Конструкционные материалы применяемые в автомобилестроении

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 и алюминиевые сплавы.  

4.Технологические  свойства материала детали 
 

Блок цилиндров  является основной частью конструкции  двигателя и отливается обычно из чугуна или алюминиевого сплава. В  блоке циллиндров выполнены каналы для смазки и охлаждения. В картере блока цилиндров выполнены постели для крепления коленчато-го вала. Цилиндр двигателя предназначены для направления возвратно-поступательного движения поршня, восприятия энергии, выделяющейся при сгорании топлива, восприятия и отвода тепла от камеры сгорания к охлаждающей жидкости, а так же для крепления ко-ленчатого вала. 
Блок цилиндров дизельного двигателя выполняется из чугуна. Данное обстоятельство 
обуславливается воздействием на блок цилиндров более высоких нагрузок, чем при ра-боте бензинового двигателя. Другими словами чугун – более прочный, чем алюминий ма-териал. Алюминиевый сплав – идеальный материал для изготовления блоков цилиндров бензиновых двигателей. С целью увеличения прочности конструкции, блоки цилиндров укрепляются рёбрами жёсткости. 
На блоке цилиндров располагается идентификационный код двигателя. Обычно код на- 
бивается на специально отшлифованный участок, расположенный вверху на правом тор-це блока цилиндров. 
 
Зеркало цилиндра. 
 
Зеркало цилиндра находится в постоянном контакте с поршнем и смазывается моторным маслом, которое разбрызгивается вращающимися элементами кривошипно-шатунного механизма. Высокие технологические свойства металла и качество его обра-ботки обуславливают необходимое сопротивление поверхности зеркала цилиндра таким неблагоприятным воздействиям как: 
 
1. Трение с элементами поршня (вызывает механический износ). 
 
2. Высокая температура (вызывает выжигание и коррозию металла) 
В том случае, если блок цилиндров изготавливается из алюминиевого сплава, зеркало цилиндра выполняется в специальной чугунной вставке (гильзе). 
 
Рубашка охлаждения. 
 
Рубашка охлаждения предназначена для отвода тепла от стенок цилиндров и от головки двигателя. Целью применения водяной система охлаждения двигателя является не толь-ко отвод тепла от стенок цилиндров, но и поддержание расчетной рабочей температуры. На современных автомобилях рубашкой охлаждения оборудуется так же впускной коллектора. 
 
 

5. Способы ремонта  детали.

Ремонт  производится либо расточкой под ремонтные размеры ,либо заменой гильз блока 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. 
 

Раздел 3. Цветные металлы  и сплавы. АЛ13.

АЛ13- Алюминиевый  литейный сплав

Механические  свойства при Т=20 °С материала АЛ13

 

 

Физические  свойства материала  АЛ13

Литейно-технологические свойства материала АЛ13

 

 

Химический  состав в % материала  АЛ13

Примечание: Al - основа; процентное содержание Al дано приблизительно 

2. Область применения  материала в автомобилестроении.

АЛ13 применяется  для для изготовления фасонных отливок; сплав коррозионно-стойкий, а так  же изготавливают головки блоков цилиндров и поршня для гоночных автомобилей.

3. Условия работы выбранной детали, изменение ее эксплуатационных характеристик под влиянием испытываемых нагрузок и воздействий.

Алюминий - наиболее распространенный материал благодаря  его жесткости. Поэтому из него делают главные элементы двигателя, например, головки цилиндров, блок цилиндров, поршни. Многие из этих компонентов производятся из специальных алюминиевых сплавов, например Metal Matrix Composite (MMC), который только начал появляться в Формуле-1. Дополнительным плюсом в использовании алюминия является его высокая теплопроводность. В результате этого тепло, создаваемое внутри двигателя, быстро отводится наружу и эффективно рассеивается.  

Магний легче  алюминия, но его жесткость ниже, так что он используется в таких  частях как оболочки кулачков. Шатуны сделаны из титана. Хотя эти материалы тяжелее алюминия, но гораздо жестче. Из стали (в состав которой входят различные количества никеля и хрома) делают коленчатый вал, поскольку на этот узел воздействует огромная энергия, а значит, требуется высокий уровень прочности. Углеволокно (карбоновое волокно), широко применяемое при изготовлении шасси, в производстве двигателя почти не участвует. Но его все же можно увидеть например в качестве оболочки пружин. Низкий вес и изоляционные свойства керамики представляют широкий интерес для применения, однако недостаточная прочность пока ограничивают ее использование в двигателях Формулы-1. Некоторые производители применяют ее как покрытие впускных клапанов, чтобы предотвратить теплопередачу от выхлопных газов к головкам цилиндра. В некоторых командах из керамики сделаны выхлопные трубы. Сама система выхлопа сделана из инконеля, специального сплава никеля, цинка и хрома, который применяется в авиационных двигателях. Это очень тонкий и легкий металл, но выдерживающий высокие температуры, порядка 800-900 градусов. Он с легкостью выдерживает режимы быстрого нагрева и охлаждения, свойственные работе системы выхлопа болида Формулы-1.

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.  

 

Фотографии  поршней гоночных болидов Formula–1 фирмы Mahle 

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.

В качестве предмета исследования в данной работе были выбраны сплавы на основе Al – Mg – Si, полученные методом высокоскоростной кристаллизации (распыление из перфорированного стакана) в виде гранул. 

4. Технологические  свойства материала  детали.  

Коррозионная  стойкость 
и особенно электропроводность алюминия тем выше, чем он чище, чем меньше в нем 
примесей. 
Температура плавления 
алюминия невысокая, она равна приблизительно 660 C. Однако скрытая теплота 
плавления его очень большая-около 100 кал г, поэтому для расплавления алюминия 
требуется большой расход тепла, чем для расплавления такого же количества, 
например, тугоплавкой меди, у которой 
температура плавления 1083 C, скрытая теплота плавления 43 кал г. 
Для механических свойств алюминия характерна большая 
пластичность и малая прочность. Прокатанный и отожженный алюминий имеет =10 кГ 
мм, а твердость НВ25, =80% и =35%. 
Кристаллическая решетка алюминия представляет собой 
гранецентрированный куб, имеющий при 20 C параметр (размер стороны) 4.04 . 
Аллотропических превращений алюминий не имеет. 
В природе аллюминий находится в виде алюминиевых руд: бокситов, нефелинов, 
алунитов и каолинов. Важнейшей рудой, на которой базируется большая часть 
мировой алюминиевой промышленности, являются бокситы. 

 

5. Способы ремонта  детали.

Ремонт деталей  производится только лишь заменой деталей. 
 

Раздел 4.Пластмасса УПМ 0508. 

1. Химический состав  материала, его  физико-механические  и эксплуатационные  свойства. 

 

УПМ 0508- твердый  полистирол. 

2.Область применения материала в автомобилестроении.  

Стирольные  пластики : полистирол (УПМ-0508, ПСМ-115Н, УПС-825) эти пластмассы мы также часто  встречаем в быту это и одноразовая  посуда и корпусные детали бытовых  приборов , утеплитель в виде вспененного  полистирола (ПСВ-С) применяется в  строительстве, но у полистирола общего назначения есть один недостаток, небольшая прочность. Пластик АБС (АБС 2020-30, АБС 2802, Kumho-750, LG-121) имеет прочность вдвое большую, чем полистирол этот фактор обеспечил широкое применение пластика АБС в товарах народного применения и в качестве конструкционного полимера в машиностроении.