Для людей, які цікавляться тюнінгом, слова ковані поршні, звучать як магічні визначення. І навіть простий автолюбитель чув, що ковані поршні чимось відрізняються від звичайних, литих. І все таки у багатьох залишається питання чим ковані поршні краще?
Насамперед варто зазначити, що звичні нам, литі поршні, на багато дешевше кованих, і тому в основному використовуються у всіх звичайних моторах. Тому якщо машиною користуватися для поїздок на роботу і на дачу, без жодних великих навантажень на двигун, не ганяти з друзями хто перший проїде квартал, то не варто і замислюватися про кованих порушених, при ремонті двигуна.
Зовсім інша справа, якщо автомобіль призначений для вас не тільки для сімейних поїздок, але і для різких стартів на світлофорах і змаганнях хто перший, то в такому випадку можна подумати і про кованих порушених.
При важких режимах двигуна, всі комплектуючі відчувають дуже велике навантаження, особливо поршні. При високих навантаженнях, поршні, які рухаються з дуже великою швидкістю відчувають великі навантаження, причому чим більша вага поршня тим навантаження більше. Ковані в свою чергу, легше ніж литі, тому навантаження на них менші.
Так само при виготовленні литих поршнів, дуже часто бувають маленькі дефекти, які на око визначити не можна, і при звичайних настройках двигуна, з такими дефектами їздити можна, наслідків може і не бути ніяких. Але при збільшенні потужності двигуна, навантаження на поршень істотно збільшується. В такому випадку дрібні дефекти відразу дадуть про себе знати. Але якщо навіть поршень і без дефектів, він дуже швидко прийде в непридатність, тому що він не розрахований на підвищені навантаження.
На спортивних моторах, або на форсованих, більшість параметрів дуже відрізняються від звичайних двигунів. Наприклад температура на днище поршня часто досягає 350 градусів. Для звичайного поршня це велика температура, він може деформуватися. При такій температурі, поршень дуже розширюється, що негативно впливає експлуатацію двигуна. Ковані поршні виготовляють з інших матеріалів, ніж литі. При виготовленні кованих поршнів, іспользивают високо кремнієві сплави, які дають хорошу температуростойкость, маленьке теплове розширення. Відразу виникає питання, чому не можна зробити литі поршні з такого ж матеріалу? Відповідь, дуже простий: при використанні високо кремнієвого складу, при литті виникають процеси, при яких в поршні виникають різні порожнечі, і нерівномірне співвідношення матеріалів сплаві. Це все відбувається через різних швидкостей кристалізації компонентів високо кремнієвого сплаву.
Так, ковані поршні стали дуже популярними, у людей, які хочуть вичавити з двигуна максимум. Ковані поршні, популярних фірм, виготовляють методом "ізотермічного штампування". Ці технології дозволяють при високих температурах (але нижче плавлення метала) ви пресувати поршень з дуже високою якістю і хорошими характеристиками.
Деякі характеристики поршнів, кованих і литих:
Твердість поршнів в одиницях по Бріннелю:
-ковані 130 од
-литі 80-90 од
Термоциклічною стійкість у кованих поршнів перевищує в 6 разів, в порівнянні зі звичайними. При тесті на "нагрів-охолодження", литі здаються вже на цифрі 400 раз, у них починають з'являтися сколи та тріщини. Коли у кованих ця цифра може перевищувати 2500. Якщо судити по вазі, то кований поршень діаметром 79мм на 40 г легше від литого.
Молибденовое покриття, оберігає поршень від температурного перегріву, зменшує механічні втрати (покращує ковзання) і поява подряпин на стінці поршня.
Сучасна технологія може також забезпечити захист деталей двигуна, схильних до термічних навантажень, особливо поршнів, шляхом використання структурного покриття або спеціальних ізолюючих матеріалів. Ці матеріали можуть бути нанесені на поверхні деталей, що додає матеріалами бажані характеристики, якими вони спочатку не володіють. Ці покриття можна розділити на два основні класи: молекулярні тверді покриття і кераміка.
Тверде покриття використовується або зв'язується на молекулярному рівні за допомогою процесу, подібного металізації. Очевидним фактом є те, що ці покриття створюють дуже жорстку поверхню, яка можливо відображає тепло «механічно», тобто молекули високої енергії, що налітають на поверхню, відскакують від неї, не віддаючи більшу частину енергії, як це було б у разі поглинання молекул.
Кераміка добре відома завдяки своїм ізолюючим властивостям. Вона поглинає тепло, але тільки в шарах, близьких до поверхні. Ці «субслоі» матеріалу діють як дуже ефективні ізолятори, «утримуючи» тепло від проникнення в матеріал. Нанесення керамічного складу на верхню частину поршня запобігає поглинання тепла головкою поршня. Тепло, яке не поглинається, утримується в камері згоряння і при цьому збільшується тиск газів в камері згоряння. Це дає додаткове зусилля на поршень, направляючи його вниз, що в свою чергу, забезпечує більшу віддачу потужності. Чисельні динамометричні випробування на багатьох гоночних двигунах, оснащених поршнями з покриттям, показали, що можливе збільшення потужності на 4 - 8%.
Іншою перевагою поршнів з високотемпературним покриттям є те, що у них збільшена надійність матеріалу. Головка поршня з покриттям набагато менш чутлива до високого тепловиділення, пов'язаному з детонацією. При детонації частина поки не запаленої стислій робочої суміші підпалюється через занадто високого тиску або температур перед тим, як утворюється нормальний фронт полум'я від суміші. При цьому утворюються області з високою температурою в обсязі камери згоряння. Так як жорсткість алюмінію швидко зменшується при зростанні температури, особливо вище 120 ° С, верхня площина поршня може зруйнуватися за кілька секунд, якщо дати детонації тривати. Однак, изолирующее покриття на голівці поршня в деяких умовах запобігає пошкодження при впливі детонації протягом 20 - 30 хв!
Жорсткість поршня з покриттям постійно збільшується завдяки зниженій робочій температурі. Це разом з тим фактом, що верхнє компресійне кільце може розташовуватися ближче до вершини поршня, забезпечує краще ущільнення в циліндрі і переваги поршнів з покриттям стають більш виразними.
Термостійкі покриття можуть бути успішно використані на будь-якому типі двигунів: звичайному форсованому або гоночному. Однак, ви повинні вирішити, чи буде використання покриттів економічно вигідно в вашому конкретному випадку. Для потужних гоночних двигунів практично всі, що обіцяє приріст потужності, зазвичай вважається «вигідним», але для двигунів, використовуваних для повсякденного користування, економія коштів відіграє важливу роль. Досвід підказує, що використання термостійких покриттів на форсованих двигунах виправдано на агрегатах високу вартість, тоді як конструктор часто керується фінансовими міркуваннями, ніж невеликим збільшенням характеристик двигуна.