Кованые поршни что это такое и ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ КОВАНЫЕ ПОРШНИ ОТ ВСЕХ ДРУГИХ

Кованые поршни. Что это такое?

Кованые поршни. Для ценителей тюнинга эти слова звучат как магическое заклинание, да и простым автомобилистам наверняка доводилось слышать восторженные отзывы о подобных изделиях. Чем же кованые поршни лучше широко распространенных литых? В каких случаях их стоит применять?

Для кого нужны кованые поршни?

Начнем с того, что обычные литые поршни прекрасно подходят для серийных моторов, а технология их изготовления – для массового производства. Если автомобиль для вас лишь средство доставки из пункта А в пункт Б, не стоит тратиться на замену штатных поршней коваными. Сказанное справедливо и в отношении капитального ремонта движка.

Другое дело – моторы форсированные, спортивные или тюнинговые. Они-то предъявляют повышенные требования к качеству комплектующих, в том числе поршней. Служившие верой и правдой стандартные поршни для спортивных двигателей тяжеловаты, а их форма неоптимальна. Кроме того, литье порой имеет невидимые глазу дефекты: каверны, пузырьки, вкрапления инородных тел, которые не выловить даже при тщательном контроле. При обычной эксплуатации они могут и не навредить. Но если, основательно доработав силовой агрегат, увеличить его мощность (и тем самым нагрузки), брак постарается заявить о себе: поршень внезапно прогорит, даст трещину и т. д.

Владельцы «заряженных» отечественных машин подтвердят, что подобные казусы особенно часты при увеличении рабочего объема цилиндров путем установки коленвала с измененным радиусом кривошипа. В этом случае штатные поршни надо дорабатывать (торцевать), что явно не способствует увеличению их ресурса, привнося дополнительную слабину. Даже если деталь изготовлена идеально, отливка все-таки менее прочна, чем поковка, – сказывается разница в структуре.

На форсированных моторах детали испытывают большие механические и температурные нагрузки. Поэтому, для производства кованных поршней с повышенными механическими характеристиками применяют высококремнистые (содержание Si > 12%) сплавы алюминия, обладающие более высокой жаропрочностью, меньшим коэффициент расширения, лучшими прочностными характеристиками по сравнению с обычными (Si меньше 12%) сплавами, применяемыми для отливок заготовок в кокиль.

В форсированных моторах применение кованых поршней если уж не обязательно, то во всяком случае желательно.

По сравнению с литыми штампованные поршни легче и одновременно прочнее, их форма оптимальна для форсированных двигателей, склонность к прогоранию меньше. В подтверждение обратимся к цифрам. Твердость кованых поршней 120–130 ед. по Бриннелю против 80–90 ед. у обычных. Термоциклическая стойкость выше в 5–6 раз. Если литые до появления первых трещин выдерживают в среднем 400 испытательных циклов «нагрев–охлаждение», то штампованные – 2500.

Кроме того, стандартный «жигулевский» поршень диаметром 79 мм весит 376 – 380 г, а кованый – на 40 г легче. Это означает, что главное преимущество кованых поршней — это меньший вес. А значит двигатель будет легче расскручиваться.

ЗАЧЕМ ШТАМПУЮТ ПОРШНИ

ЭКСКЛЮЗИВ ДЛЯ «ЗАРЯЖЕННЫХ» МАШИН

ТЕКСТ / ВАДИМ КРЮЧКОВ

ФОТО / АЛЕКСАНДР БАТЫРУ

Кованые поршни. Для ценителей тюнинга эти слова звучат как магическое заклинание, да и простым автомобилистам наверняка доводилось слышать восторженные отзывы о подобных изделиях. Чем же кованые поршни лучше широко распространенных литых? В каких случаях их стоит применять?

Начнем с того, что обычные литые поршни прекрасно подходят для серийных моторов, а технология их изготовления — для массового производства. Если автомобиль для вас лишь средство доставки из пункта А в пункт Б, не стоит тратиться на замену штатных поршней коваными. Сказанное справедливо и в отношении капитального ремонта движка (о редких исключениях из правила речь пойдет ниже).

Другое дело — моторы форсированные, спортивные или тюнинговые. Они-то предъявляют повышенные требования к качеству комплектующих, в том числе поршней. Служившие верой и правдой стандартные поршни для этих двигателей тяжеловаты, а их форма неоптимальна. Кроме того, литье порой имеет невидимые глазу дефекты: каверны, пузырьки, вкрапления инородных тел, которые не выловить даже при тщательном контроле. При обычной эксплуатации они могут и не навредить. Но если, основательно доработав силовой агрегат, увеличить его мощность (и тем самым нагрузки), брак постарается заявить о себе: поршень внезапно прогорит, даст трещину и т. д. Владельцы «заряженных» отечественных машин подтвердят, что подобные казусы особенно часты при увеличении рабочего объема цилиндров путем установки коленвала с измененным радиусом кривошипа. В этом случае штатные поршни надо дорабатывать (торцевать), что явно не способствует увеличению их ресурса, привнося дополнительную слабину. Даже если деталь изготовлена идеально, отливка все-таки менее прочна, чем поковка, — сказывается разница в структуре.

Итак, в форсированных моторах применение кованых поршней если уж не обязательно, то во всяком случае желательно. Но прежде чем говорить об их преимуществах, внесем ясность в терминологию. Точное название процесса не ковка, а изотермическая штамповка, поскольку заготовку поршня получают из прутка выдавливанием без плавления — единственным ходом пресса при постоянной температуре 495±5°С. И хотя в обиходе пользуются словом «ковка», нелишне представлять, что с ремеслом кузнеца-виртуоза, из-под молота которого появляется узорчатый дамасский клинок, изготовление поршней имеет мало общего. Для тех, кому интересны подробности технологического цикла, на фото представлены этапы изготовления детали. Как видите, процесс сложен, но позволяет получить изделие с выдающимися характеристиками.

По сравнению с литыми штампованные поршни легче и одновременно прочнее, их форма оптимальна для форсированных двигателей, склонность к прогоранию меньше. В подтверждение обратимся к цифрам. Твердость кованых поршней 120-130 ед. по Бриннелю против 80-90 ед. у обычных. Термоциклическая стойкость выше в 5-6 раз. Если литые до появления первых трещин выдерживают в среднем 400 испытательных циклов «нагрев-охлаждение», то штампованные — 2500. Кроме того, стандартный «жигулевский» поршень диаметром 79 мм весит 376- 380 г, а кованый — на 40 г легче.

В общем, не стоит убеждать в очевидном. Единственная загвоздка в том, что ипортные изделия слишком дороги. К кованому эксклюзиву от «Мале» без сотни-другой долларов не подступиться. Поэтому представители отечественных тюнинговых фирм и спортсмены нынче отовариваются в России. Процессом изготовления штампованных поршней у нас уже владеют несколько предприятий, из которых наиболее известное НПО «Автотехнология». Оно создано усилиями двух кафедр Московского технического университета (МАМИ). Производство мелкосерийное, его возможности небеспредельны: 9-10 тыс. поршней в месяц для «Автотехнологии» — потолок. Но пока удается выполнять все заказы, включая зарубежные. Иностранцы, кстати говоря, быстро поняли свою выгоду. У русских гибкое производство с уникальным парком станков, в сжатые сроки они могут спроектировать и изготовить, считай, любой поршень — для спидвейных мотоциклов, двухтактных картинговых и лодочных моторов, двигателей гоночных или антикварных автомобилей. При этом цены вполне доступные, а качество изделий высокое.

Вот тут впору вспомнить и о ремонте. Переборка «убитых» движков от иномарок редких моделей, снегоходов, водных мотоциклов и тому подобной техники доставляет владельцам массу хлопот. Так вот: воспроизвести единственный комплект поршней, отштамповав их в «Автотехнологии» (речь идет о полном цикле с чертежами, изготовлением оснастки и т. д.), зачастую дешевле, чем заказать оригинальные детали у зарубежных фирм.

Отрезанная от прутка таблетка вскоре превратится в поршень диаметром 84 мм для тюнингового двигателя VAZ 21083. А это уже заготовка, полученная изотермической штамповкой и прошедшая процедуру закалки.

Механической обработкой с заготовки убирают все лишнее, потом прорезают канавки под кольца.

Следующий этап — сверление отверстия под поршневой палец.

Овальный профиль поршня получают на уникальном станке бескопирным способом.

Далее — контроль с микронной точностью.

Чистовая расточка отверстий под палец. Снова уникальный станок с алмазными резцами, установленными на гидростатических опорах.

Поршни от «Автотехнологии» для ЗМЗ-406 (1);дизеля Т450Д (2); VAZ 2111 (3); VAZ 2112 с дугообразной юбкой (4); VAZ 21083 (5); VAZ 2112 с моликотовым покрытием (6); картинговых двигателей (7); гоночного мотора VAZ 2112 (8).

Для чего нужны кованые поршни?

Основная область применения кованых поршней — автоспорт и тюнинг. После форсирования двигателя поршневая группа начинает испытывать повышенные нагрузки. И стандартная поршневая просто не выдерживает их, происходит разрушение кривошипа. Поэтому после увеличения мощности двигателя надо ставить кованые поршни.

Нужна ли расточка двигателя?

При установке новых поршней в двигатель решение о необходимости расточки зависит от состояния цилиндра, его износа, диаметра, а также от размера поршня. Если поршень помещается в цилиндре с допустимым зазором, то ничего растачивать не надо. Если поршень заметно меньше цилиндра, то его надо менять. Если поршень больше цилиндра, цилиндр надо расточить. Стоит отметить, что из-за невозможности установки термокомпенсирующих вставок нередко кованые поршни имеют высокий коэффициент расширения. Поэтому кованые поршни ставятся в цилиндр с большим зазором, чем обычные. Это позволяет поршням длительное время работать при очень высоких нагрузках. Но в обычных режимах поршни, которые слабо сидят в цилиндрах, когда двигатель холодный, влияют на топливную эффективность и увеличивают расход масла, токсичность выхлопных газов и т. д. Установочный тепловой зазор 9—11 «соток» и громкий стук при прогреве — норма для мотора с коваными поршнями.

ЧЕМ ОТЛИЧАЮТСЯ КОВАНЫЕ ПОРШНИ ОТ ВСЕХ ДРУГИХ

Для любителей быстрой езды, пользующихся форсированными, тюнинговыми или спортивными моторами, подойдут исключительно кованые поршни.

ПРЕИМУЩЕСТВА КОВАНЫХ ПОРШНЕЙ

• Благодаря особой структуре кованые поршни не прогорят и не дадут трещину даже при сильном увеличении мощности силового агретата. Дело в том, что при литье часто остаются незаметные дефекты вроде пузырьков воздуха, а вот выковка почти не оставляет пор в материале и позволяет сделать прочный и устойчивый поршень.
• Из-за все той же малой прочности материала литые поршни делают плотными, с увеличенной массой. А вот в кованых поршнях есть возможность уменьшить вес, полагаясь на устойчивость самого материала. Кованый поршень почти на 50 грамм легче стандартного заводского, поэтому лучше подходит для более мощных двигателей.
• Высококремнистые сплавы алюминия, из которых изготавливают кованые поршни, обладают меньшим коэффицентом расширения и высокой жаропрочностью. Вследствии этого кованые поршни выдерживают высокие температуры (300-350 гр. C.), до которых нагревается днище поршня на форсированных моторах.

Резюме

Если вы используете автомобиль как транспортное средство для перемещения из точки А в точку Б, то не стоит тратиться на замену штатных поршней коваными. Тем более что заметного увеличения ресурса двигателя вы не получите. Но в случае, когда вашей целью стало увеличение мощности мотора, лучше поставить кованые. Главное при этом не нарваться на кустарную продукцию.

К достоинствам кованых поршней можно отнести их термическую стойкость, износостойкость от воздействия тепловых и ударных нагрузок, меньший вес.

Недостатками являются их высокая цена, более высокий коэффициент теплового расширения,

из-за

чего поршень вставляется в цилиндр с большим зазором, что приводит к увеличению расхода масла, стуку двигателя при прогреве

Ответ подготовил Евгений Каримов.

Чем отличаются кованые поршни от обычных?

Твердость кованых поршней примерно в полтора раза выше обычных, а термическая стойкость выше раз в 5—6! Также у кованых поршней лучше износостойкость от воздействия тепловых и ударных нагрузок. Причём эта стойкость выше примерно в 5 раз. Ну и такой параметр: кованые поршни немного, процентов на 10—15, легче обычных. К слову, меньший вес поршней также немного увеличивает мощность двигателя.

КАК ИЗГОТАВЛИВАЮТ КОВАНЫЕ ПОРШНИ

Здесь будет вернее назвать кованые поршни штампованными, так как они изготавливаются при помощи изотермической штамповки. Высококремнистый алюминий, деформированный в виде прутка с уменьшенным сечением, закладывается в гидравлический пресс. Под постоянной температурой в 500 градусов и давлением в 250 тонн металл растекается и принимает форму заготовки. При последующей механической обработке и получается высокопрочный кованый поршень.

ГДЕ КУПИТЬ

Компания MaDCaT Customs уже много лет занимается тюнингом двигателей автомобилей различных марок. Отзывчивость к клиенту, внимание к деталям и понимание запросов аудитории автомобилистов делает их продукцию одной из лучших на современном рынке.

Поршни MaDCaT Customs отличаются еще большей прочностью и предлагаются в двух типоразмерах. А отзывчивые менеджеры всегда проконсультируют Вас по любым вопросам и помогут подобрать необходимый именно Вашему автомобилю поршень. О всем предлагаемом MaDCaT Customs ассортименте кованых поршней Вы можете узнать подробнее тут.

Конечно же, вам не раз приходилось встречать на дороге рычащие автомобили, которые лихо перестраиваются из ряда в ряд, а как только появляется свободное пространство, они, что называется, уходят в точку. Причём их вид никоим образом не намекает на спортивность. Они попросту доработаны, или, как уже стало у нас модным, тюнингованы. Так вот, кованые поршни относятся именно к тюнингу, точнее, к доработке двигателя.

Что будет, если кованые поршни поставить на атмосферный двигатель?

Разницы нет. Наличие или отсутствие турбонаддува практически не влияет на принятие решения об установке тех или иных поршней. Другое дело, что нельзя устанавливать поршни от атмосферного двигателя на турбированный.