Из какого металла сделан двигатель автомобиля?

Из какого металла сделан двигатель автомобиля

Каждый автомобиль имеет свои особенности и требовательность к мощности, поэтому установленный в нем мотор подбирается индивидуально. Определить какой именно металл используется в двигателе, можно при условии его демонтажа и разбора.

Старые моторы, стоящие в гараже или из аварийных авто, сгодятся обычно только для одной цели – сдать ДВС на металлолом. Хотите узнать какой металл в блоке двигателя чтобы представлять прибыль? Давайте разберемся из какого металла делают двигатели автомобиля и какую ценность они из себя представляют.

Из какого металла сделан блок двигателя и цилиндры

В течении нескольких десятков лет моторы изготавливались исключительно из стали, алюминия, чугуна и других сплавов. Сохранявшийся тренд на уменьшение габаритов и массы, с одновременным увеличением мощности, привел к тому что двигатели всё чаще делают с применением пластика. Но в серийном производстве автомобилей самым популярным оставался чугун. Чтобы определить тип металла в двигателе внутреннего сгорания нужно его разобрать. Если вы решили сдать на металл ДВС, то принимайте во внимание, что обычно моторы принимают как чермет, если его транспортируют в пункт приема в собранном состоянии.

Двигатели из чугуна

При производстве автомобильных двигателей внутреннего сгорания, уже целый век сохраняет лидерство чугун. Данный материал обладает рядом преимуществ перед аналогичными сплавами, кроме небольшой стоимости. Достоинствами чугуна в автомобилестроении считают:

  • Высокая технологичность изготовления деталей, возможность механической обработки;
  • Термостойкость и износостойкость выше чем у других сплавов;
  • Жесткость материала и одновременно демпфирующие характеристики обеспечивают надежность двигателя;
  • Возможность устанавливать крепежные элементы сразу в блок двигателя;
  • Простой и доступный ремонт, пайка поверхностей.

Кроме того, двигатели из чугуна имеют стоимость ниже аналогичных моделей из алюминия. Но существуют у данного материала и свои недостатки. Главный минус чугунного мотора – его огромная масса.

Современные двигатели внутреннего сгорания изготавливают зачастую из инновационного сплава – белого чугуна. Производится это при помощи лазерного отбеливания: серый чугун переплавляют в тонкий слой белого. Этот материал обладает повышенной твердостью и более долговечен. При этом обычно двигатели из белого чугуна при повреждении верхнего слоя силового агрегата, сложно ремонтировать из-за высокой твердости металла. Белый чугун покрывает часть поверхности силового агрегата и обычно наносится на серый чугун, который является основным материалом.

Двигатели из алюминиевого сплава

Обычно в двигателях внутреннего сгорания, алюминий выполняет второстепенную роль и не является основным материалом. Полностью силовой агрегат изготавливают только из кремниево-алюминиевых сплавов. Такие двигатели стоят дорого, но имеют значительно меньшую массу при повышенной мощности. Они используются в гибридах, также из него создают двигатели для болидов Формулы-1 (F1). В обычных двигателях алюминий может использоваться в следующих деталях:

  • Гильза вставного или залитого типа;
  • Шпильки для предохранения срывов резьбы;
  • Крышки подшипников;
  • Поршни, крышка, блок и другие элементы двигателя.

Массово алюминиевые двигатели использовали именно для гоночных автомобилей, поэтому и сегодня применение направленно именно на спортивные машины. Алюминий мягкий и легкий материал, поэтому он помогает значительно снизить массу и габариты двигателя.

Моторы из алюминиево-кремниевых сплавов изготавливали такие компании как BMW, Audi, Porsche, Mercedes-Benz, Chevrolet. Такие силовые агрегаты покрывались никелевым покрытием, что позволяет увеличить КПД мотора в разы. В России автомобили с алюминиевыми движками не возымели популярности, из-за быстрого химического разрушения «никасила». Некоторые сорта топлива, с высоким содержанием серы (например сорта топлива из Российской Федерации), способны разрушить шатун или сжечь поршень. Многие двигатели из алюминия быстро изнашивались. Именно в связи с этими недостатками, популярность алюминиевые моторы не возымели.

Двигатели магниевые и остальные

Кроме алюминия, серого и белого чугуна, а также алюминия, при производстве двигателей внутреннего сгорания используются также и другие металлы, например, стальные и магниевые сплавы. Применение инновационных материалов актуально в основном для использования в скоростных автомобилях, где важно сохраняя мощность движка снизить общую массу транспортного средства. В таком случае автопроизводитель может использовать легкие сплавы не только в роли второстепенного материала, но и вместе чугуна.

Магниевые сплавы имеют массу меньше чем алюминий, поэтому они более целенаправленно могут применяться для снижения веса авто. Недостаток такого материала – большая стоимость сплава в сравнении с аналогичными металлами. Не смотря на этот минус, двигатели из магниевых сплавов применяют в авиации, бензопилах и например в «Запорожцах».

Блок двигателя исполненный из магниевого сплава или другого цветного металла, выглядит эстетично и более привлекательным, чем агрегаты из чугуна. При этом с целью сохранения мощности и увеличению КПД, обычно они имеют такую же конструкцию, но меньшую массу, в сравнении с аналогами из более тяжелых металлов. Также существуют модели с двигателями из меди.

В пункте приема такие силовые агрегаты могут принять по индивидуальным условиям. С целью повысить общую цену двигателя, его рекомендуется разобрать и сдавать по каждой позиции индивидуально, цветные металлы отдельно от чугуна, в очищенном и отсортированном состоянии.

Цветной металл в двигателе. Можно ли сдать?

Весь содержащийся цветной металл в двигателе можно выгодно сдать, если обратиться в профильный приемный пункт. Не в каждой приемке есть в наличии манипулятор, поэтому не все организации способны загрузить, транспортировать и взвесить двигатель внутреннего сгорания, который может иметь массу до 200 килограмм. На цветмет примут не весь двигатель, а только некоторые его компоненты, который изготовлены из цветных сплавов. Обычно двигатели целиком принимают как черный металлолом, поэтому лучше заранее разобрать агрегат и отделить детали из цветного лома. В Москве и Московской области сдать старый двигатель от автомобиля можно по хорошей цене. Например ВторБаза скупает лом алюминия моторного (по цене 90-118 руб./кг.), также вы можете сдать чугун из блока цилиндров ДВС вашей машины. В этом пункте приема есть вся необходимая специальная техника, погрузчики и грузовые автомобили. Компания «ВторБаза» помогает с организацией транспортировки, взвешиванию, разбору и оценке двигателя, с последующим его выкупом. При этом цена на все черные и цветные металлы, принимаемые в приемке, выше чем в других пунктах региона.

Производство двигателей на заводе ISUZU Япония

Двигатель на металлолом

У многих есть старый автомобиль. Он может либо достаться в наследство, либо быть просто предметом давней роскоши. Как правило, двигатель такого автомобиля находится в довольно трепетном состоянии. Чтобы привести его в рабочее состояние придется потратить кругленькую сумму и вложить кучу усилий. В большинстве случаев это довольно нецелесообразно. В таком случае лучше сдать автомобиль на металлолом целиком. Если же вы меняли двигатель – покупали новый или установили контрактный с пробегом, то возникает вопрос – куда деть старый неработающий автомобильный двигатель?

На ум приходит одно: сдать двигатель на металлолом. Это действительно самый удачный выбор ибо больше его деть некуда. Здесь вы сможете не только избавиться от старой «рухляди», но и получить финансовое вознаграждение.

Да и если задуматься глобально, то получается, что вы даете металлу новую жизнь! Пройдя полный цикл переработки, он превратится либо в станок, либо в какую-нибудь деталь, либо с него просто отольют чистый лист металла.

Как сдавать?

Разобранные двигатели на площадке металлолома

Итак, вы решили сдать двигатель на металлолом. Перед этим убедитесь, что он находится в неисправном состоянии. Дело в том, что есть такие перекупщики, которые занимаются скупкой автомобильных двигателей на металлолом. На самом деле, они отбирают рабочие части либо ремонтируют весь двигатель и продают их. Поэтому к оценке работоспособности стоит подходить с максимальной серьезностью.

Двигатель – вещь не из легких. В среднем он весит порядка 120 кг. На руках не понесешь – тяжело. Так как же доставить двигатель в пункт приема металлолома? Здесь есть несколько вариантов:

  • Доставить самостоятельно. В этом случае вам понадобится автомобиль, желательно с прицепом. Также необходима будет посторонняя помощь при загрузке и выгрузке движка. Необходимо учесть затраты на топливо, требующиеся для доставки груза. К преимуществам можно отнести больший доход (вам не нужно оплачивать работу грузчиков).
  • Вызвать сборщиков металлолома на дом. В таком случае возможен вариант, что прибыль вы не получите, т.к. за небольшим количеством металла выезжают только фирмы посредники. А крупные приемщиики выезжают только от 3-5 тонн. Если вы вызовите посредников – они самостоятельно погрузят двигатель в кузов машины, без вашего участия. Возможно, какую-то минимальную и символическую сумму вы получите, но как правило, этого не происходит, так что будьте готовы, просто отдать двигатель бесплатно.
  • Еще один вариант увезти двигатель в металлолом с помощью транспортной компании, вызвав, например, Газель, но тут, скорей всего, транспортные услуги “съедят” всю прибыль. В среднем час Газели стоит 350 рублей, минимум оплата идет за 2 часа. Т.е. минимум вам придется отдать 700 рублей, плюс еще погрузка двигателя. Поэтому этот вариант отпадает.

к содержанию ↑

Стоимость двигателя

Двигатель от D4 Toyota привезли на металлолом

Решив сдать автомобильный двигатель на металлолом, необходимо примерно знать, сколько денег это может вам принести. Помните, что в каждом пункте приема будут специально занижать цену, поэтому внимательно подходите к решению этого вопроса. Лучше всего сверить цену у нескольких конкурирующих компаний.

Как было сказано выше, двигатель весит от 60 до 200 кг. Масса завит от его объема и модели. Средняя цена черного металлолома в России 4–9 рублей за 1 килограмм. Вот и имеем, что сдав двигатель, вы обогатитесь на 240–1800 рублей. Т.е. несмотря на то, что в двигателе имеется цветной лом – принимать его будут как лом черных металлов! Со стандартным засором – 5%.

На особо “наглых” пунктах приема лома процент засора может составить до 30%. Т.е. от подсчитанной суммы отнимите еще 30%. С таких пунктов бегите сразу! Дело в том, что двигатель обрабатывают специальными защитными материалами. Как правило, их общий вес не превышает 2–3 килограмма, но скупщики могут настаивать на 15%-30% засора от общей массы двигателя.

Согласитесь, сумма небольшая, но если подойти с умом, то можно более выгодно сдать двигатель.

Цветные металлы в автомобильном двигателе

Для изготовления автомобильных двигателей используют не только черные металлы, но и цветные. Как известно, цветные металлы стоят в несколько раз больше, нежели их собратья. Но где их искать?

  • Головка блока цилиндров. Эта деталь двигателя довольно массивная. Алюминий, по своей природе, на 50-60% легче, чем сталь. С целью уменьшения веса движка и машины в целом, головку блока цилиндров выполняют из алюминия. Её вес находится в пределах 10-15 кг.
  • Поршни. Здесь дело обстоит не только в массе (хотя и в ней тоже). Теплопроводность алюминия в несколько раз выше, чем у стали, поэтому алюминиевый поршень обеспечивает лучшую степень сжатия. Также у таких поршней лучшие антифрикционные свойства. В зависимости от количества поршней вес может варьироваться от 0,7 до 2 кг.
Читайте также  Какие запчасти нужны для капитального ремонта двигателя?

Ещё алюминий содержится во входном коллекторе, но, как правило, его не относят к двигателю.

Средняя цена лома алюминия колеблется в пределах 60-80 руб/кг. Вот и имеем, что немного потрудившись, можно увеличить доход от сдачи двигателя на 940-1360 рублей. Проще говоря в два раза. Согласитесь, что ради такой выгоды, можно немного потрудиться.

А теперь подойдем к этому вопросу с точки зрения трудоемкости. Чтобы снять все вышеперечисленные элементы, вам потребуются базовые знания о строении двигателя и несколько часов свободного времени. Если у вас есть и то, и другое, то смело приступайте к делу.

В итоге, можно сказать, что сдать двигатель от машины на металлолом можно довольно выгодно. Если у вас есть опыт в работе с двигателями, то эту сумму можно вдвое увеличить.

Вечный спор — чугун или алюминий? Какой двигатель лучше?

Многие из вас даже не догадываются из чего изготовлен блок цилиндров вашего авто, и еще больше не в курсе, что такое блок цилиндров. Здесь нет ничего постыдного, данная информация, как правило, не афишируется производителем как, например, количество подушек безопасности или набор опций, повышающих уровень комфорта в авто.

Информация о блоке цилиндров известна лишь тем, кто этим интересуется, а это происходит в двух случаях: либо вы подыскиваете себе новый автомобиль, либо у вас проблемы с мотором. Есть еще третий вариант — у вас проблемы с мотором, и вы подыскивает себе автомобиль

В данной статье хочу поговорить о том, какой все-таки двигатель лучше: с алюминиевым блоком или чугунным, какие плюсы и минусы есть у этих блоков и чем они отличаются друг от друга.

Вопрос какой двигатель лучше – алюминиевый или чугунный, появился не так давно, раньше все было намного проще, все блоки были чугунные и выбирать приходилось исключительно объем двигателя и наличие или отсутствие турбины. А что вообще такое этот блок цилиндров и почему ему столько внимания?

Блок цилиндров это, по сути, и есть двигатель, это «тело» мотора, в котором располагаются поршни, на который устанавливается навесное оборудование и т. д. Грубо говоря, блок цилиндров — это костяк, на котором все держится. Не так давно, все блоки изготавливались из чугуна, металл прочный и стойкий к износу, поэтому чугунные «движки» были очень надежными и служили, а многие служат и по сей день. Моторы тех поколений не зря называли «миллионниками», так как они могли служить правдой и верой на протяжении миллиона километров. Сегодняшние моторы не могут похвастаться такой надежностью и заслужили другое название — «одноразовые», а также «неремонтопригодные» и, в большей степени, это связано с тем, что блоки стали отливать из алюминия.

Но зачем — возникает логичный вопрос, если все так было хорошо? Ответ, как и большинство современных технологий связан с экологическими нормами. Все, или почти все в современном автомобилестроении, «зациклено» на снижении загрязнения окружающей среды, большинство технологий возникает именно с этой целью. Не стал исключением и чугунный блок, который попал под раздачу из-за большого веса, который в свою очередь влиял на расход топлива, который, как вы знаете, тесно связан с загрязнением и высокими ценами на это топливо. В общем все очень сложно, какой-то замкнутый круг получается.

Второй аргумент, по которому производители стали отказываться от чугуна — это производство самих блоков. Алюминий — металл более удобный с производственной точки зрения, изготовление, а точнее отливка происходит быстрее, материал более плавкий и не требует таких высоких температур как чугун. А значит на лицо еще одна выгода, а также экономия времени и электроэнергии.

Третья причина — это так называемый всемирный заговор автопроизводителей. Бытует устойчивое мнение о том, что «ломучесть» современных авто — это не случайность. Надежные авто канули в лету и стали не более чем воспоминанием и все по довольно простой причине. Надежные авто не выгодны для самих автопроизводителей. Они работают, не ломаются и служат десятилетиями. В это время сами автопроизводители несут многомиллионные убытки, так как новые авто некому продавать, а запчасти, на которых производитель зарабатывает, продавать некому, потому, что ничего не ломается. Улавливаете суть? Так вот, «двигатели-миллионники» — не выгодны, поскольку не позволяют автогигантам продолжать зарабатывать на вас. Но опять же это лишь мнение, которое не обязательно является правдой, данная гипотеза не нова и принадлежит не мне. Приверженцы данной теории утверждают, что ненадежные алюминиевые моторы ходят недолго и умирают уже после 150-200 тыс. км. пробега, после чего неремонтопригодный мотор меняется целиком на новый.

Неужели все так плохо с этими алюминиевыми моторами? Может есть позитивные моменты? Безусловно, есть!

Преимущества алюминиевых двигателей

  • Гораздо меньший вес по сравнению с чугунными аналогами. Это в свою очередь сказывается на общем весе авто и расходе топлива.
  • Снижение веса также приводит к улучшению динамических показателей, а также позитивно сказывается на управляемости авто.
  • Гораздо лучшая теплопроводность. Алюминиевые двигатели лучше и быстрее нагреваются, а также охлаждаются. Здесь также можно проследить экономию топлива и снижение вредных выбросов в атмосферу.
  • Алюминиевые блоки не боятся коррозии. Здесь нет смысла что-то объяснять, все вы знаете чем опасна коррозия, особенно если она внутри мотора.
  • Блоки из алюминия лучше поддаются обработке в процессе изготовления, и вообще процесс производства считается менее затратным по сравнению с чугунными блоками.

Недостатки алюминиевых моторов

  • Цилиндры блока требуют либо гильзования (установка износостойких гильз вовнутрь каждого цилиндра), либо дорого покрытия (кремний, алюсил, никасил), а это усложняет и удорожает производственный процесс.
  • Быстрое остывание алюминиевых блоков в зимнее время, наоборот приводит к перерасходу топлива.
  • Склонность к деформации. Алюминий не способен выдерживать тех температур, которые выдерживает чугун. В процессе работы алюминиевые блоки могут деформироваться или вовсе разрушаться.
  • Технология отливки алюминия более сложная с точки зрения технологичности и требует более дорогого оборудования. Кроме того, сам алюминий более дорогой материал, нежели чугун.
  • Меньшее количество каналов в рубашке цилиндра. Поскольку алюминий имеет лучшую теплопроводность, производители уменьшили количество каналов охлаждения, а также их размеры.
  • Стенки двигателя более тонкие, что исключает возможность различных ремонтных работ по расточке и гильзованию. Также тонкие стенки более расположены к прогару и трещинам.
  • Защитное покрытие, нанесенное на заводе, со временем стирается, а гильзование произвести невозможно, поэтому блок становится неремонтопригодным и требует полной замены.

Как видите, не все так однозначно. Алюминиевые блоки тоже имеют свои плюсы, однако большинство из них просто меркнут на фоне существенных минусов. Самыми главными недостатками, за которые алюминиевые блоки не любят — это прочность и неремонтопригодность. Моторы быстро выходят из строя, требуют ремонта, но, так как он не предусмотрен — подлежат замене. Такие двигатели боятся перегрева и высоких температур, хотя очень часто комплектуются турбокомпрессорами.

Чугунный блок

Все минусы алюминиевых моторов — это плюсы чугунных аналогов. Такие моторы уважаются понимающими людьми, мастерами и всеми, кто обладает такими экземплярами. Моторы имеют колоссальный ресурс, «живут» очень долго, а в случае поломки поддаются ремонту, после которого работают лучше прежнего.

К недостаткам этого типа двигателей, можно отнести лишь несколько моментов. Во-первых — это вес, безусловно, он будет гораздо больше (примерно в три раза) если сравнивать одинаковые по объему моторы из алюминия и чугуна. Однако, на мой взгляд, снизить вес автомобиля можно на других вещах, а не на блоке, который является сердцем всего автомобиля. Во-вторых — это коррозия. Чугунные движки подвержены ржавчине со всеми вытекающими. Теплопроводность я бы не стал считать недостатком, поскольку чугун хоть и дольше прогревается, но вместе с тем он и дольше остывает, что, безусловно, лучше особенно зимой.

Подведем итоги

Ответить однозначно о том, что лучше чугунные или алюминиевые моторы довольно сложно, и те, и другие имеют положительные и отрицательные качества. На мой взгляд необходимо искать какой-то компромисс, то есть, чтобы моторы из алюминия были долговечными, как чугунные и подлежали ремонту в случае чего. Мне кажется, что только при таком раскладе алюминий будет полностью оправдан и воспринят как сплошное добро. А пока, остается лишь надеяться, что в будущем моторы все же станут более надежными, чем нынешние представители. Хотя с учетом тотальной электрификации, вряд ли данным вопросом кто-то сейчас озабочен, сегодня автопроизводители ломают голову над электрокарами, а ДВС постепенно уходят с рынка, становясь историей…

У меня все, пишите, что думаете по этому поводу и какой на ваш взгляд двигатель лучше: чугунный или алюминиевый? Спасибо за внимание и до новых встреч на savemotor.ru

Видео по теме

Материалы для изготовления блока цилиндра

Блок-картер является одной из самых тяжелых деталей всего автомобиля и занимает самое критичное место для динамики движения: место над передней осью. Поэтому именно здесь делаются попытки полностью использовать потенциал для уменьшения массы. Серый чугун, который в течение десятилетий использовался в качестве материала для блок-картера, все больше и больше заменяется как в бензиновых, так и в дизельных двигателях алюминиевыми сплавами. Это позволяет получить значительное снижение массы.

Серый чугун

Чугун — это сплав железа с содержанием углерода более 2 % и кремния более 1,5 %. В сером чугуне избыточный углерод содержится в форме графита. Для блок-картеров дизельных двигателей использовался и используется чугун с пластинчатым графитом, который получил свое название по расположению находящегося в нем графита. Другие составляющие сплава — это марганец, сера и фосфор в очень маленьких количествах.

Читайте также  Как заменить масло в двигателе Лада гранта?

Чугун с самого начала предлагался как материал для блок-картеров серийных двигателей, т. к. этот материал не дорог, просто обрабатывается и обладает необходимыми свойствами. Легкие сплавы долго не могли удовлетворить этим требованиям. Автопроизводители используют для своих двигателей чугун с пластинчатым графитом вследствие его особенно благоприятных свойств, а именно:

-хорошие прочностные свойства;

-хорошие литейные свойства;

-очень хорошее демпфирование.

Выдающееся демпфирование — это одно из отличительных свойств чугуна с пластинчатым графитом. Оно означает способность воспринимать колебания и гасить их за счет внутреннего трения. Благодаря этому, значительно улучшаются вибрационные и акустические характеристики двигателя.

Хорошие свойства, прочность и простая обработка делают блок-картер из серого чугуна и сегодня конкурентоспособным. Благодаря высокой прочности, бензиновые двигатели и дизельные двигатели и сегодня делаются с блок-картерами из серого чугуна. Возрастающие требования к массе двигателя на легковом автомобиле в будущем смогут удовлетворить только легкие сплавы.

Алюминиевые сплавы

Блок-картеры из алюминиевых сплавов пока еще относительно новые и используются только для дизельных двигателей.

Плотность алюминиевых сплавов составляет примерно треть по сравнению с серым чугуном. Но преимущество в массе имеет такое же соотношение, т. к. вследствие меньшей прочности такой блок-картер приходится делать массивнее. Другие свойства алюминиевых сплавов:

-хорошая химическая стойкость;

-неплохие прочностные свойства;

Чистый алюминий не пригоден для литья блок-картера, т. к. имеет недостаточно хорошие прочностные свойства. В отличие от серого чугуна основные легирующие компоненты добавляются здесь в относительно больших количествах.

Сплавы делятся на четыре группы, в зависимости от преобладающей легирующей добавки. Эти добавки:

Для алюминиевых блок-картеров двигателей используются исключительно сплавы AlSi. Они улучшаются небольшими добавками меди или магния.

Кремний оказывает положительное воздействие на прочность сплава. Если составляющая больше 12 %, то специальной обработкой можно получить очень высокую твердость поверхности, хотя резание при этом осложнится. В районе 12 % имеют место выдающиеся литейные свойства.

Добавка меди (2-4 %) может улучшить литейные свойства сплава, если содержание кремния меньше 12 %.

Небольшая добавка магния (0,2-0,5 %) существенно увеличивает значения прочности.

Для бензиновых и дизельных двигателей используют алюминиевый сплав AISi7MgCuO,5. Как видно из обозначения AISi7MgCuO,5, этот сплав содержит 7 % кремния и 0,5 % меди.

Он отличается высокой динамической прочностью. Другими положительными свойствами являются хорошие литейные свойства и пластичность. Правда, он не позволяет достичь достаточно износостойкой поверхности, которая необходима для зеркала цилиндра. Поэтому блок картеры из AISI7MgCuO,5 придется выполнять с гильзами цилиндров.

Прогрессивные исследователи задумываются об использовании еще более легкого материала — магниевого сплава. Были созданы прототипы двигателей, в которых металлические гильзы цилиндров устанавливались в легковесные пластиковые блоки, хотя эти двигатели оказывались ужасно шумными.

Таким образом, для алюминиевого блока-картера двигателя необходимо использовать исключительно сплавы AlSi, а именно АЛ4. Они улучшаются небольшими добавками меди или магния. Кремний оказывает положительное воздействие на прочность сплава. Если составляющая больше 12 %, то специальной обработкой можно получить очень высокую твердость поверхности, хотя резание при этом осложнится. В районе 12 % имеют место выдающиеся литейные свойства.

Добавка меди (2-4 %) может улучшить литейные свойства сплава, если содержание кремния меньше 12 %. Небольшая добавка магния (0,2-0,5 %) существенно увеличивает значения динамической прочности. Другими положительными свойствами являются хорошие литейные свойства и пластичность. Правда, он не позволяет достичь достаточно износостойкой поверхности, которая необходима для зеркала цилиндра. Поэтому блок картеры из АЛ4 придется выполнять с гильзами цилиндров.

Анализ материалов

Чугунный блок наиболее жёсткий, а значит — при прочих равных выдерживает наиболее высокую степень форсировки и наименее чувствителен к перегреву. Теплоёмкость чугуна примерно вдвое ниже, чем алюминия, а значит двигатель с чугунным блоком быстрее прогревается до рабочей температуры. Однако, чугун весьма тяжёл (в 2,7 раза тяжелее алюминия), склонен к коррозии, а его теплопроводность примерно в 4 раза ниже, чем у алюминия, поэтому у двигателя с чугунным картером система охлаждения работает в более напряжённом режиме.

Алюминиевые блоки цилиндров лёгкие и лучше охлаждаются, однако в этом случае возникает проблема с материалом, из которого выполнены непосредственно стенки цилиндров. Если поршни двигателя с таким блоком сделать из чугуна или стали, то они очень быстро износят алюминиевые стенки цилиндров. Если же сделать поршни из мягкого алюминия, то они просто «схватятся» со стенками, и двигатель мгновенно заклинит. Плотность алюминиевых сплавов составляет примерно треть по сравнению с серым чугуном. Но преимущество в массе имеет такое же соотношение, т. к. вследствие меньшей прочности такой блок-картер приходится делать массивнее. Другие свойства алюминиевых сплавов:

-хорошая химическая стойкость;

-неплохие прочностные свойства;

Механические свойства приведены в таблице 1:

Таблица 1 — механические свойства материалов

Из какого материала сделан блок двигателя

Устройство блока цилиндров

Блок цилиндров или шорт-блок — это основная часть двигателя. Остальные элементы так или иначе связаны с ним. В верхней части БЦ расположены колодцы цилиндрической формы. Вокруг них расположены полости для охлаждающей жидкости (рубашка охлаждения). В нижней части — картере, находится коленчатый вал, к которому прикреплены шатуны и поршни. Таким образом блок — это место расположение всего кривошипно-шатунного механизма. В нем также есть каналы для системы смазки.

БЦ изготавливается как единое целое методом литья. В качестве основного материала изготовления используются чугун или алюминиевые сплавы. Блок цилиндров из алюминиевых сплавов намного легче, но проигрывает в прочности и цене. Чугун дешевле и прочнее.

Алюминиевые блоки цилиндров: сплавы

Блок цилиндров является частью двигателя внутреннего сгорания, которая расположена между головкой цилиндров и картером. Он является опорной конструкцией для всего двигателя. Все части двигателя крепятся на блоке цилиндров или в нем самом, и он обеспечивает их соосность.

Рисунок – Алюминиевый блок цилиндров двигателя

Еще не так давно в двигателях большинства автомобилей, кроме спортивных, применяли монолитные чугунные блоки цилиндров.

От чугунного к алюминиевому блоку цилиндров

Алюминий, как конструкционный материал, конечно, менее прочный, чем чугун. Поэтому долго считалось, что алюминиевый блок цилиндров должен быть намного толще, чем чугунный. Однако оказалось, что хорошо сконструированный алюминиевый блок цилиндров может быть намного легче и почти таким же прочным как чугунный блок.

Обычно применение литейных алюминиевых сплавов вместо применяемого ранее серого чугуна дает снижение блока цилиндров на 40-55 %.

Несмотря на более высокую стоимость алюминиевых сплавов, по сравнению с серым чугуном, постоянное стремление к снижению потребления топлива приводит к постоянному росту доли алюминиевых блоков цилиндров.

Применение алюминиевых блоков цилиндров началось с бензиновых двигателей в конце 1970-х годов. Замена серого чугуна в дизельных двигателей тормозилась до середины 1990-х годов. К 2005 году доля на рынке алюминиевых блоков цилиндров двигателя достигла 50 %. В настоящее время блоки цилиндров практически всех бензиновых двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов. Применение алюминиевых сплавов в дизельных двигателях также неуклонно растет.

Теплопроводность

Материал современные алюминиевые блоки цилиндров испытывает температуры до 150-200 °C. Высокая теплопроводность литейных алюминиевых сплавов (в три раза больше, чем у серого чугуна) обеспечивает эффективную передачу в систему охлаждения двигателя.

Прочность при повышенных температурах

Требуется сохранение заданной прочности при температурах до 200 °C. Самые большие напряжения возникают в местах болтовых соединений с головкой блока цилиндров. Материал должен выдерживать нагрузки от вращения коленчатого вала и термического расширения блока цилиндров.

Прочность и твердость при комнатной температуре

Материал алюминиевого сплава при комнатной температуре должен обладать достаточной прочностью и твердостью, чтобы обеспечивать ему хорошую обработку резанием и высокое качество сборки.

Усталостная прочность

При работе двигателя блок цилиндров подвергается циклическим растягивающим напряжениям в широком интервале температуры. Этот интервал начинается с отрицательных температур зимой и заканчивается повышенными температурами около 150-200 ºС. Поэтому наиболее важной характеристикой материала блока цилиндров является усталостная прочность.

Известно, что свойства материала любой металлической отливки – и чугунной, и алюминиевой – зависят не только от химического состава материала и его термической обработки, но также от метода разливки, а также от того места отливки, из которого вырезается испытательный образец.

Хонингование цилиндров

Рабочие цилиндры могут изготавливаться непосредственно как часть блока или могут использоваться гильзы. На поверхность цилиндров нанесен специальный никелькремниевый сплав — никасил. Это очень прочный материал, защищающий поршневые кольца от трения. Поверхность отполирована до зеркала, чтобы минимизировать трение при ограниченном количестве масла.

Хонингование используется для улучшения смазки внутренней поверхности цилиндров. Хон наносится специальным инструментом с головкой и абразивными камнями. В результате на поверхности образуется выгравированная сетка. Масло лучше удерживается в ее канавках. На внутренних стенках с хоном образуется масляная пленка, в результате чего значительно снижается трение и увеличивается ресурс деталей. Повторное хонингование обычно проводится во время расточки двигателя или замены гильз.

Виды гильз и их особенности

Гильзы используются в блоках из алюминиевых сплавов, так как алюминий менее устойчив к нагрузкам и суровым температурным условиям, в отличие от чугуна. Они бывают съемными и несъемными. Последние осуществляются методом запрессовки в блок. Кроме того, гильзы бывают «мокрые» и «сухие». «Мокрый» — это термин для гильз, которые непосредственно контактируют своими стенками с охлаждающей жидкостью в рубашке охлаждения блока. Таким образом достигается лучшее охлаждение. «Мокрые» гильзы легко заменить. Их часто используют в сельскохозяйственной технике, тракторах и другой специальной технике.

«Сухие» гильзы, как правило, не снимаются и запрессовываются в корпус цилиндра, что гарантирует целостность и жесткость всего блока. Но «сухие» гильзы отводят тепло хуже, чем «мокрые».

Расточка и установка гильз в блок цилиндров

При появлении дефектов и износа стенок применяется расточка цилиндров. Металл определенной толщины удаляется со стенок, а затем устанавливаются другие ремонтные поршни и кольца под новый размер. Количество расточек ограничено, поскольку объем постепенно увеличивается, а запас прочности уменьшается.

После максимального количества расточек используют гильзовку. Это сложный процесс, который можно осуществить только на специальном оборудовании. «Мокрые» гильзы намного легче заменить даже в полевых условиях. Если устанавливаются «сухие» гильзы или монолитный чугунный блок, то он растачивается под новые гильзы, которые запрессовываются с высокой точностью. Сам блок нагревается до 150-200 градусов, а гильза охлаждается. Это обеспечивает наиболее плотную и точную посадку.

Материалы блока цилиндров

Издавна блок цилиндров изготавливался из чугуна. Это довольно прочный и жесткий материал, неподверженный перегреву. Эти качества и были нужны автопроизводителям, ведь двигатель может набирать довольно высокую температуру при своей работе. Чугун обычно применялся с примесями никеля и хрома. Последние два материала придают большую долговечность конструкции. Конечно, главным минусом чугуна является его масса, автомобили теряли в маневренности и скорости.

Читайте также  Мазда 626 какое масло лить в двигатель?

Поэтому блоки цилиндров стали изготавливать из алюминия. Данный металл гораздо лечге чугуна, а также имеет меньшую теплопроводность. Естественно алюминий не является идеальным решением, ведь главной проблемой является подбор материала для исполнения блока.

Существует и третий вариант – магниевый сплав. Конечно, магний гораздо легче алюминия и чугуна, а также обладает жесткостью и твердостью последнего. Однако, установка подобного блока дороже, следовательно, для широкого пользования не подходит. Магниевые блоки ставятся при тюнинге двигателя с целью обеспечить максимальный разгон и маневренность. Главным образом такие конструкции используются на гоночных авто.

Алюминиевые блоки в данный момент изготавливают посредством двух технологий: Locasil и Nicasil. Первая включает в себя запрессовку гильз из сплава кремния и алюминия, а вторая покрытие алюминиевой поверхности блока никелем. Конечно, последняя технология имеет большой недостаток, ведь при обрыве шатуна или прогаре одного из поршней никелевое покрытие уже не функционирует должны образом, а сам блок цилиндров нельзя отремонтировать. В этом случае выигрывает чугунный двигатель, который можно расточить и подвергнуть гильзованию с помощью ремонтного комплекта.

Конструкция ГБЦ

Головка блока цилиндров устанавливается сверху блока и фактически является крышкой, закрывающей его. Для изготовления головки блока цилиндров в основном используются алюминиевые сплавы. Головка крепится к блоку шпильками или болтами, которые затягиваются динамометрическим ключом в строгой последовательности, как указано в руководстве по ремонту конкретного автомобиля.

Камеры сгорания образованы плотной посадкой ГБЦ на БЦ. Чтобы выхлопные газы не попадали между головкой блока цилиндров и блоком цилиндров, устанавливается прокладка. Она основана на асбестографитовой основе и способена выдерживать рабочие температуры и давление. Головка блока цилиндров состоит из следующих элементов:

  • корпус с камерами сгорания, патрубками, масляными каналами и каналами системы охлаждения;
  • газораспределительный механизм (впускные и выпускные клапаны, коромысла и толкатели);
  • распредвалы с приводом от коленчатого вала;
  • отверстий для свечей зажигания;
  • впускные и выпускные коллекторы для подачи воздуха и отвода отработанных газов;
  • прокладка ГБЦ.

В современных двигателях ГРМ клапаны и распределительный вал расположены в головке блока. Но раньше были двигатели с нижним распредвалом. Двигатели V-образные имеют отдельную головку блока цилиндров для каждого ряда цилиндров.

В передней части головки блока цилиндров размещается цепь или ремень привода механизма газораспределения. Впускной и выпускной коллекторы установлены с обеих сторон на фланце. Также рядом установлены патрубки для подачи теплоносителя.

Алюминиевые блоки цилиндров: сплавы

Блок цилиндров – основа двигателя

Блок цилиндров является частью двигателя внутреннего сгорания, которая расположена между головкой цилиндров и картером. Он является опорной конструкцией для всего двигателя. Все части двигателя крепятся на блоке цилиндров или в нем самом, и он обеспечивает их соосность.

Рисунок – Алюминиевый блок цилиндров двигателя

Еще не так давно в двигателях большинства автомобилей, кроме спортивных, применяли монолитные чугунные блоки цилиндров.

От чугунного к алюминиевому блоку цилиндров

Алюминий, как конструкционный материал, конечно, менее прочный, чем чугун. Поэтому долго считалось, что алюминиевый блок цилиндров должен быть намного толще, чем чугунный. Однако оказалось, что хорошо сконструированный алюминиевый блок цилиндров может быть намного легче и почти таким же прочным как чугунный блок. Обычно применение литейных алюминиевых сплавов вместо применяемого ранее серого чугуна дает снижение блока цилиндров на 40-55 %. Несмотря на более высокую стоимость алюминиевых сплавов, по сравнению с серым чугуном, постоянное стремление к снижению потребления топлива приводит к постоянному росту доли алюминиевых блоков цилиндров.

Применение алюминиевых блоков цилиндров началось с бензиновых двигателей в конце 1970-х годов. Замена серого чугуна в дизельных двигателей тормозилась до середины 1990-х годов. К 2005 году доля на рынке алюминиевых блоков цилиндров двигателя достигла 50 %. В настоящее время блоки цилиндров практически всех бензиновых двигателей изготавливают из алюминиевых сплавов. Применение алюминиевых сплавов в дизельных двигателях также неуклонно растет.

Требования к алюминиевым блокам цилиндров

Теплопроводность

Материал современные алюминиевые блоки цилиндров испытывает температуры до 150-200 °C. Высокая теплопроводность литейных алюминиевых сплавов (в три раза больше, чем у серого чугуна) обеспечивает эффективную передачу в систему охлаждения двигателя.

Прочность при повышенных температурах

Требуется сохранение заданной прочности при температурах до 200 °C. Самые большие напряжения возникают в местах болтовых соединений с головкой блока цилиндров. Материал должен выдерживать нагрузки от вращения коленчатого вала и термического расширения блока цилиндров.

Прочность и твердость при комнатной температуре

Материал алюминиевого сплава при комнатной температуре должен обладать достаточной прочностью и твердостью, чтобы обеспечивать ему хорошую обработку резанием и высокое качество сборки.

Усталостная прочность

При работе двигателя блок цилиндров подвергается циклическим растягивающим напряжениям в широком интервале температуры. Этот интервал начинается с отрицательных температур зимой и заканчивается повышенными температурами около 150-200 ºС. Поэтому наиболее важной характеристикой материала блока цилиндров является усталостная прочность.

Известно, что свойства материала любой металлической отливки – и чугунной, и алюминиевой – зависят не только от химического состава материала и его термической обработки, но также от метода разливки, а также от того места отливки, из которого вырезается испытательный образец.

Выбор алюминиевого литейного сплава

Выбор алюминиевого литейного сплава для блока цилиндров требует учета различных факторов. Алюминиевые литейные сплавы, которые применяют в производстве таких сложных литых изделий как блоки цилиндров, должны соответствовать целой комбинации технических требований. Эти требования включают:

  • низкую стоимость;
  • хорошие литейные свойства;
  • хорошую обрабатываемость резанием;
  • достаточно высокая прочность при повышенных температурах.

Прочность

Уровень прочности сплава определяет, например, минимально допустимую толщину стенки. Поэтому выбор алюминиевого литейного сплава должен производиться уже на первом этапе проектирования блока цилиндров двигателя. Обычно выбор алюминиевого сплава является компромиссом. Высокопрочные литейные сплавы могли бы быть предпочтительным выбором, но часто у них могут быть такие недостатки, как высокая стоимость, низкие литейные свойства и недостаточная прочность при повышенных температурах.

Из соображений цены и по техническим причинам почти все автомобильные алюминиевые блоки цилиндров делают из сплавов, которые основаны на применении вторичного алюминия – алюминиевых сплавов, который получают из алюминиевого лома. Это, например, сплавы EN AC-46200 (AlSi8Cu3) и EN AC-45000 (AlSi6Cu4). При повышенных требованиях к вязкости материала применяют сплавы с более жесткими требованиями по примесям и загрязнениям, которые уже близки к требованиям для сплавов из первичного алюминия.

Литейные свойства

Литейные свойства алюминиевых сплавов обычно повышаются с повышением содержанием в них кремния. С другой стороны, добавки медь, которые нужны для повышения прочности при высокой температуре, оказывают отрицательное влияние на литейные свойства алюминиевых сплавов, в первую очередь, на текучесть сплава при заполнении литейной формы. Кроме того, когда применяется метод литья под высоким давлением, то применяют сплавы с некоторым содержанием железа, а также марганца, чтобы предотвратить налипание жидкого алюминия к стальной литейной форме. Однако повышенное содержание железа снижает прочностные свойства алюминиевой отливки.

Иногда наиболее важными при выборе литейного сплава являются не цена и литейные свойства, а некоторые другие его свойства, например, износостойкость.

Химический состав и термическая обработка

Литейные алюминиевые сплавы, которые применяют для изготовления блоков цилиндров автомобилей, обычно включают сплавы 46200 и 45000 по Европейскому стандарту EN 1706 (громоздкая приставка “EN AC-“ опущена). Химические «формулы» этих сплавов имеет соответственно вид AlSi8Cu3 и AlSi6Cu4. Их американскими аналогами – более известными – являются сплавы А380.2 и А319. Эти доэвтектические алюминиево-кремниевые сплавы обычно производят из вторичного алюминия. Из них отливают автомобильные блоки цилиндров различными методами гравитационного литья.

Таблица – Химический состав и состояния
алюминиевых литейных сплавов для блоков цилиндров

Относительно высокое содержание меди позволяет этим сплавам сохранять свою прочность при повышенных температурах и, кроме того, обеспечивает им хорошую обрабатываемость резанием. Обычно для этих сплавов – 46200 и 45000 (А380.2 и А319) – применяют состояния F (литое состояние), Т4 (закалка и естественное старение) и Т5 (неполная закалка и искусственное старение). Для отливок из этих сплавов может также применяться и состояние Т6, но для многих изделий из этих сплавов достаточно стабилизирующего состояния Т5.

Почти все блоки цилиндров, которые отливают методом литья под высоким давлением, изготавливают из сплава 46000 (AlSi9Cu3(Fe)). Обычно этот сплав не требует термической обработки, кроме умеренного отпуска для снижения остаточных напряжений.

Блоки цилиндров из алюминиевых сплавов 42100 (AlSi7Mg0,3) и 42000 (AlSi7Mg) получают высокую прочность и удлинение при комнатной температуре, когда подвергаются термической обработке на состояние Т6. В этом случае необходимо внимательно контролировать остаточные напряжения, которые возникают при закалке отливки для достижения состояния Т6. Более высокое сопротивление растрескиванию этих сплавов дают им возможность противостоять термическим усталостным нагрузкам. Это происходит за счет определенного ухудшения обрабатываемости резанием и повышения стоимости из-за дополнительных расходов на термическую обработку на состояния Т6 или Т7. Выполнение требования по пониженному содержанию примесей, таких как железо, марганец, медь и никель, также требует дополнительных расходов по сравнению со вторичными сплавами, которые упоминались выше.

Блоки цилиндров из заэвтектоидных алюминиево-кремниевых сплавов (AlSi17CuMg) обычно отливают методом литья при низком давлении с последующей термической обработкой на состояние Т6. Этот сплав также более дорогой, чем стандартные литейные сплавы из вторичного алюминия.

Втулки алюминиевых блоков цилиндров

Алюминиевые литейные сплавы, которые обычно применяют для изготовления блоков цилиндров, недостаточно твердые и износостойкие, чтобы непосредственно работала в паре скольжения с поршнями двигателей. Для этой цели подходят только заэвтектоидные алюминиевые сплавы типа AlSi17CuMg.

Поэтому в алюминиевых блоках цилиндров широко применяют чугунные втулки. Наиболее широко применяется метод установки чугунных втулок, при котором их вставляют в литейную форму блока цилиндра перед ее заливкой. Кроме того, чугунные втулки устанавливают также методом горячей запрессовки. Для создания прочной и износостойкой поверхности скольжения блока цилиндров применяют также различные методы напыления – термические, плазменные, электродуговые и другие.

Source: European Aluminium Association, 2011