Tema STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR

COMPONENTELE PISTOANELOR SI DEFINIREA ACESTORA

Deoarece trebuie sa fie destul de usor pistonul este gol in interior. In componenta unui piston intra.

capul pistonului

mantaua pistonului

Capul pistonului .Este o piesa usoara, turnata ce executa o miscare de du-te- vino in lungul cilindrului, avand rolulul de a transmite prin intermediul bielei la arborele cotit, forta rezultata din presiunea gazelor. In acest scop, pistonul are o constructie rezistenta, pentru a prelua eforturile, asigurand in acelasi timp etansietatea intre el si peretii cilindrului, prin intermediul segmentiilor.

rtea care impreuna cu chiulasa formeazacamera de ardere a combustibilului si care preia fortele rezultate din presiunea gaselor. Partea interioara a capului pistonului poate fi plana usor bombata sau concave influentand direct procesul de ardere. Partea interioara a capului pistonului este numita fundul pistonului. In capul pistonului sunt executate canalele pentru segmentii de etansare, care au rolul de a asigura etansietatea si a transmite caldura peretilor cilindrului.

Mantaua- pistonului cuprinde gaurile si umerii pentru bolt avand rolul de ghidare a pistonului in miscarea sa de uniformizare a presiunilor pe peretii cilindrului.

In vederea maririi rezistentei si favorizarii evacuarii caldurii, pistonul este prevazut in interior cu o serie de nervure.

La unele constructii in scpul preluarii dilatarilor pistoanele au niste taieturi- fante.

Una din conditiile de baza impuse pistoanelor este aceea ca la acelasi motor greutatea lor sa fie egala pentru a nu da nastere la forte de inertie diferite ce duc la dezechilibrarea motorului vibratii si reziduri premature.

Pistonul lucreaza in conditii foarte grele( viteza de deplasarte mare, acceleratii mari si forte de inertie mari, temperature ridicata si variabila), in care realizarea ungerii lichide este dificila

MATERII PRIME SI MATERIALE FOLOSITE LA CONSTRUCTIA PISTOANELOR

. Aluminiul nu indeplineste decat conditia de greutate si buna transmitere a caldurii, iar prin alierea cu alte metale indeplineste si celelalte calitati de rezistenta. Materialele din care se executa pistoanele trebuie sa indeplineasca conditii deosebite de calitate care uneori sunt contradictorii. Astfel materialul pentru pistoane trebuie sa aiba:

o rezistenta mecanica mare, necesar preluarii eforturilor la care este supus dar in acelas timp o greutate specifica redusa pentru a nu dezvolta forte de inertie mari greu de echilibvrat

caracteristicii mecanice bune si la temperature ridicate si coefficient de dilatare cat mai mic dar in acelasi timp o buna conductibilitate termica in vederea racirii.

rezistenta la uzura mare, prelucrabilitate mecanica buna si proprietate de a se turna usor.

Pistoanele se toarna din fonta sau din aliaje de aluminiu

aliajele de Aluminiu pentru pistoane se impart in doua grupe :

-alije pe baza de siliciu, grupa-Aluminiu-Siliciu-Cupru  Pistoanele se toarna din fonta sau aliaje de aluminiu. Aluminiul nu indeplineste decat conditia de greutate si buna transmitere a caldurii iar prin alierea cu alte metale indeplineste si celelalte calitati de rezistenta.

Fata de conditiile de functionare ale pistonului aliajele de aluminiu sunt cele mai satisfacatoare. Aceste aliaje in comparative cu fonta prezinta avantajul ca au o conductivitate termica mai ridicata, densitatea mai mica, proprietati antifrictiune superioare si uzinare mai usoara. Totusi prezinta dezavantajul ca rezistenta mecanica este mai redusa, coeficientul de dilatare este mai ridicat si costul mai mare pistoanele din fonta au o aplicabilitate limitata la motoarele in doi timpi unde prin actiunea fortelor de inertie reduce efortul fortelor presiuni gazelor.

Aliajele de aluminiu pentru pistoane reprezinta o combinare judicioasa a elementelor de aliere principale: Siliciu, Cupru , Magneziu, Nichel cu elemente de aliere secundare: Fier, Zinc, Titan si Mangan. In vederea obtinerii unui material care sa satisfaca in cele mai bune conditii dezideratele impuse.

Siliciul, Cuprul si Magneziul maresc rezistenta la tractiune a aliajului si reduce alungirea, iar Nichelul mareste rezistenta la temperature. Fierul formeaza cu Alumuniul cristale dure rezistente la usura, iar titanul determina o cristlizare fina a aliajului.Manganul si Zincul apar ca impuritati.

Dupa continutul elementului de aliere de baza -Magneziu-Nichel-(Silumin) si aliaje pe baza de Cupru: Alminiu-Cupru-Nichel-Magneziu-aliaje Y. Dintre aliajele pe baza de Siliciu se utilizeaza aliajele EUTECTICE si HIPEREUTECTICE.

Aliajele pe baza de Siliciu poseda coefficient de dilatare termica redus, care se micsoreaza pe masura cresterii continutului de Siliciu. Aliajele HIPEREUTECTICE corespund cel mai bine cerintei de a avea un coeficient de diatare cat mai apropiat de cel al cilindrului. Datorita acestui fapt jocurile la rece pot fi mai mici, din care cauza uzurile, in deosebi a segmentilor si a canalelor vor fi mai reduse. Majoritatea constructorilor utilizeaza aliaje EUTECTICE datortita dilatarii reduse a acestora mai ales pentru calitatilor lor bune de fretare si uzura: totodata sunt mai putin sensibile la formarea fisurilor.

Aliajele HIPEREUTECTICE sunt mai dificile la turnare, iar pentru a reduce pericolul de fisurare la turnare se adauga Sodiul ca modificator de asemenea acestea rezista mai putin la oboseala termica. Rezistenta mecanica mai scazuta a aliajelor pe baza de Siliciu la temperature ridicate conduce la sectiuni mai mari, deci, la pistoane mai grele.Totusi marirea sectiuni este compensate de densitatea mica a acestor aliaje.Datorita proprietatilor lor aliajele EUTECTICE sunt alije standard pentru executarea pistoanelor de diferite tipuri.

Alijele pe baza de Cupru au coeficientul de dilatare cel mai mare, din care cauza pistoanele se prevad cu jocuri marite, ceeace favorizeaza intensificarea uzurior grupului piston-segment-cilindru. De asemenea aceste aliaje se caracterizeaza printr-o fluiditate mica si tendinta de a forma fisuri la cald.

Datorita proprietatilor mecanice ridicate aliajele pe baza de Cupru se utilizeaza pentru executia pistoanelor puternic solicitate termic.

III

PROCEDEE DE PRELUCRARE SI CONSTRUCTIE

Semifabricatele din Aluminiu pentru pistoane se obtin prin turnare in cochila sau prin matritare. Unele incercari se refera la obtinerea semifabricatelor prin sintetizare. Semifabricatele turnate se obtin prin turnare, prin cadere libera sau la masini pentru turnare sub presiune in cochila cu mai multe miezuri.

Turnarea in cochila este procedeul cel mai raspandit deoarece se asigura o structura cu granulatie fina si caracteristici mecanice ridicate. Precizia semifabricatelr este mai inalta, calitatea suprafetelor este mai buna, ceeace determina micsorarea adaosurilor pentru prelucrarea mecanica si cresterea coeficientului de utilizare a metalului. Procedeul permite turnarea pistoanelort cu forma calotei complicate- cazul motoarelor cu injectie directa. Pentru micsorarea uzurilor la pistoane puternic incarcate termic se poate turna un inel din fonta cenusie sau aliata pentru primul segment.

Matritarea pistoanelor din aliaje de aluminiu asigura rezistenta mai mare semifabricatelor fata de cele turnate, insa la un cost mai ridicat. Pentru matritare se folosesc lingouri mici turnate in lingotiere racite cu apa, ceeace asigura o structura fina si orientate. Matritarea se aplica la motoarele fortate pentru autocamioane, motoare pentru sport si curse si uneori la motoare de autoturisme de clasa superioara.

Obtinerea pistoanelor prin sintetizare di pulberi metalice asigura un semifabricat de calitate la care se aplica un numar minim de prelucrari mecanice. Se folosesc in acest scop aliaje HIPEREUTECTICE de continut ridicat de siliciu.

TRATAMENTE APLICATE PISTOANELOR

Pistoanele din aliaje dinAluminiu sunt supuse unor tratamente termice in vederea maririi rezistentei la tractiune si oboseala a elasticitatii si duritati. De asemenea se previne modificarea dimensiunilor care sar produce la incalzirea pistonului pana la temperature de lucru.

Tratamentul termic al pistoanelor consta in calire urmat de imbatranire artificiala. Prin calire se obtine dizolvarea elementului de aliere in solutie solide. Imbatranirea are scopul de a realize o precipitare fina a unor compusi chimici care conduce la imbunatatirea caracteristicilor mecanice. In acelasi timp prin imbatranire se reduce tensiunile care apar in timpul turnarii datorita sectiunilor neuniforme ale pistonului. In unele cazuri pentru pistuanele turnate in cochila se renunta la tratamentul termic de calire.

Temperature si durata incalzirii pentru tratamentul termic variaza in functie de tipul aliajului.

Tratamentul termic se aplica in naintea prelucrarii mecanice pentru a evita modificari de volum dupa finisare.

Pentru imbunatatirea rezistentei la uzura in conditii termice de functionare (rodaj ,porniri la rece, insuficienta ungerii,) se aplica pistoanelor acoperiri de protectie, in acelasi timp acester acoperiri au rolul sa inlocuiasca pentru scurt timp lipsa uleiului in cazul unei frecari uscate. Pentru pistoane de aluminiu ca acoperiri de protectie se aplica: grafitarea cositorirea sau plumbuirea , oxidarea electrica sau chimica a suprafetei de fretare.

Grafitarea consta in depunerea pe suprafata exterioara a pistonului a unui strat de grafit rugos si adherent, in grosime de 8-15 microni/metro. Stratul de grafit se obtine prin introducerea pistoanelor intr-o solutie de grafit colloidal in suspensie, intr-o solutie de alcool metilic, acetate de metal si nitroceluloza. Calitatile antifrictiune ale suprafetelo sunt superioare celor obtinute prin cositorire sau plumbuire.

Cositorirea (plumbuirea) se obtine prin galvanizare grosimea stratului depus fiind de 5-30 microni/metro. Prin cositorire se scurteaza perioadele de rodaj deoarece metalul de acoperire curge in locurire cu presiune de contact inalta si corecteaza micile variatii ale suprafetei si formei pistonului.Prin acest procedeu se maresc proprietatile antifrictiune si rezistenta la atacuri chimice

Oxidarea electrolitica (eloxarea) si oxidarea chimica sunt procedee prin care pe suprafata pistonului se obtine un strat de 10-30 microni/metru, care poate retine uleiul marind rezistenta la uzura. Procedeul este limitat deoarece stratul de la suprafata se poate desprinde in care caz lucreaza ca un abraziv. Prin oxidare chimica se obtine un strat mai dur si mai adherent.

Tema de casa la

STIINTA SI INGINERIA MATERIALELOR