Алюминиевый блок цилиндров ваз
Алюминиевый или чугунный блок цилиндров: эксперт пояснил, какие двигатели лучше и почему
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Основу любого двигателя внутреннего сгорания составляет блок цилиндров. Это массивная металлическая деталь, в которой выполнены отверстия – цилиндры. В них перемещаются поршни, которые и передают энергию газов на коленчатый вал, создавая крутящий момент. При этом блок подвергается большой температуре, давлению, трению. Именно поэтому прочность и износостойкость этой детали является столь же важной характеристикой, как и марка применяемого масла в многом влияет на «живучесть» мотора.
Для автомобильных двигателей основными материалами для изготовления блока и головки цилиндров являются чугун и алюминиевый сплав. У каждого из этих вариантов есть свои существенные преимущества и недостатки, поэтому остановимся на них подробнее.
Если верить гаражным знатокам, то чугунный блок цилиндров – это полный архаизм. То же утверждают и автопроизводители, которые активно рекламируют как новые, так и «новые» технологии, в частности, широкое применение алюминия для снижения веса машины. Как результат, на большинстве современных машин стоят моторы с алюминиевыми блоками. При этом часто все забывают о главном – о прочности материала и его сопротивлению к изнашиванию. Чугун, сам по себе, более прочный и износостойкий, чем алюминиевый сплав любой марки. А это значит, что машина с чугунным мотором проедет больше, и 300-400 тысяч километров – не предел. Даже нанесение специального покрытия на алюминий – не панацея от раннего износа. Одно упоминание таких материалов, как «никасил» и «алюсил» вызывают немало гнева у владельцев машин и радость у сотрудников СТО.
Против чугунных блоков двигателя у алюминиевых есть весомый «козырь» – малый вес, а разница может достигать несколько десятков килограммов. Это, без сомнения, полезно, поскольку машина разгружается, что улучшает динамику и помогает экономить топливо. Но у алюминиевых деталей есть и свои недостатки.
Во-первых, склонность к перегреву и деформации. Алюминиевые детали чаще коробятся при повышении температуры, в то время как чугунные аналоги меньше подвержены проблеме. Особенно это опасно на моторах с турбонаддувом. К тому же, при ремонте алюминиевого блока нужна особая осторожность, т.к. чаще случаются различные неприятности наподобие слизанной резьбы.
Подытожим результат. По мнению профильного эксперта-двигателиста сайта Novate.ru, моторы с алюминиевым блоком цилиндров лучше подходят для небольших городских машин, а также в тех случаях, когда нужна скорость. А для всех остальных автомобилей наилучшими можно считать детали из чугуна как более надежные и дешевые.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Было ваше, стало наше: как приживается мотор Renault на АВТОВАЗе
На АВТОВАЗе освоен двигатель с алюминиевым блоком цилиндров. Им стал современный 1,6‑литровый агрегат серии HR16 (он же H4М), разработанный альянсом Renault-Nissan.
LADA > XRAY
LADA > Vesta
Renault > Logan
Renault > Sandero
Renault > Duster
В цехах производства двигателей Волжского автозавода c 1970 года выпущено больше 31 миллиона моторов. Но все серийные модификации для переднеприводных, полноприводных и заднеприводных автомобилей ВАЗ были с чугунным блоком цилиндров. И вот — эпохальное событие! Освоен первый вазовский двигатель с алюминиевым блоком цилиндров. Им стал современный 1,6‑литровый агрегат серии HR16 (он же H4М), разработанный альянсом Renault-Nissan. Официально сборка силового агрегата на АВТОВАЗе стартовала в мае прошлого года, и именно с ним в декабре дебютировал хэтчбек XRAY. К лету этот двигатель должен появиться под капотом Весты, а в обозримом будущем он может получить прописку и в моторном отсеке семейства Logan/Sandero.
В минувшем году АВТОВАЗ успел выпустить 13 721 двигатель HR16, из которых 565 моторов установили на Иксреи, остальными комплектовали Renault Duster московской сборки. План выпуска нынешнего года — 62 665 экземпляров. Для моделей альянса Renault-Nissan предназначено 42 тысячи штук, для Лады — 20 655. С мая 2015-го по февраль 2016 года двигатель, по сути, оставался зарубежным. В России делали только поршни, маховик, поддон картера и кое-что по мелочи. Весной ситуация в корне изменилась: начали изготавливать коленчатый вал, отливать блок и головку блока цилиндров. И с этого момента мотор стал нашим и де-факто, и де-юре: самые главные детали произведены в России, уровень локализации превысил 60 процентов. В 2017 году с конвейера должно сойти уже 123 тысячи двигателей HR16, а доля российских комплектующих достигнет 80 процентов.
Для сравнения: объем выпуска старых шестнадцатиклапанников для семейства Logan/Sandero/Largus под индексом K4М в 2016‑м останется прежним — около 46 тысяч; а 16‑клапанных моторов отечественной разработки (21179, 21129, 21127, 21126) — увеличится с 89 тысяч до 119 тысяч.
Любопытно сравнить показатели единственного на сегодня вазовского «алюминиевого» мотора и двигателей с чугунным блоком цилиндров. Данные в таблице говорят сами за себя. Неудивительно, что стратегия развития модельного ряда Иксрея и Весты предполагает в первую очередь экспансию HR16 и моторов отечественной разработки. Впрочем, «иностранец» с алюминиевым блоком цилиндров теперь тоже наш.
Первый в мире авиационный двигатель с алюминиевыми цилиндрами.
На самом деле статья о мелкозернистом корундовом покрытии, которое применимо в двигателестроении.
Не секрет, что окись алюминия – корунд, один из самых прочных материалов. А сам по себе алюминий гораздо пластичнее. Алюминий чистотой 9,999% можно штамповать чуть ли не при комнатной температуре. При этом с очень низкой твердость. А вот окись алюминия – Корунд (Al2O3) (Рубин и Сапфир его близкие родственники) уже другая история, твердость уже 9 единиц по Шкале Мооса. Что объединяет алюминий и окись алюминия – отличная теплопроводность. Из сапфиров даже делают радиаторы охлаждения.
Соблазн делать алюминиевый блок велик, и обоснован. Алюминиевый блок можно сделать в разы меньше, чем у чугунный, он лучше прогревается, у него меньше напряжения в сопряжении блока и головки цилиндров.
Но есть сложности –
Алюминий мягок, что делать? Вставим чугунную гильзу. Но «мокрая» посадка гильзы не обеспечивает достаточной жесткости, а «сухая» гильза, которую заливают в блок на этапе отливки или штамповки, обходится дорого. И в любом случае чугун ухудшает теплопередачу и тепловой зазор приходится оставлять большим из-за разного коэффициента расширения металлов. Со временем появляются трещины из-за тепловых перепадов. Если на автомобиле это отказ связанный с протечкой блока не приведет к значимому ЧП, то в авиации ответственность выше.
Хорошо, нанесем покрытие.
Покрытие Никасил – никель + карбид кремния (твердость 9,5), разрушается под действуем сернистых соединений.
Покрытие Алюсил – алюминиевокремниевый сплав (твердость кремния 6,5-7), содержащий около 78 % алюминия и 12 % кремния, боится перегревов и не обладает достаточной твердостью.
С корундом довольно давно экспериментируют(примерно с 1980 года по прессе) и делают, например, покрытие поршней. Но такое покрытие наносится плазменным методом. Но почему то не получило широкое распространение. https://strannik-v.ru/topic1230.html
Что же достигли сейчас? Новый метод “Плазменно-электролитическое оксидирование”
Во первых такое покрытие весьма недорого. Во вторых охватывается широкий диапазон износостойкости и твердости, что позволяет разработчикам получать нужные характеристики одним методом на одном оборудовании.
Описание ПЭО для ЛЛ.
Плазменно-электролитическое оксидирование – вид поверхностной обработки, позволяющий получать твёрдые износостойкие покрытия на различных алюминиевых сплавах.
Исторически происходит из традиционного анодирования, при повышении формующего напряжения до появления на обрабатываемой поверхности микроразрядных плазменных пробоев.
Условия, возникающие в окресности микроразряда, спобствуют физико-химическому превращению оксидной плёнки с образованием высокотемпературных фаз. В частности, при определённых условиях на поверхности алюминиевых сплавов образуется композитный слой, обогащённый высокотвёрдым “корундом” (альфа форма оксида алюминия) в составе более мягкой алюмо-силикатной матрицы. Сочетание высокой твёрдости корунда с эластичностью алюмосиликатной матрицы обеспечивает экстремально высокую износостойкость таких покрытий.
Предельные характеристики покрытий:
• толщина износостойких, мкм: 70 – 500 мкм
• толщина адгезионных, мкм: 5 – 50 мкм
• микротвёрдость: до 22 ГПа
• адгезия: до 340 МПа
• Ктрения по стали: 0,02-0,01
(при смазке водой и нагрузке 20 кгс/см2)
• износостойкость против WC-Cu-Ni: 2-2,5 раза
Части велосипедов и мотоциклов. Звёзды, шкивы вариатора скутера, цилиндры, поршни;
Направляющие плоскости, полозья, ролики, шкивы, элементы прядильно-ткацкого оборудования;
Крыльчатки компрессоров и насосов, работающих с абразивными жидкостями (скважинная жидкость, шликер, пульпа и др.);
Прокатные вальцы, фильеры, детали экструзионного оборудования;
Пары трения, штоки, уплотнители;
Натяжители волокон различной природы, проволоки;
Антиэррозионная обработка газоразрядного канала ионных лазеров;
Подслой, обеспечивающий высокую адгезию с клеями, лаками, смолами, эмалями;
Другие области, требующие высокой износоустойчивости при умеренной общей нагрузке (определяется прочностью алюминиевой основы).
Наличие оборудования для нанесения.
Да, уже производится – https://www.mdo-peo.com/
Красная зона это новое покрытие – большой диапазон износостойкости, с твердостью поверхности в широком диапазоне.
Алюминиевый блок – эра “миллионников” подошла к концу
Как происходит гильзовка блока цилиндров? – сегодня мы попытаемся понять, что лучше гильзы или покрытие из Nikasil и Alusil .
Споры не утихают, что лучше алюминиевый блок или чугунный. Прогресс неизменная вещь в нашем мире, так на смену тяжелым чугунным двигателям пришли новые легкие и алюминиевые. Производители уверяют, что алюминиевые блоки по всем направлениям превосходят чугунные: они легче, не подвержены коррозии, теплопроводность в 4 раза выше чем у чугунного блока. Так ли все хорошо?
Чугунный блок
Большинство автопроизводителей идут по пути наименьшего сопротивления и с каждым годом стараются уменьшить вес производимых автомобилей. И замена чугунного двигателя, к слову, он в три раза тяжелее алюминиевого, не заставила себя долго ждать.
Чугунный блок является очень прочным элементом, отличается низким коэффициентом трения между стенками цилиндра и поверхностью поршня. Ремонтопригодность – это второе имя чугунного блока. Стенки цилиндра восстанавливаются при помощи расточки и установки поршней ремонтного размера
Алюминиевый блок
Алюминиевый блок обладает положительными моментами, но трение алюминиевого сплава поршней об алюминиевый блок недопустимо, поэтому производители пытаются оградить блок от поршня, для этого существует несколько вариаций:
- “Мокрая” чугунная гильзовка
- Тонкостенные покрытия (никасиловое или алюсиловое покрытие)
- “Сухая” чугунная гильзовка от производителя
“Сухая” гильзовка от производителя
Двигатели Gamma 1.4 л. и 1.6 л., устанавливаемые на Hyundai Solaris и Kia Rio, изготавливаются с помощью метода “сухой” гильзовки – чугунная гильза с неровными внешними краями заливается жидким алюминием. “Сухая” гильзовка вызывает трудности при ремонте блока, в отличии от “мокрой” где блок возможно разгильзовать, заменить гильзы и поршни. Также “сухая” гильзовка получила широкое распростанение в области капитального ремонта двигателей.
Nikasil и Alusil
Тонкостенные покрытия (никасиловое или алюсиловое покрытие) в теории такой метод имел только положительные стороны, но на практике все оказалось куда плачевнее. Официальная версия производителей: “Сера, находящаяся в топливе, вступает в реакцию с покрытием и уничтожает его”.
Скорее всего, технология с покрытием Nikasil оказалась дорогостоящей и трудоемкой, с высоким процентом брака, который списали на высокосернистый бензин. Вторая теория гласит о том, что Nikasil и Alusil прочное, но тонкое покрытие, находящееся на алюминиевом сплаве блока и при высоких температурах просто-напросто вдавливается в алюминий.
Блок цилиндров с “мокрыми” гильзами
Мокрые гильзы контактируют с охлаждающей жидкостью. Жесткость и герметичность обеспечивает затяжка головки блока цилиндров. Производители начинают уходить от этой технологии, так как не получалось обеспечить достаточную жесткость блока, а главной проблемой являлось попадание охлаждающей жидкости в масло.
Заговор или нет?
В эру алюминиевых блоков средний пробег двигателя приравнивается к 200 тысячам километров, а о периоде чугунных “миллионников” уже никто и не вспомнит.
Пробег в 200 000 километров является оптимальным вариантом для первого владельца, а вот второй или третий собственник точно столкнется с проблемой алюминиевого блока.
Автопроизводители перестали уделять должное внимание к надежности автомобиля, тем самым подталкивая владельцев к покупке нового, а не подержанного авто.
Алюминиевый двигатель: плюсы, минусы и особенности
В истории не осталось имя того, кто первым задумался о возможности снижении веса двигателя путем замены тяжелого чугуна более легким алюминием при изготовлении блока цилиндров. Более прочный и дешевый чугун имеет в три раза превышает вес алюминия, кроме того, он подвержен коррозии, обладает значительно меньшей теплопроводностью.
Известно, что к 30-м годам прошлого века в некоторых гоночных автомобилях применялся двигатель из алюминия, который содержал мокрые чугунные гильзы, которые от корпуса блока разделяла охлаждающая жидкость.
В середине прошлого столетия такая конструкция начала применяться в автомобильной промышленности (как пример, мотор Москвича-412), однако полностью вытеснить чугун не удалось, так как конструкция была сложной технологически и обладала рядом недостатков, среди них:
- Низкая жесткость блока.
- Повышенная нагрузка на гильзы.
- Склонность к «продуванию» прокладки.
Однако к 2005 г. уже половина автомобилей имела алюминиевые блоки цилиндров, и с каждым годом их количество стремительно растет.
Особенности чугунного блока цилиндров
У большинства двигателей блок цилиндров отливают из серого легированного чугуна, который затем подвергают механической обработке. Чугун, в частности, легированный, отличается высокой прочностью и имеет низкий коэффициент трения между материалами, из которых изготовлены поршневые кольца и поршни. Как положительным является тот факт, что чугунные стенки цилиндров отличаются более высокой износостойкостью.
Основной недостаток чугунных блоков цилиндров — это их большой удельный вес. Чтобы улучшить динамику автомобиля мировые производители ищут пути уменьшения веса за счет его составляющих, в том числе и двигателя. Сегодня у многих современных автомобилях стоит алюминиевый блок цилиндров двигателя. Алюминий, кроме своего небольшого веса, никаких других особых преимуществ перед чугуном не имеет.
Особенности алюминиевого двигателя
Алюминиевые сплавы значительно мягче чугуна, поэтому для придания блоку необходимой жёсткости,
его несущие стенки делают более толстыми, добавляют для жёсткости ребристую систему. Алюминий обладает более высоким коэффициентом температурного расширения, это требует более строгого контроля за зазорами между деталями двигателя. С целью снижения веса, в современных автомобилях поршни часто изготавливаются из алюминиевых сплавов, а поверхность цилиндров из других металлов.
Чтобы снизить коэффициент трения, которое возникает между алюминиевым блоком и поршнями, последние покрывают тонким слоем железа.
Плюсы алюминиевых блоков цилиндров
Алюминиевые блоки цилиндров выдерживают температурный режим до +150-200 °C. Теплопроводность алюминиевых сплавов в три раза выше чугунных, это способствует более эффективной работе системы охлаждения двигателя. Очень важно подобрать алюминиевый сплав для блока цилиндров. Он должен соответствовать многим техническим требованиям, среди них:
- Низкая стоимость.
- Отличные литейные свойства.
- Хорошая обрабатываемость резанием.
- Невосприимчивость к повышенным температурам.
Чаще всего применяются сплавы, не отвечающие жестким требованиям по примесям и загрязнениям, но которые достаточно приблизились к требованиям, предъявляемым для сплавов из первичного алюминия.
Недостатки алюминиевых двигателей
Известно, что алюминиевые сплавы, применяемые для изготовления блоков цилиндров, обладают недостаточной твердостью и износостойкостью, поэтому в блоках цилиндров широко применяются чугунные втулки. Чаще всего чугунные втулки устанавливают посредством их помещения в литейную форму блока перед заливкой. Чугунные втулки могут также устанавливаться путем горячей запрессовки. Чтобы создать прочную и износостойкую поверхность скольжения блока цилиндров используют различные методы напыления: плазменные, термические, электродуговые и др.
Источники:
https://novate.ru/blogs/180319/49827/
https://www.zr.ru/content/articles/900374-motor-hr16-alyansa-renault-nis/
https://pikabu.ru/story/pervyiy_v_mire_aviatsionnyiy_dvigatel_s_alyuminievyimi_tsilindrami_6462518
https://zen.yandex.ru/media/id/5c2e209351ac1300abc2935e/5c85edd7dbfb6c00b591c0ec
https://plusiminusi.ru/alyuminievyj-dvigatel-plyusy-minusy-i-osobennosti/