Устройство блока цилиндров двигателя: просто о сложном

Неисправности блока цилиндров

При нормальной эксплуатации наблюдается постепенный износ поверхности цилиндров. Если блок цилиндров не имеет сменных гильз, то по достижении предельного размера его растачивают до следующего ремонтного размера, с установкой соответствующей поршневой. Можно на определённое время отодвинуть расточку установкой колец следующего ремонта с их подгонкой, но возможно, придётся смириться со стуком холодных поршней, и несколько повышенным расходом масла. Если же блок имеет сменные гильзы, то они подлежат замене с кольцами и (обычно) с поршнями.

Важное при установке колец в не расточенный блок нужно выставлять зазор в замке не в верхней части, где износ больше, а в нижней. Проверять в неизношенном верхнем пояске необходимости нет, так как кольца его не достигают

Всё же полезно очистить этот поясок от нагара «нулёвкой» для облегчения монтажа колец.

Все остальные неисправности блока цилиндров вызваны неправильной эксплуатацией, либо заводским браком. При размораживании блока его рубашка снаружи трескается, и подлежит заварке аргоном (алюминиевый сплав), запайке латунью или заклейке эпоксидным клеем (чугунный блок). Возникшие трещины в неответственных местах могут завариваться (чугун — электродом с чёрным маркером, алюминий — сваркой аргоном), корродированные места под гильзы могут наплавляться и растачиваться.

Заводской брак может иметь две причины: конструкторские ошибки, приводящие к систематическим разрушениям (трещины) в большом проценте блоков, и брак на конвейере. Например, после отливки (но перед механической обработкой) заготовка должна пройти естественную или искусственную релаксацию напряжений. Когда в связи с реформами на АвтоВАЗ складской цикл хранения сократили, пошёл массовый брак (коробление) блоков после мехобработки. Поэтому пришлось вводить выдержку отливок при температуре для релаксации напряжений. Возможны такие виды брака как негерметичность рубашки (трещины, свищи), выходы дефектов на поверхность цилиндра, отклонения размеров, коробление. В части случаев такой заводской брак устраним.

В случае перепутывания крышек коренных подшипников может возникнуть необходимость расточки постелей — после просаживания крышек на необходимую величину 2-4 мм и тщательного базирования постели растачивают борштангой напроход. То же производят после проворота вкладышей, если блок дорог, и доступно хорошее станочное оборудование.

В случае вырыва шпильки с резьбой из блока — высверливают обломыш (если он остался), затем нарезают увеличенную резьбу, и ввёртывают ремонтную шпильку. Такие неприятности чаще всего случаются в алюминиевых блоках. В случае повреждения газового стыка в блоке с сухой гильзой, поверхность шлифуют до устранения дефекта. При этом нужно контролировать выступание поршней над плоскостью при сборке — при превышении нормы поршни придётся подточить в размер, во избежание соударения с головкой. Ввиду разнообразия конструкций блоков, следует в общем случае полагаться на инструкцию по ремонту соответствующего двигателя.

Разновидности

Существует несколько типов гильз:


  • Сухие.
  • Мокрые.

Первый устанавливается в блок двигателя, который не имеет контакта с охлаждающей жидкостью. Мокрые гильзы с одной стороны вступают в контакт с антифризом. Такие элементы оснащены специальными прокладками, которые исключают утечку жидкости из системы охлаждения и ее проникновение в цилиндр. Также данный уплотнитель предотвращает прорыв отработавших газов в СОД.

Основные требования к гильзам:

  • Устойчивость к перепадам температур.
  • Коррозионная защита.

При подборе данных элементов, обращают внимание на толщину стенок цилиндров, их эллипсность и конусность. Учитываются допуски под расточку гильзы после ее установки в двигатель

История

После появления поршневых двигателей, в целях улучшения равномерности вращения, массогабаритных показателей, увеличения КПД (искровые) и снижения вибрации, были созданы многоцилиндровые конструкции. На ранних двигателях, ввиду технологических трудностей, картер кривошипного механизма присоединялся на болтах, часто были отдельными цилиндры, рубашки охлаждения, водяные и масляные трубки.

По мере развития технологий литья и станочной обработки (то есть, уменьшения вероятности брака столь сложной детали) блок цилиндров объединил в себе верхнюю часть картера и все цилиндры. Это уменьшило количество деталей, их суммарный вес, и увеличило жёсткость (что позволяет, например, форсировать двигатели по наддуву). Сейчас такие названия как «блок двигателя», «блок цилиндров», «блок» можно услышать в сервисе или среди водителей, и все они относятся именно к этой единой детали. Блок-картером является деталь, объединяющую в себе блок и все стенки картера (часто это туннельный блок-картер), но и её обычно называют так же.

Однако трудности транспортного характера всё ещё вынуждают изготавливать крупноразмерные судовые двигатели с отдельным картером, отдельными цилиндрами, отдельными головками. Судовые дизели столь велики (сотни тонн), что перевозятся по железной дороге частями и монтируются краном на месте. Из эксплуатационных соображений их блоки и картеры имеют многочисленные люки для обслуживания и проверки, и даже головки цилиндров могут иметь отъёмные клапаны с сёдлами.

Заливаемые алюминиевые гильзы (ALUSIL®, Silitec®)

Наряду с изготовлением монолитных блоков цилиндров из ALUSIL — материала возможно также изготовление блоков цилиндров с заливаемыми алюминиевыми гильзами с высоким содержанием кремния (ALUSIL, Silitec). Необходимое для армирования цилиндра обогащение кремнием существует при данном методе только в зоне рабочей поверхности цилиндра. Остальной блок цилиндров состоит из стандартного алюминиево-кремниевого сплава (напр., AISi9Cu3).

Компактное набрызгивание заливаемых гильз

Здесь речь идёт об относительно новом методе для изготовления алюминиевых гильз с высоким содержанием кремния (Silitec ). Требуемый материал гильз для заливки изготавливается так называемым методом компактного набрызгивания. Ради простоты и понятности в последующем тексте применяется понятие Silitec. Здесь в одной камере металлический расплав алюминия с помощью распыляющего газа (азот) мельчайше распыляется, и, таким образом, слой за слоем образует заготовку (изобр. 1). Форма конуса распыления обуславливает позднейшую форму полуфабриката. Принципиально с помощью данного метода возможно изготовление труб, шайб, штанг или листов непосредственно в ходе одного рабочего процесса. По технике изготовления компактное набрызгивание находится между спеканием и классическим формообразующим литьём По сравнению с обычными литейными материалами создается возможность, похоже, как и при спекании, производить материалы необычного состава. Содержание кремния при данном методе может доходить до 25%. Получают очень тонкую структуру с гомогенным распределением элементов и фаз и хорошими возможностями формоизменения.

Таким способом полученный сырой материал в форме болта перерабатывается методом непрерывного выдавливания в трубы, которые затем, распиленные на куски, применяются как заливаемые детали для блока цилиндров (изобр. 3). Для улучшения связи перед заливкой делают струйным способом наружную поверхность гильз шероховатой. Из-за опасности расплавления вННй’-гильз заливка производится более быстрым методом литья под давлением.

Обработка цилиндров производится как и у прочих алюминиево-кремниевых рабочих поверхностях цилиндров. Кристаллы кремния очень тонко распределены в структуре и имеют величину 4 — 10 рм (изобр. 2). Из-за очень малых размеров частиц раскрытие кристаллов кремния при окончательной обработке рабочих поверхностей цилиндров предъявляет особые требования. У изготовленных данным методом блоков цилиндров используется поэтому в серийном производстве преимущественно раскрытие обработкой едким натром.

Изображение 1

1. Литейный тигель

2. Расплав

3. Кольцевое сопло

4. Камера набрызгивания

5. Конус набрызгивания

6. Заготовка

7. Вращающаяся тарелка

Изображение 2

Равномерное распределение кристаллов кремния

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.

Цилиндры и хонингование

Рабочие цилиндры могут быть выполнены непосредственно как часть блока, а могут применяться гильзы. На поверхность цилиндров наносится специальный никелькремниевый сплав – никасил. Это очень прочный материал, защищающий кольца поршня от трения. Поверхность полируется до зеркала, чтобы свести к минимуму трение в условиях ограниченного поступления масла.

Хон цилиндра

Для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров применяют хонингование. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными брусками. В итоге на поверхности образуется выгравированная сетка. В ее желобках лучше удерживается масло. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка,  в результате чего значительно снижается трение и повышается ресурс деталей. Повторное хонингование, как правило, делается во время расточки двигателя или замены гильз.

Почему портятся стенки цилиндров и возникают задиры?

Основными причинами появления задиров являются:

  • естественный износ;
  • использование низкокачественного топлива;
  • несвоевременная замена масла или езда с низким уровнем;
  • нарушение температурного режима двигателя;
  • проникновение в камеру инородных предметов.

Задиры на стенках цилиндра двигателя способствуют их дальнейшему разрушению. В итоге, приходится обращаться в сервис по вопросу капитального ремонта двигателя

Соответственно, чтобы избежать такой неприятной ситуации, важно следить за соблюдением правильных условий эксплуатации автомобиля


Если все-таки проблема все равно дала о себе не знать, не стоит отчаиваться. Наши мастера качественно и в установленный срок произведут работы по гильзовке блока цилиндров, и двигатель прослужит еще не один год.

Услуги

  • Ремонт двигателя
    • Замена ремня, цепи ГРМ
    • Замена маслосъемных колпачков
    • Замена прокладки ГБЦ
    • Замена масла двигателя
    • Замена гидрокомпенсаторов
    • Диагностика двигателя
    • Замена двигателя
    • Замер компрессии двигателя
    • Задний сальник коленвала
    • Передний сальник коленвала
    • Головка блока цилиндров
    • Расточка блока цилиндров
    • Регулировка клапанов
    • Ремонт турбин дизельных двигателей
    • Гильзовка блока цилиндров двигателя
  • Сход-развал
    • Когда делать сход-развал
    • Продольный наклон — угол кастера
    • Развал колёс
    • Схождение колес
  • Ремонт АКПП
    • Замена масла в АКПП полная и частичная, с фильтром и без
    • Ремонт гидроблока АКПП
    • Частые неисправности АКПП
    • Диагностика акпп
    • Замена АКПП
    • Обслуживание АКПП
    • Эксплуатация АКПП
    • Аварийный режим АКПП
    • Ремонт гидротрансформатора
  • Ремонт коробок передач DSG
    • Замена сцепления DSG
    • Ремонт мехатроника S-tronic
    • Замена масла в S-tronic
  • Ремонт МКПП
  • Ремонт вариатора
  • Карданный вал
    • Замена эластичной муфты карданного вала
    • Замена подвесного подшипника карданного вала
    • Балансировка карданного вала
    • Замена крестовины карданного вала
  • Кондиционер и отопитель
    • Заправка кондиционера автомобиля
    • Диагностика кондиционера
    • Замена мотора отопителя
    • Замена радиатора печки
  • Ремонт рулевого управления
    • Ремонт рулевой рейки
    • Замена жидкости ГУР
  • Слесарная мастерская
    • Замена трапеции стеклоочистителя
    • Замена фар
  • Подвеска
  • Шиномонтаж
  • Диагностика

    Диагностика авто перед покупкой

  • Электрооборудование автомобиля
    • Диагностика электрики
    • Замена втягивающего реле стартера
    • Замена диодного моста
    • Замена реле зарядки аккумулятора
    • Замена стартера
  • Тормозная система. Колодки, диски

    Замена тормозной жидкости

  • Трансмиссия
    • Замена выжимного подшипника сцепления
    • Замена масла в мостах
    • Замена сальника первичного вала КПП
    • Замена сальника хвостовика КПП
    • Замена сальника хвостовика редуктора
    • Замена сцепления в сборе
    • Замена трансмиссионного масла МКПП
    • Замена ШРУСа
  • Топливная система
    • Замена бензонасоса
    • Замена бензобака
    • Промывка инжектора на установке GX-200
  • Глушители, катализаторы
    • Замена глушителя
    • Замена гофры глушителя
    • Ремонт гофры глушителя
    • Установка гофры глушителя
    • Замена катализатора
    • Удаление катализатора
    • Ремонт катализатора
    • Ремонт глушителей
    • Диагностика катализатора
    • Обманка катализатора
    • Установка пламегасителя вместо катализатора
  • Стенды
  • Автосервис с НДС
  • Установка автосигнализации

Из чего сделан блок цилиндров двигателя

Самый распространенный материал, который используется при производстве ‒ чугун. Это традиционный вариант. На втором месте алюминий. Вернее его различные сплавы. Ну и еще достаточно экзотический материал – магниевый сплав. Теперь обо всех трех вариантах – более подробно.

Чугун

Это – традиционный материал, из него на протяжении многих десятилетий изготавливали эту деталь.

Чугун использовали с добавками: никелем, хромом. Среди положительных качеств чугунного изделия можно выделить: меньшую чувствительность к перегреву, жесткость, которая очень важна при форсировке двигателя.

Устройство, в основном, работает при частой смене температурного режима, поэтому изделия из чугуна в приоритете. Главный недостаток – значительный вес, который ухудшает динамику легкового авто.

Алюминий

Обладает такими положительными свойствами, как оптимальное охлаждение двигателя и незначительный вес. Он находится на втором месте по количеству выпускаемых блоков цилиндров. Особенность конструкции из алюминия – установка гильз.

Сегодня для выполнения этой операции, в основном, применяют две технологии Locasil и Nicasil. В первом случае запрессовываются гильзы из алюминий-кремниевого сплава во втором – наносится никелевое покрытие. Вторая технология имеет существенный недостаток – если, к примеру, прогорает поршень, обрывается шатун или выходит из строя никелевое покрытие, то изделие отремонтировать не получится.

Также никосиловая технология не предусматривает расточку, приходится менять весь узел в сборе. Понятно, что в таком случае владельцу автомобиля приходится раскошелится на солидную сумму.

Магниевый сплав

Блок цилиндров двигателя из него твердый как чугунный, и легкий, как алюминиевый. Правда стоит такое изделие дорого, и по этой причине в условиях конвейерного производства не используется, хотя соединяет в себе лучшие качества чугуна и алюминия.Как видите, у каждого из упомянутых материалов есть определенные плюсы и минусы, но утверждать, что какой-то из них лучше, было бы некорректно.

Аварийный режим

Стоит отметить высокую надежность системы. И даже если будут неисправности главного тормозного цилиндра (ВАЗ — не исключение), автомобиль исправно затормозит. Это обеспечивает второй аварийный контур. Если произошла утечка в первом, поршень переместится в цилиндре до соприкосновения со вторым. А далее он начнет перемещаться, обеспечивая исправную работу тормозных механизмов. Но если наблюдаются утечки во втором контуре, работа механизма будет немного отличаться. Первый поршень будет толкать собой второй, пока он не упрется в верхнюю часть металлического корпуса. Далее уровень давления в первом контуре возрастает и автомобиль начинает тормозить. И несмотря на то что система работает в аварийном режиме, машина успеет затормозить в случае необходимости.

При утечке во втором контуре работа главного тормозного цилиндра происходит иначе. Первый поршень выталкивает второй, после чего он двигается до верхней части металлического корпуса. Уровень давления в первом контуре растет. Автомобиль начинает тормозить. Разумеется, имея такие неисправности главного тормозного цилиндра, эксплуатировать автомобиль без ремонта просто опасно. Но доехать до ближайшего гаража или СТО – возможно.

Возможные неисправности

В процессе эксплуатации главный тормозной цилиндр, как и все механизмы автомобиля, приходит в негодность, что влечет за собой ремонт либо замену деталей. В основном причиной может стать неравномерное распределение тормозной жидкости внутри конструкции. Диагностику неисправностей проводят сначала, используя внешний осмотр: проверяют наличие дефектов и протечки тормозной жидкости. Затем проверяют работоспособность узла: при обычном надавливании штока заеданий и проваливания не должно быть.

Рабочий тормозной цилиндр, как правило, при долгом использовании подвергается износу, а также поражается ржавчиной с внутренней стороны. Это – следствие попадания посторонних веществ (воды, кислорода) в тормозную жидкость. Существуют и такие нюансы, как: изнашивание уплотнительной манжеты и пружин возврата, их задирания, также ветхость зеркала устройства. Такие нарушения требуют обязательного ремонта либо замены.

Среди других факторов, по которым колесный тормозной цилиндр ломается, выделяют разгерметизацию его. Выявляется это при внешнем осмотре: остается характерный след и присутствует сильный запах, уровень жидкости будет быстро понижаться. Колесный тормозной цилиндр, в котором набухли уплотнительные чехлы снаружи, свидетельствует о негодности и внутренних уплотнителей.

Устройство блока цилиндров

Сами цилиндры вырезаются в блоке при помощи токарного станка.

Они должны быть гладкими и устойчивы к износу и высокой температуре. Гладкость придается при помощи процедуры хомингования, прочность – при помощи термообработки металла.

На двигателях старого образца цилиндры «гильзовались» – внутрь просверленного отверстия цилиндра вставлялась гильза, внутри которой поршень совершал возвратно-поступательные движения.

На современных автомобилях цилиндры «гильзуют» только в критических случаях капитального ремонта ДВС.

Проблемы с блоком связаны в основном со стачиванием стенок цилиндров в процессе эксплуатация двигателя.


Чтобы избежать повышенного износа стенок цилиндра, а также деталей цилиндропоршневой группы, необходимо регулярно менять смазочные и фильтрующие материалы.

При определении износа цилиндра используется термин «выработка на цилиндре».

Она измеряется специальным прибором – нутрометром, которые могут быть…

Если выработка превышает предельно допустимое значение, то блок цилиндров отправляют на расточку до следующего ремонтного размера поршней.

Если цилиндры изношены настолько, что расточка не поможет, то их загильзовывают.

Однако к этому методу прибегают редко, и блок полностью заменяют на новый.

После расточки блока обязательно уточните у токаря, под какой размер поршней расточены цилиндры (если вы сами ему об этом не сказали), чтобы приобрести поршни нужного ремонтного размера.

В противном случае блок вам долго не прослужит, и через пару тысяч километров пробега вы вновь вернете его на токарную обработку.

Помните, что при ремонте блока ошибка в 0,1 мм может оказаться фатальной. Поэтому заранее запаситесь терпением и необходимым инструментом

Особенно важно иметь под рукой микрометр

Хонингование

Ранее мы упомянули о такой процедуре, как хонинговка. Эта операция призвана уменьшить шероховатость стенок цилиндров. Благодаря хонингованию улучшается приработка поршневых колец и увеличивается ресурс отремонтированного двигателя.

Производится данный процесс в несколько этапов:

  • Черновая обработка цилиндров. В данном случае мастер использует крупный абразив.
  • Финишная обработка. В ходе операции используется мелкозернистый абразив, что дает возможность получить высокую точность обработки. В качестве абразива применяются керамические или алмазные бруски. Последние отличаются высокой надежностью и долговечностью. Поэтому обработка керамическими брусками уходит в прошлое.
  • Мойка двигателя. В ходе этого этапа удаляются остатки полировочной пасты и металлическая стружка. Не заржавеет ли металл? Все элементы ДВС выполнены из высокостойких к коррозии сплавов.
  • Финишная чистка. Используется не всеми мастерами, но позволяет удалить старые впадины и углы, что образовались в процессе хонингования. Так достигается высокая гладкость поверхности цилиндров.

Исполнения рубашки охлаждения

При переходе от блоков цилиндров из серого чугуна к блокам из алюминия стремились ранее к тем же конструктивным размерам при исполнении из алюминия, которые уже существовали в исполнении из серого чугуна. По этой причине глубина рубашки охлаждения (размер «X»), окружающей цилиндр, соответствовала у первых алюминиевых блоков вначале только до 95% длины отверстий цилиндров (изобр. 3).

Благодаря хорошей теплопроводности алюминия как рабочего материала глубина рубашки охлаждения (размер «X») смог быть выгодно уменьшен до величины от 35 до 65 % (изобр. 4). Благодаря этому был уменьшен не только объём воды, и, тем самым, вес двигателя, но и также был достигнут более быстрый нагрев воды для охлаждения. Благодаря укороченному, сберегающему мотор времени нагрева сокращается также время нагрева катализатора, что особенно благоприятно влияет на выделение вредных веществ.

В производственно-техническом отношении уменьшенные глубины рубашки охлаждения также принесли преимущества. Чем короче стальные литейные стержни для рубашки охлаждения, тем меньше тепла воспринимают они в процессе литья. Это сказывается как в большей стойкости формы, так и в увеличении производительности, благодаря уменьшению такта выпуска.

Изображение 3

Изображение 4

1,6 TU5JP4

Двигатель серии TU5JP4 был выпущен еще в конце 1999 года. В течение десяти лет он использовался в качестве основного агрегата для популярных автомобилей Peugeot и Citroen.

В 2009 году модель была заменена более современными аналогами, такими как EP6. При этом модель TU5JP4 объемом 1,6 литра продолжает пользоваться популярностью из-за бескомпромиссной надежности и невысокого расхода топлива. В 2012 году мотор получил новое название – EC5, и стала устанавливаться на бюджетные авто Citroen C5 и Peugeot 301.


Агрегат выделяется простой конструкцией с консервативной конфигурацией. В нем отсутствуют фазовращатели, но есть 16 клапанов (раньше выпускались 8-клапанные варианты).

Особые «примочки» у мотора не предусмотрены. Коллектор подачи топлива выглядит обычно, дроссель электронный, а регулировка нагрузок на двигатель измеряется с помощью датчика абсолютного давления, который комбинируется с температурным датчиком.

По заявлениям автоэкспертов, TU5JP4 способен преодолеть до 500 000 км пути без особых поломок и проблем. Вероятность возникновения сбоев возрастает при попытках сэкономить на обслуживании.

На примере Peugeot 307 2007 модельного года с механической коробкой передач, TU5JP4 1.6 имеет расход бензина 5,8 литра на 100 езды по трассе, и около 7,4 литра – в смешанных условиях эксплуатации.

Устройство блока цилиндров

Блок цилиндров двигателя должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечение соосности всех постелей, а также соблюдение равного диаметра постелей. Также существуют блоки, в которых эти требования не соблюдаются, но это только специальные и экспериментальные конструкции.

Как мы заметили ранее, блок цилиндров является основой для других агрегатов. Его основные детали следующие:

  • Цилиндр двигателя. Чем они больше, чем мощнее мотор. Объем суммируется и конечная цифра озвучивается в характеристиках автомобиля. Главной деталью цилиндров являются гильзы, которые бывают двух типов. Первый тип используется только в алюминиевых блоках – это впрессованные непосредственно в блок цилиндров гильзы. Второй тип – съемные гильзы. Они бывают «сухие» и «мокрые».
  • Головка блока. Состоит из мест для крепления ремня ГРМ, камеры сгорания, отверстий для свечей, впускных и выпускных каналов, а также рубашки охлаждения и каналов смазки. Крепится головка сверху самого блока цилиндров. Но если другие агрегаты в автомобиле крепят просто «на глаз», то есть до того момента когда болт не повернуть, то здесь болты затягивают с помощью динамометрического ключа. У каждого автомобиля свои параметры и схемы для затяжки, которые нельзя нарушать.
  • Картер. Во всех двигателях внутреннего сгорания картеры можно назвать именно частью блока, а не навесным агрегатом. Представляет собой корпус для кривошипно-шатунного механизма. Крепят картера снизу блока цилиндров, для защиты закрывают специальные поддоном.

Какими бы надежными ни были двигатели внутреннего сгорания, рано или поздно их ресурс подходит к концу. Особенно это касается ДВС старых автомобилей ВАЗ. Гильзовка блока цилиндров — одна из частых операций, которая производится в ходе капитального ремонта двигателя. В чему суть данной технологии, что она дает и как делается? Обо всем этом читайте далее в нашей статье.

ALUSIL®-paбочие поверхности цилиндров

При методе ALUSIL весь блок цилиндров состоит из заэвтектического алюминиево-кремниевого сплава. Для такого заэвтектического сплава характерно повышенное содержание кремния; у наиболее часто применяемого ALUSIL- сплава (AISi17Cu4Mg) содержание кремния — 17%.

В противоположность заэвтектическому сплаву, эвтектический алюминиево-кремниевый сплав содержит только 12-13 % кремния. При такой доле кремния степень насыщения алюминия достигнута. Более высокая доля кремния приводит к тому, что при застывании расплава образуются первичные кристаллы кремния. Это означает, что та часть кремния, которая из-за насыщения алюминия кремнием не может войти в соединение с алюминием,выкристаллизовывается и откладывается среди (насыщенного) алюминиево-кремниевого сплава (эвтектика). Для облегчения выкристаллизования кремния в расплав добавляется небольшое количество фосфора. Кристаллы кремния растут вокруг гетерогенного алюминиево-фосфидного зародыша. Величина кристаллов кремния находится в пределах от 20 до 70 |jm. Данные первичные кристаллы кремния, соответствующим образом обработанные и раскрытые, без дополнительного армирования, образуют устойчивую к износу внутреннюю поверхность цилиндра для поршня и поршневых колец. Изображение 1: речь идёт о съёмке прозрачной плёнкой1 — здесь показана с увеличением окончательно обработанная АШЗИ-рабочая поверхность цилиндра (механическое шлифование для раскрытия). Отчётливо видны раскрытые кристаллы, выпукло лежащие в кристаллической решётке алюминия. Кристаллы кремния вырастают тем больше, чем дольше длится процесс застывания. Благодаря различной скорости охлаждения в блоке цилиндров в нижней части цилиндров образуются несколько большие кристаллы кремния, чем в верхней части, которая, в силу конструкционных особенностей, быстрее охлаждается. На изображении 2 показана трёхмерная картина шероховатости одной окончательно обработанной .

Изображение 1

Изображение 2

0axfilm — тонкая прозрачная плёнка для прямой съёмки структур поверхностей.

На изображении 3 представлены различия строения между доэвтектическим, эвтектическим и заэвтектическим алюминиево-кремниевыми сплавами

Из-за гомогенного распределения первичного кремния во всей отливке получаются в целом худшие свойства обрабатываемости со снятием стружки и меньшая стойкость инструментов, чем у стандартных алюминиевых сплавов. Меньшая скорость резания увеличивает к тому же время обработки, что негативно влияет на производственный такт выпуска.

Данная проблема при обработке может быть решена применением режущих инструментов (PKD), оснащённых алмазами. Только для изготовления отверстий в цельном материале и при нарезании резьбы не имеется инструментов, оснащённых алмазами.

Обработка рабочих поверхностей цилиндров подробно описана, начиная от главы 3.3 под названием «Обработка алюминиевых рабочих поверхностей цилиндров».

Изображения 3

а) эвтектический

б) доэвтектический с зернистой структурой

в) доэвтектический с улучшенной структурой

г) заэвтектический

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.


С этим читают