СВОИМИ СИЛАМИ/ТЕХНОЛОГИИПОРШНИИЗ НАУКОГРАДАОТ ЛИТЬЯ В КОКИЛЬ - К ЖИДКОЙ ШТАМПОВКЕТЕКСТ / АРТУР АБГАРЯНОбработка заготовки на токарном станке с ЧПУ. возникает опасность повышенного износа сопряжений «кольцо - канавка поршня» и «кольцо - цилиндр» из-за роста температуры, а во втором - задиров и заклинивания поршня. Жидкая штамповка позволяет существенно сократить вредные объемы без ущерба для ресурса и надежности двигателя. Обратите внимание на величину зазора (график справа) между жаровым поясом головки поршня и зеркалом цилиндра. Если у поршня ВАЗ-2108 он составляет 0,55 мм, то у жидкоштампованного вдвое меньше - 0,28 мм. На конструкцию такого поршня получен патент Российской Федерации № 2112888 «Штампованный поршень для двигателя внутреннего сгорания». Чтобы преимущества жидкой штамповки не свести на нет при механической обработке, последнюю проводят на высокоточном оборудовании, где качество контролирует электроника. В конце обработки на юбку поршня наносится специальное покрытие на основе дисульфида молибдена (как в авиационном моторостроении). В результате ощутимо снижается трение в сопряжении «поршень - цилиндр» и вероятность задиров - как при обкатке, так ив экстремальных условиях. Все эти технические решения успешно прошли проверку - в лабораториях, при эксплуатации и даже на гоночных трассах. Жидкоштампованные поршни имеют сертификат соответствия, выданный после испытаний на автополигоне в Дмитрове (НИЦИАМТ). В январе 2000 года автомобиль с такими поршнями выиграл Кубок России по автокроссу в формуле 1600. Уже освоены поршни для 1,5-литровых двигателей ВАЗа, вскоре они появятся в продаже. Наконец, новые поршни планируются к установке в перспективные двигатели Заволжского моторного завода и КамАЗа. I»IДолговечность и надежность двигателя, топливная экономичность, угар масла, содержание токсичных компонентов в отработавших газах, шумность, мощностные показатели и т. д. не в последнюю очередь зависят от конструкции, технологии изготовления и качества поршней. На заводах целые лаборатории прослеживают «рождение» поршня - от стадии жидкого сплава до изделия, готового для сборки. Но технологии могут различаться, и сегодня, при обилии «левого», поддельного товара на рынках ни один авторемонтник не застрахован от покупки некондиции, о чем постоянно напоминает журнал «За рулем». Однако даже фирменный поршень, изготовленный по общепринятым технологиям, порой скрывает опасные дефекты. Например, газовая раковина в массиве его головки - это своеобразная мина: такой поршень иногда служит довольно долго. Но стоит заправить автомобиль бензином пониженного качества - и головка поршня прогорает. Вот почему изготовители высококачественных поршней все чаще обращаются к таким технологиям, которые еще при получении заготовки исключают литейный брак. Один из этих процессов - литье с кристаллизацией под давлением (так называемая жидкая штамповка). Пионером в этой области стало ОАО «Элион» из Зеленограда, котороеСхема жидкоштампованного поршня: 1 - головка поршня; 2 - жаровой пояс головки поршня; 3 - юбка поршня; Н гп - высота головки поршня; Д ном - номинальный диаметр; л-, - диаметральный зазор между жаровым поясом головки поршня и зеркалом цилиндра.уже на протяжении ряда лет разрабатывает и выпускает жидкоштампованные поршни для автомобильных и тракторных двигателей. В отличие от традиционного кокильного литья, расплавленный алюминиевый сплав кристаллизуется под высоким давлением (150300 МПа), которое создается гидропрессом. Это повышает механические свойства металла на 15-20%, его термостойкость - в 1,5-2 раза, полностью избавляет оттаких литейных дефектов, как пористость и газовые раковины. При этой технологии удается эффективно упрочить наиболее нагруженные зоны поршня специальными вставками, вплоть до пористых керамических. Это не только повышает ресурс двигателя, но и стабилизирует его показатели на весь срок службы. В поршнях для дизелей удалось полностью исключить «неспай» нирезистовой вставки под верхнее поршневое кольцо с телом поршня. Как показали испытания в НТЦ КамАЗа, усилие отрыва вставки от тела поршня в 2-2,6 раза выше по сравнению с поршнями, полученными традиционным кокильным литьем. Металлургам известно такое неприятное явление, как «рост» поршня с течением времени. В материале происходят изменения, и его объем растет. Это приходится учитывать уже на стадии проектирования поршня, увеличивая зазоры между поршнем и цилиндром, - к хорошо известным читателю тепловым зазорам нужно прибавить некий запас на предстоящий рост. Особенности структуры материала, полученного кристаллизацией под давлением, сводят эффект «роста» к минимуму. А значит, можно совершенствовать профиль наружной поверхности поршня. Это улучшает гидродинамические характеристики пары трения, снижает расход моторного масла на «угар» и загрязненность выхлопа. Известно, что немалый вклад в токсичность выхлопа вносят так называемые вредные объемы - кольцевое пространство между цилиндром и жаровым поясом головки поршня от уровня днища до верхнего компрессионного кольца (см. рис.). Уменьшают эти объемы, приближая компрессионное кольцо к днищу поршня, а также сокращая зазор между его головкой и цилиндром. Однако в первом случаеОбрабатывающий центр - пятикоординатный фрезерный станок с ЧПУ.