Ковани бутала (2)
За много производители на стандартни двигатели кованите бутала са първите части, които заменят стандартните бутала. А кованите бутала, поради по-голямата си здравина от конвенционалните бутала, позволяват да бъдат олекотени още повече - с цяла четвърт. В тази статия ще разгледаме защо кованите бутала имат редица предимства пред конвенционалните ляти, как се различават и трябва ли да се монтират на обикновени серийни двигатели или само на принудителни спортни?
И ако в началото при нискооборотни двигатели чугунените бутала не работеха зле, то по-късно, когато мощността на двигателя започна да се увеличава чрез увеличаване на скоростта, чугунените бутала се оказаха неподходящи поради теглото си. Тъй като теглото им, по време на възвратно-постъпателното движение на частите, значително увеличи натоварването върху опорните части, а именно: щифт, свързващ прът, колянов вал. И за да се укрепят тези части, техните размери и следователно тяхната маса трябваше да бъдат увеличени - това объркваше еволюцията на успешното развитие на двигателите.
Както много хора знаят, чугунът впоследствие замени много по-лека алуминиева сплав, което частично премахна проблема с теглото, но механичните свойства и здравината на алуминиевите сплави оставят много да се желаят и инженерите все още търсят начини за втвърдяване на алуминиевите сплави. И един от начините за втвърдяване на алуминиево бутало е изотермично щамповане или по-просто коване. И за да разберете защо кованото бутало е по-хладно от лятото, помислете за производствения процес на конвенционалните ляти и след това ковани бутала.
Производство на конвенционални ляти бутала.
Тази проста технология за производство на алуминиеви бутала е разработена повече от едно десетилетие и повечето бутала все още правят това и такива бутала са известнивсеки. Въпреки че съвременното леене в матрица все още се различава от леенето на брадва на първобитния човек, поне по това, че металът се подава в матрицата под налягане. Така се отливат съвременните алуминиеви мотоциклетни рамки, но далеч не всички фирми отливат бутала по този начин.
Както писах по-горе, модерното леене под налягане, така нареченото "течно щамповане" ви позволява да получите малко по-добра структура на отлятия метал, но тази технология все още не премахва напълно слабостите на отливките. Освен това не всички бутала са направени с течно щамповане.
И за да укрепят по някакъв начин отливките, инженерите добавят усилващи елементи към дизайна си - например правят дъното на буталото по-дебело, а стените също, а главите под пръста са по-масивни. Разбира се, всички тези подсилвания добавят тегло и в крайна сметка се оказва, че по-старото и издръжливо чугунено бутало не губи много от теглото на алуминиевото бутало - около 10 - 15 процента.
И това повдига въпроса - струваше ли си играта свещта? Да, заслужаваше си, тъй като алуминиевата сплав има още едно добро предимство - алуминиевите сплави отвеждат топлината три пъти по-добре от чугуна. И това свойство е незаменимо в съвременните (горещи) двигатели с високо съотношение на компресия.
Естествено, ако вашият мотоциклет (или кола) е просто средство за бързо придвижване на тялото към работа и обратно, добре, веднъж или два пъти на природата през уикендите, тогава няма смисъл да харчите пари за подмяна на стандартно лято бутало (или бутала) с ковано. В края на краищата, леките ковани бутала са незаменими за високооборотни двигатели и в допълнение към инсталирането на по-леко ковано бутало, трябва да направите още няколко операции по усилване, да инсталирате спортен разпределителен вал и т.н. (добре, поне както е описано тук).
Но трябва да запомнитече животът на форсирания двигател, макар и светъл, е много по-кратък от този на обикновен фабричен двигател. И усилването е добро за спортни събития или за вашия втори мотоциклет (или кола), с който искате да излезете на пистата през уикендите.
Технология за производство на ковано бутало.
Структурата на метала е напълно различна, ако се укрепи още преди обработката. За втвърдяване те действат по следния начин: от излята голяма заготовка с диаметър около 500 mm се отстранява горният (най-хлабав) слой метал с дебелина 15–20 mm. След това „по-тънкият“ детайл се влачи (разтяга) през специално устройство с отвори (матрици), докато детайлът стане 10 пъти по-тънък! Естествено, след такава силна компресия няма следа от кухини в структурата на отлятия материал.
Етапи на формиране на ковано бутало a - заготовка, изрязана от прът, преминал през матрица, b - поансон, който оформя вътрешния контур на буталото, c - бутална заготовка, излязла изпод пресата, d - същата след обработка на горния слой метал на металообработваща машина, e - бутало след окончателна обработка на особено прецизна машина.
Освен това парче прът се отрязва от детайла, който е „изтънял“ повече от 10 пъти, което съответства на определена маса на детайла на бъдещото бутало, и това парче прът се поставя в матрица, в която се нагрява до 485 градуса (минус или плюс 1 градус, но не повече). След като заготовката (парче прът) се постави в матрицата и се нагрее, поансонът започва да го натиска със сила от 250 тона!, изстисквайки вътрешния контур в буталото (този поансон по своята форма точно повтаря вътрешните контури на буталото).
След такава глобална компресия вътрешната структура на алуминиевата сплав вече е втвърдена.на молекулярно ниво, като се получава напълно нов материал по отношение на неговите механични свойства. Освен това буталото се обработва по същия начин като конвенционалното лято бутало.
И въпреки че тази технология е няколко пъти по-скъпа от обикновената (затова кованото бутало е няколко пъти по-скъпо от обичайното лято), въпреки това, както показаха тестовете, алуминиевото бутало, получено по метода на изтегляне, издържа на силата на счупване с 40% повече, силата на огъване с 30% повече, а термичната стабилност се увеличава до пет пъти! Твърдостта на Бринел на ковано бутало достига 130 единици (за лятото едва достига 90). И с всичко това, ковано бутало със същата форма като лято бутало също е по-леко с около 10%.
От горното дори непрофесионалист ще разбере, че кованите бутала ще издържат на най-тежките условия на тежка работа на принудителен двигател и не напразно се използват в автомобилния и моторния спорт.
Има ли смисъл да се монтира ковано бутало в стандартен двигател?
На всеки е ясно, че кованите бутала са задължителни в заредените спортни двигатели. Наистина, с увеличаване на степента на компресия и мощност, натоварването върху групата цилиндър-бутало се увеличава, което означава, че най-малките кухини в лятото бутало ще се заявят доста бързо, лятото бутало просто ще се разпадне. Но не трябва да забравяме, че в допълнение към инсталирането на ковани бутала в принудителен двигател, други части на двигателя (например свързващи пръти) трябва да бъдат монтирани много по-добре и по-здрави от обикновените.
Има ли смисъл да се монтират ковани бутала в обикновен фабричен двигател без модернизация? Да, те го правят, защото такива бутала могат да попречат на двигателя да разруши обикновените ляти бутала, например при случайно зареждане с нискокачествено гориво, което сега е пълно на бензиностанциите и което предизвика детонация. Все пак детонацияв състояние да унищожи лятите бутала само за няколко минути, при шофиране с пълен товар. А кованите бутала ще издържат на детонационни натоварвания в продължение на няколко часа.
И не забравяйте, че термичната стабилност на кованите бутала е пет пъти по-голяма от тази на лятите! А това означава, че кованите бутала също ще издържат на тлеещо запалване пет пъти по-дълго. Лятото бутало може да изгори от запалване в рамките на няколко минути.
Това не означава, че като инсталирате ковани бутала, можете да пренебрегнете детонацията или тлеещото запалване, но все пак границата на безопасност никога не боли, защото можете случайно да заредите гориво с ляво и никой не е застрахован от това.
Трябва също да се отбележи, че термичната стабилност на кованите бутала (пет пъти по-голяма от тази на лятите) ще позволи на буталото да не се задръсти в цилиндъра от прегряване, което често се случва при по-стари двигатели с въздушно охлаждане, които са по-податливи на прегряване.
И практиката показа, че обичайното лято бутало, след излагане на детонация, тлеещо запалване или прегряване, трябваше да бъде сменено, но кованото бутало, което премина такива тестове, остана годно за по-нататъшна работа.
И накрая.
Чуждите ковани бутала струват много пари, защото знаят как да оценят работата си и да броят парите. Кованите бутала могат да бъдат закупени от нас много по-евтино или поръчани от българска фирма. Но трябва да се отбележи, че сега има огромен брой фалшификати на бутала, особено за домашни мотоциклети и автомобили. И тук трябва да внимавате да не попаднете на фалшификат.
Не знам за никого, но се гордея с нашите предприятия, които произвеждат ковани бутала, успех на всички.