Дополнительным плюсом технологии является близость алюминиевых сплавов блока и поршня – те тоже отливают из заэвтектического алюминия, а значит, тепловой зазор будет наименьшим. Вот только упрочненный слой куда тоньше, чем у Никасила, а само покрытие куда более хрупкое, под тончайшей рубашкой из кристаллов кремния всё тот же алюминий. Оно боится и перегрева, и попадания твердых частиц, и даже нагара с колец. А еще боится агрессивных химических соединений серы и других.

При этом способ его производства часто допускает образование каверн и зон с неоднородным качеством покрытия. И пусть сейчас это самая распространенная технология для цельноалюминиевых моторов, но всё же у нее есть свои рамки применения и вытеснить простые чугунные гильзы она не смогла.




Но есть и один почти не используемый плюс: теоретически возможна расточка и восстановление слоя покрытия. Тут нужна лишь специальная технология расточки, удаляющая слой алюминия, а затем формирующая слой сплошного кремния на поверхности и слегка "сглаживающая" кристаллы. Но она требует массовости, а значит, и крупных заводов по восстановлению блоков цилиндров. А их пока нет.

В активе Кольбеншмидта есть еще технология Locasil – сплав, в котором содержание кремния составляет все 27%, но отлить блок цилиндров из него уже нельзя, он слишком хрупкий, зато можно сделать гильзу для блока цилиндров, она будет более износостойкой, чем алюсиловая, но технологии для ремонта у них одни и те же.

Экзотика: плазменное напыление

Встречаются и более редкие варианты. Например, VW в блоках цилиндров печально известных моторов 2.5 TDI используют плазменное напыление. Схожую технологию лазерного нанесения кремния вместо алюсила с химическим травлением используют на новых моторах BMW "глобальной серии" B38-58. Теоретически эта технология прогрессивна и позволяет получить достаточно толстый слой упрочнения с хорошими характеристиками, но явно пока не доведена до совершенства.



Способ ремонта №1: расточка алюминиевых блоков с покрытием

Разумеется, все технологии с поверхностным упрочнением слоя алюминия не предусматривают износ зеркала цилиндра, а значит, и моторов с ремонтными размерами поршневой группы почти нет. Разве что совсем старые моторы BMW под Никасил имели пару ремонтных размеров, но быстро выяснилось, что покрытие либо служит и не изнашивается, либо повреждается и тогда надо менять блок цилиндров в сборе. Соответственно, ремонтные размеры для никасиловых моторов быстро пропали.

Более свежие конструкции обычно не дают даже возможности купить "оригинальные" поршни по заводскому каталогу – только шот-блок в сборе. Обосновывается это, как обычно, заботой о потребителях и высокими стандартами качества. Но поскольку детали поршневой группы заказываются производителем машины "на стороне", то в каталогах производителей поршней оригинальные запчасти найти можно, нужно только выяснить, кто из десятка производителей поставлял их на конвейер.



Иногда можно заказать и ремонтные размеры, например, если у вас есть возможность восстановления покрытия типа алюсила, то этот вариант обеспечит сохранение всех заводских характеристик мотора. Полное восстановление заводских параметров обеспечивает гальваническое или плазменное напыление никасилоподобного или хромового покрытия с последующей расточкой или высокоточное напыление без дальнейшей обработки. Но если уж в серийном производстве не могут обеспечить стабильное качество и ресурс такого покрытия, то при использовании ремонтных технологий ресурс может оказаться еще меньше, всё зависит от исполнителя.

Шансы на качественный ремонт есть, технология широко применяется для мелкосерийного гоночного моторостроения, а там высочайшие требования к покрытию. Вот только цена работ и процедура тестирования будут соответствующие. Из славного советского прошлого множеству заводов достались восстановительные технологии из этой серии. Возможно, где-то применяются ноу-хау, позволяющие производить такое восстановление надежно и недорого, но лично мне такие места не известны. Кто знает, поделитесь!

Дополнительным плюсом использования таких технологий является возможность восстановления только поврежденного цилиндра, что делает такой вариант выгодным при возвращении к жизни именно поврежденного, но не изношенного временем блока.



Способ ремонта №2: гильзование алюминиевых блоков

Но по-настоящему массовой технологией является гильзование. Используются как алюминиевые гильзы с никасиловым покрытием или алюсил-подобные технологии, так и старые добрые чугунные. Алюминиевые гильзы позволяют избежать многих сложностей внедрения чугуна в изначально алюминиевый мотор, но в большинстве случаев алюминиевая гильза поставляется уже с готовой к работе поверхностью и не подвергается дальнейшей мехобработке. А это налагает высокие требования к качеству исполнения всех работ. В противном случае возможны как нарушение геометрии самой гильзы, так и нарушение геометрии шатунно-поршневой группы и, соответственно, снижение ресурса мотора и его характеристик.

Чугунные гильзы куда дешевле, выполняются не под конкретный мотор а подбираются по размеру. В результате гильзовка мотора по этой технологии заметно дешевле и применяется куда чаще. В отличие от посадки чугунной гильзы, в чугун применяется только "горячая" посадка или с применением жидкого азота для охлаждения гильзы и уменьшения ее диаметра.

При использовании качественных гильз и точной мехобработки ресурс поршневой группы может оказаться даже выше, чем у оригинального покрытия, но опять же возможны ошибки в работе мастерской, а значит, могут появиться и локальные перегревы цилиндров, и термодеформации.



Минусами технологии применения чугунных гильз традиционно являются уже упомянутое ухудшение теплоотвода, необходимость использования сильного нагрева блока для "горячей посадки", азотного охлаждения материала или высокотехнологичной технологии сварки вращением и большая вероятность ошибки, чем при использовании алюминиевых гильз.

Чаще всего это будет единственная доступная технология разумного восстановления мотора. Причин на то много: например, нет специализированных алюминиевых гильз, технологий расточки и обработки алюсила и нанесения никасила, что типично для России. Если блок цилиндров был перегрет и нарушилась его геометрия, то нужна гильза, рабочую поверхность которой можно будет расточить под новую геометрию блока, и тут выбор технологий восстановления сужается до чугуна или растачиваемых алюсиловых гильз.

Поршни под гильзованные моторы подбираются из числа оригинальных по уже описанной технологии или изготавливаются специальные заказные, как и для моторов со штатной рабочей поверхностью цилиндра из чугуна.

Что в итоге?

99% всех двигателей производится по описанным технологиям, а значит, шансы на восстановление есть всегда. Главное – найти хорошего исполнителя с обкатанной технологией восстановления, поставщика качественных запчастей и ответственно отнестись к проверке получившего новую жизнь мотора.



Очень часто прошедший полное восстановление двигатель служит недолго вовсе не из-за ремонтных технологий, а из-за экономии "на спичках": на шпонках, болтах, цепях, натяжителях…

И кроме того, всегда есть альтернатива в виде контрактного мотора , шот-блока или нового/восстановленного заводом двигателя, просто соотнесите материальные затраты, временные и шансы на успешную реализацию проекта. А может быть, имеет смысл сразу поставить в машину мотор более надежной серии? Но про так называемый swap мы расскажем как-нибудь потом.

Post scriptum

Вне рамок обсуждения остались технологии штатно заменяемых цилиндров и гильз, но я не могу вспомнить машин, в которых это используется, корме "воздушников" на Porsche 911 да некоторых мотоциклов.



Читайте также:

Вся правда о моторах BMW. Часть 1 :: Autonews

Двигатели BMW достаточно прочно ассоциируются в сознании многих автолюбителей со словами«высокотехнологичные» и «надежные». Понятия, кстати, зачастую взаимоисключающие. Мой длительный опыт работы в сфере обслуживания авто и общения с владельцами, свидетельствует о расплывчатом представлении о реальном ресурсе двигателей этой марки как вообще, так и каждой модели в частности в «общественном мнении». Мой личный опыт в кратком изложении, основанный на подробном осмотре нескольких сотен ДВС BMW в течение нескольких лет, представлен ниже.

Двигатели M10, M20, M30, M40, M50

Двигатели условно первого поколения. Примитивная система вентиляции картера основанная на принципе разности давлений. Точка открытия термостата – около 80 градусов. При пробеге 350-400 ткм могут иметь минимальный износ ЦПГ. Маслосъемные колпачки теряют эластичность к 250-300 ткм. Относительная вероятность проблем с ними даже выше проблем с кольцами. При залегании колец вероятность обратимости в номинальное состояние достаточно высокая. Требовательность к маслу невысокая – тем более, что основной период эксплуатации пришелся на момент развития и становления рынка качественной «синтетики». Последнее поколение настоящих беспроблемных «миллионников», ремонтируемых «на коленке» в условиях гаража.

Двигатель BMW M10

Характерные эксплуатационные особенности двигателей первого поколения:

М10 – одновальный, с распределителем зажигания, карбюраторный, множественные модификации растянули срок его жизни на срок без малого 30 лет. Встречается на огромном количестве автомобилей, большая часть которых до России так и не добралась.

M40 – «комфортное осовременивание» M10 – ременной привод и гидрокомпенсаторы. Малораспространенный, но относительно беспроблемный подвид.

M20 – «шестерка» с ременным приводом, пришедшая на смену M10 и занявшая промежуточное положение между ним и старшей моделью – M30. Потенциал развития M10 конструктивно упирался в литраж, то есть, в увеличение полного объема и удельного объема цилиндров. Не превышая «конструктивный оптимум» в 500 кубических сантиметров, с четыремя цилиндрами из двух литров было ну никак не выпрыгнуть. Дополнительные два цилиндра дали требуемый мощностной потенциал. У нас хорошо известна по автомобилям в 34-м кузове, где зарекомендовала себя неплохо.

BMW 5-я серия в 34-м кузове

M30 – основная «шестерка» первого поколения с классическим набором характеристик – один распредвал и распределитель зажигания. Список модификаций также широк, включая первый спортивный двигатель в современной истории BMW – M88, послуживший основой хорошо известного двигателя S38 для автомобилей М-серии. Основное применение также нашел в многочисленных модификациях автомобилей в 32-м и 34-м кузовах – лидерах по числу завезенных в Россию автомобилей этого поколения.

Среди общих отличительных характеристик можно отметить невысокую степень сжатия двигателей первого поколения – с цифрами типа 8:1 и 9:1, она с одной стороны, делала двигатели малочувствительными и нетребовательными к октановому числу топлива, с другой – делала возможными заводские турбированные модификации без существенных доработок.

BMW M50

Формально, по ресурсным характеристикам, может считаться последним потенциальным «миллионником» первой волны, однако имеет ряд выгодных отличий от двигателей первого поколения, достаточных, чтобы рассматривать его особняком от вышеперечисленных динозавров.

Во-первых, двигатель, наконец, обрел так остро необходимые для BMW гражданского назначения четыре клапана на цилиндр, основав моду на «взрывной» характер «на средних» и прочно закрепив эту славу за моторами BMW. Также добавились индивидуальные катушки зажигания, а вместе с ними и свечи нового «утонченного» стандарта (вот он, истинный признак смены поколения в индустриальном масштабе). Именно он стал законодателем впоследствии почти не нарушавшейся пропорции «1 Нм на 10 кубических сантиметров объема», что было недоступно для атмосферных двигателей предыдущего поколения. Разумеется, это потребовало существенного увеличения степени сжатия от 10 до 11:1(sic!) – параметра, позже повторенного только в поколении N52 в 2005 году. Неудивительно, что нормально мотор едет на бензине с ОЧ не менее 95, что для многих владельцев является сюрпризом, а для двухлитровой модификации и его, по правде говоря, откровенно мало.

Двигатель BMW M50

Да, действительно, отчасти компенсировать подобную эксплуатационную «безграмотность» помогает еще одна новинка этого мотора – датчики детонации, но регулировка момента зажигания лишь помогает постфактум сгладить последствия заправки неподходящим топливом: автомобиль от их наличия, увы, лучше не едет. Кроме того, это была последняя «гражданская» модификация, использовавшая проверенное временем «неубиваемое» сочетание «чугунный блок – алюминиевая ГБЦ».

В итоге, появившийся в 1989 года M50 стал и, возможно, останется самым удачным по совокупности потребительских характеристик агрегатом BMW.

Рейтинг надежности: 5/5. Кольца: 5/5. Колпачки: 5/5.

M52

Рассматривая этот двигатель как эволюционное развитие M50, правильнее было бы озаглавить абзац как «M50TU-M52». Именно обновленный в 1992 году «M50», с заводским индексом M50TU, получил сравнительно надежный механизм управления фазами газораспределения впускного вала, сегодня широко известный как VANOS.

Добавление двух клапанов привело к увеличению проходного сечения вдвое, что ожидаемо сказалось на ухудшении наполняемости цилиндров на низких оборотах. В свою очередь, это и вызвало перекос моментной характеристики в сторону «крутильности», но такая «харАктерность» двигателя неудобна при неспешном движении. VANOS была призвана компенсировать этот «недостаток», несколько растянув моментную характеристику. Вопреки распространенном заблуждению, это не привело к росту удельной мощности двигателя. Мощность была повышена известным путем – литраж самой мощной модификации составил 2,8 литра – мотористы «пририсовали» 300 кубиков. Существует версия, что непривычные для мирового двигателестроения 2,3 и 2,8 литровые модификации были подогнаны под налоговые требования, действующие в Германии того периода. Блок M52 стал алюминиевым, на стенках цилиндра было применено сверхпрочное никасиловое покрытие. Все остальные изменения преимущественно затронули экологию: M52 стал первым двигателем с "экологической" системой вентиляции картерных газов – был использован клапан с опорным атмосферным давлением, теперь открывающийся только «по требованию». Температура открытия термостата была поднята до 88-92 градусов – что выше ДВС первого поколения.

Ресурс, этой модификации, по моим данным, снизился примерно вдвое: проблемы с колпачками и ЦПГ начинаются на рубеже 200-250 ткм и далее, при ожидаемом ресурсе ДВС около 450-500 ткм. В зависимости от режима эксплуатации (город/трасса), цифра варьируется в пределах +-100 ткм. Даже при средней степени потери подвижности колец, расход масла может отсутствовать, или быть крайне незначительным. Условно это последний потенциальный "миллионник", при должном уходе. Особых "никасиловых" проблем в реальной жизни не наблюдается, как и высокосернистого топлива в крупных городах с начала 2000-х...

Особенности эксплуатации этих моторов, прежде всего, связаны с мелкими болячками пока еще не полностью электронных систем и дорогих расходников, использованных в моторе и их старением – растягиваются тросы привода дроссельной заслонки и управлением противозаносной системы, умирают дорогие расходомеры и столь же не дешевые титановые датчики кислорода, блоки ABS и т.д. Однако, при должном уходе, вы все еще можете получить «почти миллионник» при должной заботе и несколько больших тратах, на своей BMW в кузове E39 или E36 – именно им преимущественно доставался этот двигатель.

Рейтинг надежности: 4/5. Кольца:4/5. Колпачки:4/5.

M52TU, M54

Дальнейшая «экологизация» и борьба за эластичность моментной характеристики. Первое существенное отличие этих моделей – управляемый термостат с точкой открытия 97 градусов – режим эффективной работы окончательно смещен в сторону частичных нагрузок, что обеспечивает полное сгорание смеси в режиме городской эксплуатации. BMW выступила новатором в применении систем такого рода и до сих пор остается верна этой традиции – на момент 2011 года, мало кто из конкурентов «коптит» масло до температур далеко за 100 градусов. В условиях городской эксплуатации, масло окисляется еще более интенсивно, чем на двигателях предыдущего поколения и неизбежным результатом стало снижение ожидаемого "беспроблемного" пробега еще примерно в два раза – до 150-180 ткм. Проблемы с колпачками начинаются к 250-280 ткм. Первый двигатель BMW, по-настоящему капризный к качеству масла – пренебрежение его выбором, отныне означает существенные затраты в скором будущем. Конструктивные отличия выражаются в стремлении конструкторов формально повысить мощность за счет увеличения объема и «развернуть» моментную характеристику на предельно возможный диапазон – теперь VANOS управляет и выпускным валом, а на впуске появляется совсем недешевая заслонка, изменяющая длину впускного тракта – DISA. В отличие от «спортивного» S38B38, здесь вся конструкция пластмассовая, а, следовательно – не вечная. Двигатель теперь действительно бодро тянет в широком диапазоне оборотов, но характер сильно отличается от ярко выраженных «крутильных» моторов эпохи М50. Кстати, педаль газа становится электронной – теперь прошивка определяет степень ее «чувствительности», регулирует «экологию» и бережет «коробку». В алюминиевом блоке последний раз использованы чугунные гильзы. Мотор можно назвать наиболее распространенным в Росии – популярные кузова E46, E39, E53 сплошь и рядом в городском потоке.

Рейтинг надежности: 3/5. Кольца: 3/5. Колпачки: 3/5.

Для моторов М серии, моделей М52, М52TU, M54, характерно образование шлама на внутренней стороне крышки маслозаливной горловины – констрастной температурной зоне, что свидетельствует о качестве используемого масла. Чем суше и тоньше слой, тем больше шансов застать двигатель живым. Актуальность этого признака напрямую связана с режимом эксплуатации – "городские" автомобили достоверно определяются с крайне высокой вероятностью, в то время как "загородные" авто с режимом эксплуатации "трасса", могут не иметь проблем при одинаково ярких признаках шламообразования под крышкой.

N52

Принципиально новое (если считать по сути – всего лишь третье) поколение, стартовавшее в 2005 году. Мотор "горячий" не только по режиму термостатирования, но и по причине тесной компоновки моторного отсека. Эволюционное развитие получили практически все известные ранее системы: датчики кислорода теперь широкополосные, длина впускного коллектора изменяется двухстадийно, все это в той или иной форме присутствовало ранее. Добавились мелкие конструктивные улучшения в виде масляного насоса переменной производительности, более надежного клапана вентиляции картера, теплообменника масляного стакана и т.д. Блок также изготовляется из очередного «продвинутого» магниево-алюминиевого сплава, но теперь вместо вставных хонингованных чугунных гильз в нем используется химически вытравленное маслоудерживающее покрытие. Революция коснулось системы подачи воздуха – дебютировавшая в 2001 году на экономичных «четверках» система Valvetronic (непосредственное управление подачей воздуха в цилиндры через открытие клапана, минуя дроссельный узел) теперь переехала на основной модельный ряд двигателей. Решенная с ее помощью проблема т.н. «потерь на дросселирование» якобы позволила снизить расход топлива в среднем на 12% (так и хочется добавить «теоретически»), но потребовала добавления сложного механизма, включающего дополнительный эксцентриковый вал с дополнительной, отличной от двигателей прежнего поколения, арматурой клапанов.

Выражение «попал на вальветроник» среди владельцев BMW с моторами этого поколения означает, как правило, нестабильный холостой ход и затраты в пределах 1000 евро. Утешение можно найти разве что в попытке пересчитать мнимые 12% топливной экономии в пробег. Моторам поколения «N» также свойственны специфические проблемы работы двигателя, связанные с микропрограммой блока управления. Путь, выбранный для незначительного увеличения мощности, оказался совсем уж тривиальным – двигатель просто «накрутили» до 7000 оборотов/мин. «Честно» увеличивать объем не стали – оптимальное значение около 0,5 л на цилиндр уже было достигнуто в трехлитровой версии предшественника.

Проблемы с залеганием колец (степень всегда выше средней) касаются почти всех экземпляров внутригородской эксплуатации с пробегом более 40 ткм и возрастом от 2 лет, полная обратимость наблюдается лишь до пробега 60-65 ткм. К рубежу 50-60 ткм уже возможны проблемы с маслосъемными колпачками. К пробегу 80-100 ткм и возрасту 4-5 лет, обе проблемы встречаются и обеспечивают кумулятивный эффект, что гарантирует расход около 1 л на 1000 км и более – это небывало рано. К 110-120 ткм, как правило, забивается катализатор. Было обнаружено несколько экземпляров с малым пробегом, после обработки которых, измерения по пакетам поршневых колец свидетельствовали об отсутствии нормальной обкатки(!) – кольца залегли ранее, чем успели "прикататься". Прогнозируемый ресурс при стандартной эксплуатации – не более 150-180 ткм. Подавляющее число осмотренных экземпляров не рекомендовано к приобретению уже на рубеже 80-120 ткм и возрасте 5-6 лет. Трехлитровая модель имеет больший примерно на треть ресурс, наиболее вероятно объясняемый иным материалом маслосъмных колец. Двигатель почти также распространен как и предшественник и встречается, преимущественно, на автомобилях 1,3,5 серий, а также – на купе и BMW серии X.

Вопреки распространенному заблуждению, ни модифицированная версия колец, ни слегка измененная форма юбки поршня никак на ресурсе мотора не сказались. Модифицированная вентиляция картера через интегрированный в крышку клапан, появившаяся на N52N также никакого улучшения не гарантирует.

Рейтинг надежности: 3/5. Кольца:2/5. Колпачки:2/5.

N53/N54/N55

В двигателях последующих поколений, наблюдается то же неистовое стремление к дальнейшей экологизации двигателей, снижению удельной металлоемкости и т.д. Форменное разочарование для консервативных поклонников марки.

С появлением N53, бензиновые двигатели BMW сделали еще один шаг в сторону дизеля – ради очередных «процентов экологии» (но не экономии!) покупатели получили прецизионные форсунки высокого давления, ТНВД и все потенциальные проблемы дизеля в придачу. Правда, в N53 не поместился Valvetronic. В N54, впрочем, тоже, зато с этой модели у BMW началось широкое «надувательство» – в канонической рядной шестерке снова появилась турбина, даже две. В N55 Valvetronic вернули, а сложную последовательную систему турбин убрали – она там одна. Зато двигатель N55 теперь самый «дизельный» из всех бензиновых.

Забавно, что BMW сперва не рискнула массово продвигать на всех рынках первый двигатель с непосредственным впрыском N53 из-за опасений интенсивного коксообразования у форсунок. В то же время, конструкция форсунок BMW-SIEMENS кардинально отличается от конкурентов, использующих подверженное коксованию «открытое» отверстие. Форсунки в BMW «распыляют» посредством приоткрытия клапана, представляющего заостренную вершину пирамиды – такое распыление «очищает» седло клапана самим процессом распыления, совершенно аналогично тому, как чистятся впускные каналы клапанов на двигателях с обычной системой впрыска. А вот от этой болезни всех моторов с непосредственным впрыском, лекарства пока не придумано.

В виду иной конструкции клапанной крышки, метод первичной самодиагностики радикально отличается от моторов М-серии. Первым признаком нездоровья служит красно-коричневый нефтяной лак на лепестках крышки, первое время легко удаляемый механическим воздействием. Вторая стадия – бурый песок по периметру центральной части крышки. Третья и четвертая – песок по всей обратной поверхности и, реже, масляное "желе" под ней же. Характеристику используемому маслу дает и состояние торсионной пружинки, отлично различимой под крышкой – на первой стадии она еще сохраняет металлический (серый) цвет под мутной темно-желтой масляной пленкой, на второй – приобретает характерный красно-бурый оттенок. Третья стадия, когда длительная эксплуатация на масле с высокой кислотностью делает ее визуально "рыхлой", "изъеденной" – такой двигатель, скорее всего, уже имеет необратимо изношенную ЦПГ. Вероятность, например, купить беспроблемный мотор серии N52B25 старше 5 лет, при условии московской эксплуатации, практически отсутствует.

Продолжение следует...

Блок цилиндров - это... Что такое Блок цилиндров?

«голый» блок цилиндров

Блок цилиндров — основная деталь 2-х и более цилиндрового поршневого двигателя внутреннего сгорания. Является цельнолитой деталью, объединяющей собой цилиндры двигателя. Отливается как правило — из чугуна, реже — алюминия. На блоке цилиндров имеются опорные поверхности для установки коленчатого вала, к верхней части блока, как правило, крепится головка блока цилиндров, нижняя часть является частью картера. Таким образом, блок цилиндров является основой двигателя, на которую навешиваются остальные детали.

Сами цилиндры в блоке цилиндров могут являться как частью отливки блока цилиндров, так и быть отдельными сменными втулками, которые могут быть «мокрыми» или «сухими». Помимо образующей части двигателя, блок цилиндров несет дополнительные функции, такие как основа системы смазки — по отверстиям в блоке цилиндров масло под давлением подается к местам смазки, а в двигателях жидкостного охлаждения основа системы охлаждения — по аналогичным отверстиям жидкость циркулирует по блоку цилиндров.

Стенки внутренней полости цилиндра служат также направляющими для поршня при его перемещениях между крайними поло­жениями. Поэтому длина образующих цилиндра предопределяется величиной хода поршня.

Цилиндр работает в условиях переменных давлений в надпоршневой полости. Внутренние стенки его соприкасаются с пламенем и горячими газами, раскаленными до температуры 1500—2500°С. К тому же средняя скорость скольжения поршневого комплекта по стенкам цилиндра в автомобильных двигателях достигает 12— 15 м/сек при недостаточной смазке. Поэтому материал, употребляемый для изготовления цилиндров, должен обладать большой механической прочностью, а сама конструкция стенок повышенной жесткостью. Стенки цилиндров должны хорошо противостоять истиранию при ограниченной смазке и обладать общей высокой стойкостью против других возможных видов износа (абразивного, коррозионного и некоторых разновидностей эрозии), уменьшающих срок службы цилиндров (Износ цилиндров автомобильных двигателей является следствием комплексного воздействия на стенки многочисленных физических и химических быстротекущих процессов, которые по характеру проявления разделяются на три основных вида износа: эрозивный, возникающий вследствие механического истирания, схватывания и других разрушающих процессов при непосредственном контакте металлических трущихся поверхностей; коррозионный, возникающий при всякого рода окислительных процессах на поверхностях трения; абразивный, вызывающий разрушение поверхностей трения при наличии между ними твердых или, как говорят, абразивных частичек, в том числе и продуктов износа). Материалы, применяемые для изготовления цилиндров, должны обладать хорошими литейными свойствами и легко обрабатываться на станках.

В соответствии с этими требованиями в качестве основного материала для цилиндров применяют перлитный серый чугун с не­большими добавками легирующих элементов (никель, хром и др.). Применяют также высоколегированный чугун, сталь, магниевые и алюминие­вые сплавы. Блоки, изготовленные из этих материалов, отнюдь не равноценны по своим свойствам.

Так, чугунный блок наиболее жёсткий, а значит — при прочих равных выдерживает наиболее высокую степень форсировки и наименее чувствителен к перегреву. Теплоёмкость чугуна примерно вдвое ниже, чем алюминия, а значит двигатель с чугунным блоком быстрее прогревается до рабочей температуры. Однако, чугун весьма тяжёл (в 2,7 раза тяжелее алюминия), склонен к коррозии, а его теплопроводность примерно в 4 раза ниже, чем у алюминия, поэтому у двигателя с чугунным картером система охлаждения работает в более напряжённом режиме.

Алюминиевые блоки цилиндров лёгкие и лучше охлаждаются, однако в этом случае возникает проблема с материалом, из которого выполнены непосредственно стенки цилиндров. Если поршни двигателя с таким блоком сделать из чугуна или стали, то они очень быстро износят алюминиевые стенки цилиндров. Если же сделать поршни из мягкого алюминия, то они просто «схватятся» со стенками, и двигатель мгновенно заклинит.

Поэтому на первом поколении двигателей с алюминиевым блоком применяли вставленные в блок «мокрые» гильзы из серого чугуна, «плавающие» в охлаждающей жидкости и служащие непосредственно в качестве стенок цилиндров. Эта конструкция, разработанная в 1930-х годах, получила широкое распространение в 1950-х, причём только в СССР, не испытывавшем недостатка в лёгких металлах, она стала применяться практически на всех автомобилях, включая грузовики, что, помимо вышеуказанных преимуществ, давало возможность капитально ремонтировать блок цилиндров просто заменяя гильзы, давая большой экономический эффект. Тем не менее, у неё были и свои недостатки: алюминиевый блок с мокрыми гильзами получается намного менее жёстким, чем цельнолитой чугунный, и поэтому достаточно чувствителен к перегреву и хуже переносит форсировку. Кроме того, алюминий дорог и на большей части территории Земли дефицитен. Поэтому на большинстве двигателей до 80-х — 90-х годов блоки были всё же отлиты из чугуна, несмотря на явно избыточную массу. На высокофорсированных двигателях также часто использовались более прочные чугунные блоки.

В 1980-х годах стала получать всё большее распространение технология, при которой в алюминиевый блок запрессовывались тонкостенные «сухие» чугунные или композитные гильзы, со всех сторон окружённые алюминием. Такие двигатели сегодня достаточно распространены. Тем не менее, и они не лишены недостатков, так как коэффициенты температурного расширения чугуна и алюминия не совпадают, что требует особых мер для предотвращения отрыва гильзы от блока при прогреве мотора.

Альтернативный подход предполагает цельноалюминиевый блок, стенки цилиндров которого специально упрочняют. Например, на пионере этого направления — двигателе Chevrolet Vega 1971 года — блок отливался из сплава с содержанием до 17 % кремния (фирменное название Silumal), а специальная обработки стенок цилиндров обогащала их кристаллами кремния (химическим травлением — специально подобранного состава кислота вымывает алюминий с поверхности стенки, не трогая кремний), доводя до требуемой твёрдости (кремний намного твёрже чугуна). Тем не менее, опыт оказался неудачным: мотор оказался очень чувствителен к качеству смазочных материалов и перегреву, имел неудовлетворительный ресурс и часто полностью выходил из строя из-за износа стенок цилиндра, восстановление которых вне заводских условий оказалось, в отличие от привычных в то время чугунных блоков, невозможно. Это повлекло за собой громкий скандал и миллионные убытки для компании GM. Впоследствии данная технология была доведена до совершенства европейскими производителями — Mercedes-Benz, BMW, Porsche, Audi, и в 80-х — 90-х годах была применена на их серийных моделях. Такой блок можно даже в ограниченных пределах растачивать, так как толщина упрочненного слоя алюминия составляет порядка нескольких микрон. Тем не менее, чувствительность цельноалюминиевых блоков к перегреву и качеству смазочных материалов никуда не делась — такие двигатели требуют высокой культуры обслуживания, а за их температурным режимом зорко следит управляющая электроника.

Сравнительно недавно немецкая фирма Kolbenschmidt разработала и технологию, при которой в обычный алюминиевый блок запрессовываются готовые алюминий-кремниевые гильзы с повышенным (до 27 %) содержанием кремния упрочненными стенками (технология Locasil), — это позволяет снизить стоимость.

Альтернативной является технология Nicasil — никелевое покрытие на алюминиевых стенках цилиндров с напылением кристаллов карбида кремния, её цель всё та же — повышение твёрдости. Её ограниченно применяли ещё в 60-е — 70-е годы для двигателей очень дорогих спортивных автомобилей, в частности — используемых в Formula 1. Из современных двигателей, такие блоки имели М60 и М52 фирмы BMW, причём их продажи в некоторых странах сопровождались скандалом — «никасил» разрушался от реакции с некоторыми видами топлива с высоким содержанием серы (что характерно, в частности, для некоторых регионов США и России). Главный же недостаток «никасила» — тонкое никелевое покрытие легко повреждается например при обрыве шатуна или прогаре поршня, и уже не подлежит восстановлению. Капремонт также невозможен — только замена блока (поршней ремонтного размера для таких моторов не делают).

Блоки из магниевого сплава сочетают твёрдость чугунных и лёгкость алюминиевых. К сожалению, магний редок и дорог, поэтому используется крайне редко, обычно на спортивных моторах. Некоторое исключение — двигатель «Запорожца» с картером из авиационного магниевого сплава МЛ-5 (и отдельными чугунными цилиндрами).

Ссылки

Все, что вы когда-либо хотели знать о блоках двигателя

Если вы читаете EngineLabs, вы, вероятно, более продвинуты в своих знаниях о движке, чем средний человек. Однако быть продвинутым означает лишь то, что вы овладели основами. Когда дело доходит до знаний, они никогда не бывают постоянными, поэтому никогда не помешает освежить в памяти основы, верно?

Это конкретное видео длится почти 18 минут, и Алекс из Как работает автомобиль начинает с самых основ.Используя 1,8-литровый блок цилиндров Mazda Miata в качестве демонстрационного инструмента, за кратким описанием номенклатуры, из чего состоит блок двигателя, в чем его предназначение и что делают масляные и водяные каналы, следует более сфокусированная, информативная. углубленное обсуждение.

Алекс обсуждает, что, почему и как из различных функций, встроенных в ваш средний блок двигателя, от палубы до стенок цилиндров и до основных крышек.

Строительство

История создания блока цилиндров освещена, начиная с оригинальных конфигураций, в которых использовались отдельные компоненты для каждого цилиндра, и лабиринта из латунных и стальных труб, которые в наши дни можно было бы назвать очень «стимпанк».Как только массовое производство вышло на сцену, отливка единого блока, включающего все необходимые отверстия, проходы и галереи для двигателя, приобрела смысл, и чугунный блок двигателя стал нормой.

В последние несколько десятилетий литой алюминий становится все более популярным для производства двигателей. Их меньший вес помог производителям увеличить как производительность, так и показатели топливной экономичности автомобилей, в которых они используются, но одним недостатком является то, что они немного сложнее в производстве.Для алюминиевых блоков требуются стальные гильзы цилиндров или какое-либо покрытие цилиндра, такое как плазменная проволочная дуга (технология Ford, которую вы можете увидеть здесь), поскольку алюминий не справляется с задачей поддержания температуры и давления сгорания или износа в отверстии, который может быть вызвано поршнем.

Поверхность

Требуемая отделка цилиндра для оптимальной работы обсуждается и объясняется простым для понимания образом. Во время раздела, посвященного компромиссу между идеально гладким цилиндром, который минимизирует трение, и шероховатой поверхностью, которая будет удерживать моторное масло, Алекс отлично объясняет штриховку на свежей стенке цилиндра и то, как она уравновешивает два фактора.

Далее обсуждается поверхность палубы. Несмотря на то, что эта часть видео носит исключительно общий характер и описывает требуемую отделку поверхности для надлежащего уплотнения прокладки головки блока цилиндров и головки блока цилиндров, мы должны помнить, что это видео представляет собой обзор основ.

Арахисовая галерея

Возможно, одна из самых ценных вещей, описанных в видео, - это то, в чем многие люди не так хорошо разбираются, как они думают; масляные каналы в блоке, зачем они нужны и как они работают, чтобы обеспечить постоянный запас свежего масла для смазки и охлаждения двигателя во время работы.

Алекс дает чрезвычайно информативное объяснение пути, по которому масло проходит через блок, и почему оно следует этим путем. Пока он демонстрирует это на четырехцилиндровом блоке, общая теория и принципы применимы ко всему спектру автомобильных двигателей. Он даже рассказывает о масляных распылителях, установленных в этом конкретном двигателе, и о том, как они повышают долговечность деталей двигателя.

Обсуждая систему смазки, Алекс отходит от масляного насоса и прослеживает путь масла по всему блоку, объясняя, как и почему оно идет туда, где оно находится, с дополнительным преимуществом обсуждения форсунок для охлаждения поршней, которые используются в двигателе Mazda. бывает с завода.

Морозильные пробки

Он также отлично объясняет пробки замораживания, даже если использует несколько иную терминологию. На самом деле они не предназначены для защиты вашего блока от трещин в случае замерзания охлаждающей жидкости в двигателе, - предлагает Алекс. Скорее он утверждает, что отверстия, которые закрывают стопорные заглушки, являются просто результатом производственных процессов блока и кем-то с маркетинговым опытом были названы «стопорными заглушками». Существует также достойное обсуждение каналов для охлаждающей жидкости и того, почему они проложены так, как они находятся внутри блока.

Как мы уже говорили в начале, это видео на самом деле не углубляется в какую-либо конкретную особенность одной конкретной модели блока цилиндров, но делает потрясающую работу по предоставлению твердого обзора того, что может быть одним из самых обманчиво простых - и наименее задумываемые - части вашего двигателя.

Что лучше чугун или алюминиевый блок? - AnswersToAll

Что лучше чугунный или алюминиевый блок?

Алюминиевые двигатели лучше справляются с нагревом, меньше весят и еще более долговечны, потому что стенки плазменных цилиндров или стальные вставки прочнее, чем когда-либо был чугун.

Алюминиевые головки производят больше энергии?

Алюминиевые головки отводят (избавляются) от тепла намного быстрее, чем железные. … Алюминиевые головки не будут автоматически создавать больше мощности, чем железные, если они не будут пропускать больше воздуха и не будут установлены на двигателе с более высокой степенью сжатия.

Что прочнее: чугун или алюминий?

Хотя чугун имеет широко распространенную репутацию более прочного, чем литой алюминий, это не всегда так. Большинство алюминиевых сплавов имеют более высокую прочность на разрыв.Алюминий также может противостоять ударам лучше, чем железо, которое, как известно, является хрупким.

Головы Vortec лучше двугорбых?

Головки L31 Vortec имеют более крупные порты, чем старые стальные литые головки поколения I, поэтому они выходят за пределы старых головок. Головки Vortec немного легче старых головок и имеют камеру сгорания в форме «почки» или «сердца», которая более эффективна, чем камера с двумя горбами.

Что означает CC на головах?

По сути, «CC'ing головки блока цилиндров» - это процесс, который измеряет объем камер сгорания в головке блока цилиндров.Обычно эта цифра указывается в кубических сантиметрах, или CC, отсюда и термин «CC». При покупке головки блока цилиндров на вторичном рынке объем камеры сгорания обычно является одной из перечисленных спецификаций.

Увеличивают ли головки блока цилиндров мощность в лошадиных силах?

Излишне говорить, что головка блока цилиндров является основным компонентом в создании мощности и крутящего момента. Поскольку форма и размер камеры сгорания во многом влияет на работу двигателя, вы должны выбрать соответствующий выбор, а не только тот, который имеет наилучшие значения пиков.

Какой самый лучший материал для блока цилиндров?

Исходя из вышеизложенных характеристик, наиболее широко используемыми материалами для изготовления блока цилиндров являются чугун и алюминиевые сплавы. Сплавы чугуна используются потому, что они обладают хорошими механическими свойствами, низкой стоимостью и доступностью по сравнению с другими металлами.

Что такое 202 головы?

Отливка настолько тонкая в этой области, что головки обычно всегда трескаются. Головка «202» относится к размеру впускного клапана. Еще в конце 60-х и в самом начале 70-х GM производила несколько высокопроизводительных головок и использовала большие 2.02 / 1.60 клапаны.

Каковы преимущества алюминиевого блока цилиндров?

5) антидетонационные свойства: теплопроводность алюминия быстрее, поэтому хорошая охлаждающая способность двигателя может помочь снизить вероятность возникновения ненормального сгорания, та же степень сжатия, чем ниже алюминиевый цилиндровый двигатель может использовать этикетку, чем чугунный цилиндр бензиновый двигатель.

Почему блоки двигателя сделаны из чугуна?

Серый чугун - первый и наиболее часто используемый материал для изготовления блоков цилиндров.Хотя алюминиевый сплав также имеет много общего с небольшим весом, он все еще используется в производстве блоков дизельных двигателей, поскольку их внутренние напряжения выше.

Алюминиевое литье для двигателестроения

Энергия для двигателестроения

Современные двигатели и их компоненты требуют небольшого веса, высокой прочности, герметичности и высокой обрабатываемости. Алюминиевое литье двигателя обладает всеми этими преимуществами, улучшая характеристики двигателя и обеспечивая дополнительные преимущества по сравнению с традиционной конструкцией.LeClaire Manufacturing обладает опытом, чтобы предоставлять клиентам алюминиевые отливки для двигателей, отвечающие всем этим требованиям.

Легкие и высокопрочные отливки для двигателей

Алюминиевые сплавы используются в двигателях и их компонентах по-разному. К ним относятся:

  • Отливка блока цилиндров
  • Литые поршни на заказ
  • Отливка блока цилиндров
  • Головки цилиндров
  • И многое другое

Хотя литье двигателей легковых автомобилей является основным применением этих компонентов, они используются во многих других областях , а также - включая военную и оборонную технику, транспорт для отдыха и морскую технику.

Алюминиевые отливки для поддержания работоспособности

Отливки из алюминия для двигателей обладают ключевыми преимуществами, которые благоприятны как для работы двигателя, так и для конечного применения. К ним относятся:

  • Более легкий вес: Из алюминиевого литья можно создать любое количество компонентов двигателя, включая блок цилиндров, блоки цилиндров, головки цилиндров и многое другое. По сравнению с компонентами двигателя из чугуна, при использовании алюминия снижение веса значительно.Это приводит к снижению общей массы автомобиля и повышению эффективности работы.
  • Благоприятная теплопроводность: Алюминий может передавать тепло лучше, чем чугун, что дает ряд преимуществ, особенно при использовании алюминиевых блоков цилиндров и головок. В целом, двигатель работает немного холоднее с алюминием, что дает такие преимущества, как повышенная мощность, больший термический КПД и сжатая установка угла опережения зажигания. В зависимости от желаемых результатов могут быть выполнены различные комбинации этих регулировок.

Производство LeClaire готово удовлетворить ваши потребности в отливке двигателей

Мы много работали в транспортной отрасли, предоставляя широкий спектр компонентов и создавая преимущества во многих областях применения. Наши клиенты также получают выгоду от наших процессов с добавленной стоимостью, в том числе:

  • Стальные трубные вставки для каналов для жидкости
  • Структурные вставки для повышения прочности
  • Обзор снижения веса
  • Обработка деталей завершена

Клиенты LeClaire Manufacturing в отрасли компонентов двигателей понимать, что когда отливка покидает наш завод, она тщательно проверяется и что процедуры тщательно контролируются на протяжении всего процесса отливки.Они знают, что наши алюминиевые отливки готовы к их критически важным и требовательным применениям в качестве компонентов двигателей, и это вселяет их уверенность в LeClaire Manufacturing.

Для получения дополнительной информации о том, как мы можем обеспечить вам такую ​​уверенность и качество, свяжитесь с нами сегодня, чтобы запросить ценовое предложение.

Алюминиевые блоки цилиндров: сплавы - aluminium-guide.com

Блок цилиндров - базовый двигатель

Блок цилиндров - это часть двигателя внутреннего сгорания, которая расположена между головкой блока цилиндров и картером.Это опорная конструкция для всего двигателя. Все части мотора устанавливаются на блоке двигателя или в себе, что обеспечивает их соосность.

Рисунок - алюминиевый блок цилиндров

Не так давно в большинстве автомобильных двигателей, кроме спортивных, использовались монолитные чугунные блоки цилиндров.

От чугуна к алюминиевому блоку цилиндров

Алюминий, как строительный материал, конечно, менее прочен, чем чугун. Поэтому долгое время считалось, что алюминиевый блок цилиндров должен быть намного толще, чем чугун.Однако оказалось, что хорошо спроектированный алюминиевый блок цилиндров может быть намного легче и почти таким же прочным, как чугунный блок. Обычно использование литых алюминиевых сплавов вместо ранее применявшегося цилиндра из серого чугуна дает снижение на 40-55%. Несмотря на более высокую стоимость алюминиевых сплавов по сравнению с серым чугуном, постоянное стремление к снижению расхода топлива приводит к постоянному увеличению доли алюминиевых блоков цилиндров.

Использование алюминиевых блоков цилиндров началось с бензиновых двигателей в конце 1970-х годов.Замена серого чугуна в дизельных двигателях тормозилась до середины 1990-х годов. К 2005 году доля рынка алюминиевых блоков цилиндров достигла 50%. В настоящее время блоки цилиндров практически всех бензиновых двигателей изготавливаются из алюминиевых сплавов. Применение алюминиевых сплавов в дизельных двигателях также неуклонно расширяется.

Алюминиевые блоки цилиндров Требования

Теплопроводность

Материал современных алюминиевых блоков цилиндров для испытаний при температуре 150-200 ° C. Высокая теплопроводность литых алюминиевых сплавов (в три раза выше, чем у серого чугуна) обеспечивает эффективную передачу в систему охлаждения двигателя.

Прочность при повышенных температурах

Требует сохранения необходимой прочности при температуре до 200 ° С. Наибольшие нагрузки возникают при болтовом креплении головки блока цилиндров. Материал должен выдерживать нагрузку от вращения коленчатого вала и теплового расширения цилиндра.

Прочность и твердость при комнатной температуре

Материал из алюминиевого сплава

при комнатной температуре должен обладать достаточной прочностью и твердостью, чтобы обеспечить ему хороший съем материала и высокое качество сборки.

усталостная прочность

Когда блок цилиндров двигателя подвергается циклической растягивающей нагрузке в широком диапазоне температур. Этот интервал начинается с отрицательных температур зимой и заканчивается повышенными температурами около 150-200 ° C. Поэтому важнейшей характеристикой материального цилиндра является усталостная прочность.

Известно, что свойства материала любой металлической отливки - чугуна, а также алюминия - зависят не только от химического состава материала и его термической обработки, но и от способа литья, а также от отливки. пространство, из которого взят тестовый образец.

Выбор алюминиевого литейного сплава

Выбор отливки из алюминиевого сплава для блока цилиндров требует учета различных факторов. Алюминиевые литейные сплавы, которые используются при производстве сложных отливок, таких как блоки цилиндров, должны соответствовать целому комплексу технических требований. Эти требования включают:

  • низкая стоимость;
  • хорошие литейные свойства;
  • хорошая обрабатываемость;
  • достаточно высокая прочность при повышенных температурах.

Прочность

Уровень

определяет прочность сплава, например минимально допустимую толщину стенки. Поэтому выбор алюминиевого литейного сплава необходимо проводить на первом этапе проектирования блока цилиндров. Обычно выбор алюминиевого сплава - это компромисс. Предпочтительным выбором могут быть высокопрочные литейные сплавы, но часто они могут иметь такие недостатки, как высокую стоимость, низкую литейную способность и недостаточную прочность при повышенных температурах.

цена

По причинам цены и техническим причинам почти все автомобильные алюминиевые блоки двигателей изготовлены из сплавов, в основе которых лежит переработанный алюминий - алюминиевые сплавы, которые получают из алюминиевого лома.это, например, сплавы EN AC-46200 (AlSi8Cu3) и EN AC-45000 (AlSi6Cu4). При повышенных требованиях к вязкости материала используются сплавы с более жесткими требованиями по содержанию примесей и загрязняющих веществ, которые близки к требованиям, предъявляемым к сплавам первичного алюминия.

литейные свойства

Литейность алюминиевых сплавов обычно повышается с увеличением содержания кремния. С другой стороны, добавки меди, необходимые для повышения жаропрочности, отрицательно сказываются на литейных качествах алюминиевых сплавов, в первую очередь на текучести сплава при заполнении формы.Более того, при формовании под высоким давлением используются сплавы с некоторым количеством железа и марганца, чтобы предотвратить прилипание расплавленного алюминия к стальной форме. Однако повышенное содержание железа снижает прочностные характеристики алюминиевого литья.

Иногда наиболее важным при выборе литого сплава является не цена, а литейные свойства, а некоторые другие его свойства, например, износостойкость.

Химический состав и термическая обработка

Литейные алюминиевые сплавы, которые используются для изготовления блоков двигателей автомобилей, обычно включают сплавы 46200 и 45000 европейского стандарта EN 1706 (объемный префикс «EN AC-» опущен).Химическая «формула» этих сплавов соответственно имеет вид AlSi8Cu3 и AlSi6Cu4. Их американские аналоги - более известные - это сплавы А380.2 и А319. Эти доэвтектические алюминиево-кремниевые сплавы обычно производятся из переработанного алюминия. Из них отливают автомобильные блоки цилиндров разными методами гравитационного литья.

Таблица - Химический состав и состояние
алюминиевых литейных сплавов для блоков цилиндров

Относительно высокое содержание меди позволяет этим сплавам сохранять свою прочность при повышенных температурах и, кроме того, обеспечивает им хорошую обрабатываемость.Как правило, для этих сплавов - 46200 и 45000 (A380.2 и A319) - применяются состояния F (литое состояние), T4 (закалка и естественное старение) и T5 (неполное упрочнение и искусственное старение). Для отливок из этих сплавов также может применяться состояние Т6, но для многих изделий из этих сплавов достаточно стабилизирующего состояния Т5.

Практически все блоки цилиндров, отлитые методом литья под высоким давлением, изготовлены из сплава 46000 (AlSi9Cu3 (Fe)). Обычно этот сплав не требует термической обработки, за исключением умеренного высвобождения для снижения остаточных напряжений.

Блоки цилиндров из алюминиевых сплавов 42100 (AlSi7Mg0.3) и 42000 (AlSi7Mg) приобретают высокую прочность и относительное удлинение при комнатной температуре, когда подвергаются термообработке в состоянии Т6. В этом случае необходимо тщательно контролировать остаточные напряжения, возникающие при закалке отливки для достижения состояния Т6. Более высокая трещиностойкость этих сплавов позволяет им выдерживать нагрузки термической усталости. Это связано с определенным ухудшением обрабатываемости и увеличением стоимости из-за дополнительной термообработки из стоимости состояния Т6 или Т7.Требование пониженного уровня примесей, таких как железо, марганец, медь и никель, также требует дополнительных затрат по сравнению с вторичными сплавами, упомянутыми выше.

Блоки цилиндров из заэвтектоидных алюминиево-кремниевых сплавов (AlSi17CuMg) обычно отливают при низком давлении с последующей термообработкой до состояния Т6. Этот сплав также более дорогой, чем обычные литейные сплавы из вторичного алюминия.

Втулки алюминиевые блоки цилиндров

Алюминиевые литейные сплавы, которые обычно используются для изготовления блоков цилиндров, прочные и достаточно прочные, чтобы работать непосредственно в скользящей паре с поршневыми двигателями.Для этой цели подходят только заэвтектоидные классы алюминиевых сплавов, например AlSi17CuMg.

Поэтому в алюминиевых блоках цилиндров широко применяется чугунная гильза. Самый распространенный метод установки чугунных гильз, когда они вставляются в форму блока цилиндров перед заливкой. Кроме того, чугунная гильза также монтируется методом термоусадки. Для создания прочной и износостойкой рабочей поверхности блока цилиндров используются различные методы напыления - термическое, плазменное, электродуговое и другие.

Источник: Европейская алюминиевая ассоциация, 2011 г.

Нужны ли алюминиевые головки?


Сравнение чугунных и алюминиевых головок цилиндров

Большинство головок цилиндров изготавливаются из чугуна или алюминия. Правильный материал для вас зависит от ответов на эти вопросы:

  • На чем вы их используете?
  • Какие еще детали вы собираетесь использовать с ними?
  • Каков ваш бюджет?

В приведенных ниже разделах объясняются подробности.

Вес

Алюминиевые головки легче. Они могут сэкономить около 50 фунтов. общий. На трамвае это не имеет большого значения. Но на гоночной машине легче почти всегда.

Температура

Алюминиевые головки быстрее рассеивают тепло. Это обеспечивает более высокую степень сжатия с меньшим риском детонации. Охлаждающая головка также подает более холодную топливно-воздушную смесь в камеру сгорания. Более холодный воздух плотнее и может производить больше энергии.

Чугунные головки помогут быстрее прогреть двигатель.Это хорошо для управляемости после холодного старта. Сохраненное тепло также способствует экономии топлива и термической эффективности.

Прочность и ремонт

Оба типа головок могут быть повреждены при перегреве двигателя. Чугун намного прочнее. Однако алюминиевые головки исправить проще. Металл более мягкий, его легче сваривать и обрабатывать.

Стоимость

Чугунные головки дешевле. Также есть скрытая стоимость с алюминиевыми головками. Они должны сочетаться с другими деталями, высокооктановым топливом и т. Д.чтобы сделать больше мощности.

Заключительная рекомендация

Если у вас уличный двигатель с низкой степенью сжатия (9,5: 1 или меньше), сэкономьте немного денег и выберите «железные головы». В сочетании с правильными компонентами вы не будете разочарованы долговечностью и производительностью.

Если вам нужна максимальная мощность и ее позволяет бюджет, выбирайте алюминиевые головки. Просто не забудьте совместить головки с другими частями, чтобы получить от них максимальную отдачу.

ID ответа 5224 | Опубликовано 27.09.2019 08:53 | Обновлено 27.09.2019 11:10

Ford закопал железо нового века в алюминиево-интенсивном продукте 2015 F-150

РОЙ РИТЧИ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

РОЙ РИТЧИ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

В этом году на автосалоне в Детройте автомобиль Ford F-150 привлек внимание заголовков своим смелым переходом от стали к алюминию для всей кабины и кровати, что потенциально позволило сэкономить сотни фунтов стерлингов.Столь же смелым, но менее известным, является выбор компанией Ford материалов для 2,7-литрового двигателя V-6 Nano F-150 2015 года с двойным турбонаддувом: у него чугунный блок цилиндров.

Расхожее мнение гласит, что железо слишком тяжело для современных легковых и грузовых автомобилей. Первый производственный гений Форда, Чарльз «Чугун Чарли» Соренсен, получил свое прозвище, объединив основные компоненты двигателя и трансмиссии Model T всего в нескольких отливках. Но в течение последних двух десятилетий инженеры систематически меняли блоки и головки с железа на алюминий, чтобы снизить вес.

Так почему же, казалось бы, ретроградный переход к железному блоку для 2,7-литрового двигателя V-6 F-150, особенно когда все три дополнительных двигателя этого грузовика имеют алюминиевые блоки и головки? Потому что железо имеет наибольший смысл с инженерной точки зрения и является наиболее выгодным для Ford Motor Company.

В 1950-х годах металлурги начали разрабатывать чугун, значительно превосходящий материал модели T. Весь чугун представляет собой смесь железа и графита (углерода) с небольшим количеством других элементов для точной настройки его физических свойств.Обычный серый чугун отлично подходит для сковороды. Из более прочного ковкого чугуна получаются отличные коленчатые валы. Чугун с шаровидным графитом имеет более высокий предел прочности и твердость, идеально подходит для шестерен и распределительных валов. Лучшим материалом является чугун с компактным графитом (CGI), который по прочности и жесткости находится между серым и шаровидным чугуном, обеспечивая при этом большее сопротивление усталостным трещинам.

РОЙ РИТЧИ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Под взглядом электронного микроскопа графитовые кластеры в CGI выглядят как коралловые щупальца.Эти запутанные завитки захватывают окружающую железную матрицу, в отличие от тонких чешуек серого железа и сферических комков чугуна с шаровидным графитом. CGI также отличается высокой теплопроводностью и характеристиками внутреннего демпфирования. Внутреннее демпфирование помогает минимизировать шум и вибрацию двигателя.

Когда европейские высокоскоростные поезда страдали от перегрева тормозного ротора и растрескивания, CGI спасла положение. Это предпочтительный материал для выпускных коллекторов, корпусов турбокомпрессоров и маховиков. Трудолюбивые турбодизельные двигатели и гонщики NASCAR уже много лет имеют блоки компьютерной графики.

Поскольку железо в три раза плотнее алюминия, блок двигателя F-150 неизбежно тяжелее, чем если бы он был отлит из переработанных пивных банок, но есть некоторые компенсации, которые следует учитывать. Поскольку CGI прочнее и жестче, стенки блока могут быть тоньше, а опоры коренных подшипников уже, что позволяет сократить общую длину и вес двигателя. Инженеры грамотно спроектировали то, что Форд называет состоящим из двух частей, с железом, зажатым между алюминиевыми головками, и толстой литой под давлением алюминиевой «лестничной рамой». Масляный поддон отлит из пластика.Внутри прочного CGI не требуются гильзы цилиндров или дорогостоящая обработка поверхности отверстий, что дает значительную экономию средств.

Поскольку Ford использует CGI, его новый двигатель V-6 жестче, компактнее и дешевле, чем полностью алюминиевый вариант. Другими словами, это отличный способ уравновесить дополнительную стоимость алюминиевой кабины и кровати F-150. Чугунный Чарли определенно одобрил бы.

под микроскопом

Частицы графита в CGI короче и толще, чем в сером чугуне.

РОЙ РИТЧИ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬ

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Cylinder Block - Building, Inspecting - Tech

Независимо от того, крутите ли вы свой самый первый набор ключей или настраиваете двигатели для команды Pro Stock, нельзя отрицать, что начало любого наращивания двигателя - это блок цилиндров.Давайте рассмотрим его качества, а также некоторые вещи, которые следует учитывать при выборе бывшего в употреблении. Наше обсуждение сосредоточено вокруг V-8, хотя многое из того, что мы описываем, применимо практически к любому двигателю внутреннего сгорания, независимо от конфигурации.

Подавляющее большинство серийно выпускаемых американских блоков двигателей V-8 изготавливаются из чугуна. Недорогие в производстве и довольно прочные чугунные блоки предлагают лучшее соотношение цены и качества для энтузиастов с ограниченным бюджетом. С другой стороны, алюминиевые блоки, как правило, намного дороже, но имеют ряд преимуществ.Обычно они весят вдвое меньше, чем эквивалентный железный блок, а поскольку алюминий сваривается легче, чем железо, все, кроме самых серьезных повреждений, можно исправить.

В большинстве алюминиевых блоков используются чугунные гильзы цилиндров, которые либо вдавливаются на место, либо отливаются как неотъемлемая часть конструкции. Гильзы необходимы, потому что алюминиевые стенки цилиндров быстро изнашиваются. Ожидайте найти железные гильзы почти в любом алюминиевом блоке двигателя американского производства.

Картер - это часть блока, которая удерживает коленчатый вал на своем месте.Состоящий из седел коренных подшипников, опорных перемычек и переборок, объединенных как часть общей отливки блока, картер должен быть очень жестким, чтобы выдерживать широкий спектр условий эксплуатации. Большинство серийных моделей способны выдерживать более чем вдвое большую выходную мощность, но если вы рассматриваете большие дозы закиси азота, начните с более мощного гоночного блока для вторичного рынка. Гоночные блоки не только имеют более толстые и прочные области картера, но также имеют более толстые поверхности деки и отверстия цилиндров, которые окупятся, когда мощность затмит отметку в 600 л.с.

В зависимости от происхождения блока он будет иметь картер с бортиком или без него. Конструкция с юбкой позволяет расположить стенки блока на уровне значительно ниже средней линии коленчатого вала, что создает более жесткий коробчатый картер, способный вмещать дополнительные ремни для дополнительной прочности. Блоки с юбкой используются в Top Fuel, и результаты говорят сами за себя. Большинство блоков с плинтусом имеют плоскую направляющую масляного поддона и простую цельную прокладку поддона, которая практически исключает утечки масла.С другой стороны, блоки без юбки не выходят вниз от средней линии коленчатого вала. Делает ли это их слабее? Все гонщики Pro Stock используют конструкцию блока без юбки с превосходной надежностью. Блок без юбки легче и, как правило, обеспечивает более низкий общий профиль.

Крышки коренных подшипников удерживают коленчатый вал в картере. Они должны выдерживать огромные нагрузки и обычно изготавливаются из чугуна или кованой стали. Большинство производственных основных крышек удерживаются на месте двумя застежками и обычно известны как «магистрали с двумя болтами».«Эта система надежна, но демонстрирует слабые места при длительной работе на высоких оборотах - например, на Daytona 500. В таких условиях нормальное движение главной крышки, связанное с работой на высоких оборотах, начинает сказываться на подшипниках, поскольку зазоры колеблются. Чтобы избежать этого, на каждой основной крышке можно использовать дополнительный набор болтов («четыре болта»), чтобы увеличить усилие зажима и уменьшить нежелательное движение. Если у вас есть выбор, используйте основную головку с четырьмя болтами. блок.

Теперь, когда мы рассмотрели основы блока цилиндров и его вариантов конструкции, каковы критерии для использованного блока, достойного вашего времени и денег? Есть несколько областей, которые вы должны проверить и запомнить, некоторые из них Детективная работа требует специального оборудования, которое можно найти только в авторитетной механической мастерской.Если вы пропустите этот этап, вы рискуете построить двигатель на основе покрытого трещинами корпуса цилиндра, а в конечном итоге это будет стоить вам намного дороже!

Трещины вызываются тремя причинами: расширением замерзшей охлаждающей жидкости, нагревом и уровнями напряжения, превышающими прочность блока. Эти трещины обычно можно обнаружить невооруженным глазом, хотя для полной уверенности необходимо провести осмотр Magnaflux в механическом цехе. Трещины от напряжений чаще всего встречаются в отверстиях цилиндров, в выемке подъемника и вокруг перемычек коренных подшипников.Трещины от промерзания имеют тенденцию к формированию вдоль внешней поверхности блока рядом с пробками керна. Если вы не имеете дело с особо редким блоком, наличие трещин является основанием для немедленного увольнения.

Резьбовые отверстия и установочные штифты

Поскольку большинство двигателей ремонтируется хотя бы один раз в течение их жизненного цикла, часто встречаются резьбовые отверстия, которые зачищены или по крайней мере нуждаются в очистке. Небольшие резьбовые отверстия с поврежденной резьбой в масляном поддоне или рядом с крышкой цепи привода ГРМ легко отремонтировать с помощью Helicoils.Если вы обнаружите прорезанное отверстие под головку болта или отверстие в крышке коренного подшипника, все быстро усложняется. Хотя Helicoils может их отремонтировать, очень важно, чтобы их установил опытный машинист, чтобы обеспечить перпендикулярность.

На большинстве блоков V-8 установочные штифты используются в нескольких местах для правильного расположения головок цилиндров, крышки цепи привода ГРМ и колокола трансмиссии. Установочный штифт должен выходить из блока на величину, равную его диаметру. Помните, что прокладка головки будет «съедать» часть эффективной высоты штифта, поэтому эти штифты должны выступать немного дальше, чтобы компенсировать разницу.

Никогда не собирайте двигатель, если все установочные штифты не на месте. Например, если установочные штифты колокола отсутствуют и используются только болты, существует очень большая вероятность того, что конец коленчатого вала и входной вал коробки передач будут иметь несовпадение. По крайней мере, это приведет к вибрации и ускоренному износу втулки переднего насоса в автоматических трансмиссиях, а также к неравномерной нагрузке на подшипник первичного вала в механической трансмиссии.

Поскольку они должны сдерживать силы сгорания и точно располагать поршни, отверстия цилиндров должны иметь форму наконечника.Диаметр отверстия имеет первостепенное значение: чем он ближе к оригиналу, тем лучше; толщина и прочность стенок максимальны. Но в большинстве случаев б / у блоки идут от автомобилей с большим пробегом. Отверстия цилиндров обычно имеют значительный износ, который можно исправить путем переточки. Растачивание удаляет металл, и его следует ограничить до минимума для сохранения прочности. Перед тем, как запросить эту модификацию в механической мастерской, убедитесь в наличии запасных поршней и колец.

Хотя простой способ получить смещение (a.060-дюймовый внутренний диаметр обычно добавляет к общему количеству около 12 Ки), не поддавайтесь искушению пробить себе дорогу к дополнительным кубам. После того, как отверстие расширяется на 0,060 дюйма (в некоторых случаях меньше), его восстановление практически невозможно. Лучше сделать разрез 0,030 дюйма (или что-то еще), чтобы очистить канал ствола. С 70-х годов до наших дней многие производители снизили содержание металла в своих блоках в интересах экономии фунтов стерлингов и сокращения затрат. В частности, следует провести акустические испытания Chevy 305 и Mopar 440 (отлитые после 1974 г.), если ожидаемый превышение диаметра ствола превысит.020 дюймов.

Проблемы с отверстиями подъемника возникают редко, поскольку в большинстве конструкций двигателей предусмотрено большое количество масла под давлением для предотвращения чрезмерного износа. Когда использованный блок используется в гонках, некоторые производители двигателей увеличивают отверстия подъемника и устанавливают бронзовые втулки, чтобы ограничить поток масла в клапанный механизм, чтобы больше его попадало на коленчатый вал. Эта практика применима в некоторых гоночных автомобилях, но на улице она часто вызывает быстрый износ клапанного механизма. Если вы заметили бронзовые втулки в отверстиях подъемника бывшего в употреблении блока, перейдите к следующему кандидату.

Практика центровки седел коренных подшипников и крышек коренных подшипников полезна тем, что гарантирует минимальное сопротивление коленчатому валу. С другой стороны, он перемещает кривошип ближе к кулачку на небольшую величину, что в итоге приводит к удлинению цепи привода ГРМ, напрямую влияя на кулачок и момент зажигания. Процесс выравнивания-хонингования удаляет гораздо меньше материала и вряд ли вызовет проблемы с синхронизацией. Если вы подозреваете, что потенциальный блок был расточен по центру, обязательно попросите квалифицированного механического цеха измерить расстояние от кривошипа до кулачка, чтобы увидеть, отличается ли оно (или насколько) от заводских спецификаций.

Если блок цилиндров соединялся с механической коробкой передач, проверьте переборку упорного подшипника на предмет чрезмерного износа. Каждый раз, когда нажимается высокопроизводительный нажимной диск, он нагружает коленчатый вал сзади вперед. Повышенное давление на педаль увеличивает нагрузку на упорный подшипник, что приводит к более быстрому износу подшипника. Тщательное обслуживание и осмотр часто решают эту проблему, но при этом необходимо опускать масляный поддон. Поэтому люди игнорируют его до тех пор, пока он не износится и не позволит коленчатому валу упираться в блок, удаляя металл в этой области и допуская чрезмерный осевой люфт коленчатого вала.Избегайте таких блоков.

Профнастил - это операция механической обработки, при которой удаляется металл из блока цилиндров, к которому прикреплены головки. В первую очередь, блок декорируют для восстановления плоскостности и улучшения уплотнения прокладки головки блока цилиндров. Декорирование также исправляет мелкие ошибки в заводском литье, но это только гоночная операция для последней части потенциала производительности. В большинстве случаев профнастил доставляет больше проблем, чем решает. Когда блок декорирован, головки цилиндров сближаются, вызывая несовпадение отверстий под болты впускного коллектора.Важно, чтобы компетентный механический цех проверил все размеры, включая высоту платформы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *