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制造活塞環(huán)材料的基本要求有哪些?

提問者:網(wǎng)友 2018-08-15
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 鋁合金活塞   鋁合金的突出優(yōu)點(diǎn)是密度小,可大大減少活塞的質(zhì)量及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力,因此鋁合金活塞常常應(yīng)用于中、小缸徑的中、高速內(nèi)燃機(jī)上,尤其以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中居多。在同樣強(qiáng)度的情況下,它比鋼鐵材料輕許多。因此,采用鋁合金制作的活塞工作過程中產(chǎn)生的慣性小,對(duì)高速內(nèi)燃機(jī)的減振和降低內(nèi)燃機(jī)的比質(zhì)量有著重要的意義。此外,質(zhì)量較低的鋁合金活塞運(yùn)動(dòng)時(shí),對(duì)缸壁的側(cè)壓力和沖擊力也較小,這樣可以減小活塞組與缸壁以及活塞銷的摩擦力,并降低它們的磨損量。鋁合金的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)熱性好,工作時(shí),活塞表面溫度比鑄鐵的低,而且活塞頂部的積炭也較少。迄今曾經(jīng)使用過的鋁活塞材料大致有4類:Al-Cu-Ni-Mg系、A1-Cu-Si系、共晶型A1-Si-Cu-Mg系及過共晶型AI-Si-Cu-Mg系,前兩類由于存在線膨脹系數(shù)大、比重大、體積不穩(wěn)定的缺點(diǎn)早已被淘汰,目前國(guó)內(nèi)使用的鋁活塞材料主要是共晶型鋁硅合金,如ZLi08(ZAlSil2Cu2Mg)、ZLl09(ZAlSil2Cul MglNil)。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提高,共晶型鋁硅合金已越來越難以達(dá)到使用性能要求,在汽油機(jī)和天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)中,過共晶鋁硅合金的使用越來越多。過共晶型鋁硅合金含硅量高達(dá)17%~26%,合金比重減小,線膨脹系數(shù)降低,抗磨性及體積穩(wěn)定性相應(yīng)提高,是較理想的活塞材料。國(guó)外已將此材料廣泛用于活塞生產(chǎn),隨著高功率及增壓內(nèi)燃機(jī)的出現(xiàn),國(guó)內(nèi)也有少數(shù)單位開始應(yīng)用。   但過共晶鋁硅合金也有不足之處,未經(jīng)過變質(zhì)處理的過共晶鋁硅合金中存在粗大塊狀初晶硅和粗大長(zhǎng)針狀共晶硅組織,使基體嚴(yán)重割裂,惡化機(jī)械性能,同時(shí)切削加工性能也很差,這也是過去這種合金應(yīng)用受到限制的主要原因。解決這一問題的關(guān)鍵在于如何對(duì)合金進(jìn)行變質(zhì)細(xì)化處理,這是近年來人們研究這類材料的重點(diǎn)。另一不足之處是降低了活塞的導(dǎo)熱率,這對(duì)于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)影響更大。不過通過適當(dāng)?shù)臒崽幚砜梢缘玫礁纳?,但熱處理?huì)增加活塞的成本。   2.2 鑄鐵活塞   現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)尤其是柴油機(jī),為了大幅度地提高其熱效率,增壓程度不斷地提高,這使得氣缸內(nèi)部的熱負(fù)荷明顯增大。這使鋁合金活塞本身所固有的熱強(qiáng)度不高、線膨脹系數(shù)較大的缺點(diǎn)越來越嚴(yán)重,鋁合金活塞在柴油機(jī)上的使用范圍受到明顯的限制。為此,在一些大負(fù)荷的柴油機(jī)上,開始采用熱強(qiáng)度和耐磨性較高而線膨脹系數(shù)較低的鑄鐵活塞。鑄鐵的密度約為鋁合金的3倍。    鑄鋼活塞   鑄鋼的機(jī)械強(qiáng)度高,耐熱性、耐蝕性以及耐磨性均優(yōu)于
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