为什么活塞的材料采用合金铝材料制成?(汽车)?
活塞和活塞环 活塞及活塞环位于发动机的心脏,其工作质量的优劣直接影响发动机的性?。
现代发动机的活塞多***用铝合金作材料。其主要优点是质量轻二导热性能好。活塞与活塞环是一对摩擦。为使其工作性能达到最佳化,在选用原材料和工作面的涂覆材料方面,首先应考虑两者间的匹配性。如:活塞环端面进行化学钝化处理,则活塞应选用AEB5型共晶铝(5%的Cu含量)作材料,且对活塞环槽进行磷化处理。随着发动机功率的不断提高和活塞工作寿命的不断延长,普通的铝合金活塞难以满足要求,许多性能更好的新材料应用于活塞中。铝基复合材料的性能已达到使用的最好材料Ni-resist,铸铁的水平,而制成活塞和活塞环后质量大大减轻,与普通铝合金材料相比其高温强度和抗热疲劳性能明显提高,并具有较低的线膨胀系数。可提高活塞使用寿命,降低油耗和废气排放量,提高发动机功率。日本丰田汽车公司的发动机巳广泛***用这种材料,美国公司还研制出用以制作汽车发动机括塞的发泡石墨。这种材料具有比铝高4倍,比铜高5倍的传热系数,以及相对密度低、质量轻、制取成本不高等特点,既可减小质量40%(与金屑制材相比),又可散热制冷,可有效地增加发动机输出功率,改进工作效率。活塞环是易损件,在工作中与缸套摩擦剧烈,其摩擦损失,占发动机总摩擦损失的60%-70%,因此减轻摩擦和降低磨损是提高效率、延长寿命的重要途径。研究表明,在活塞环(尤其是压缩环)工作面上涂覆一层耐磨微小颗粒物质可提高其耐磨性能和载荷能力。例如;对柴油机压缩环施以铬和陶瓷涂层(AI203的含量为2%-6%),其耐磨强度较普通环提高0.5-1.5倍。有了这种涂层,活塞环的工作面将永久存留一层润滑油膜。有的活塞环的表面涂覆的不是氧化锰山类的微小颗粒,而是极精细的钻石微小颗粒(GDC),这可进一步提高环的耐磨强度。钢制活塞和铝制活塞的区别?
以下是我的回答,钢制活塞和铝制活塞的区别如下:
首先,从材料角度来看,钢制活塞是由钢合金制成的,其强度高,耐高温,但重量较大。相比之下,铝制活塞是由铝合金制成的,密度低且重量轻,可以有效减少惯性负荷,提高发动机的转速。
其次,使用性能上,铝活塞一般适用于高速、低压缩比的发动机,这是因为铝活塞的轻量化和低惯性负荷特性。然而,由于铝活塞的材料强度相对较低,其适用压缩比也相对较低(一般在9:1以下)。
相对地,钢活塞更适用于低速、高压缩比的发动机。这是由于钢活塞的高强度特性,使其能够承受更高的压缩比(一般在10:1以上)。在正常的使用情况下,钢活塞不容易损坏,除非有大量的拉伤。
在结构形状上,钢活塞和铝活塞也有很大的差异。为了适应不同的使用环境和性能要求,它们的活塞裙部设计、活塞环以及其它附件的设计和加工精度都有所不同。
总的来说,选择哪种活塞是根据具体的发动机性能需求、使用条件以及成本考虑的。钢制活塞和铝制活塞各有其优点和适用场合,需要根据具体情况进行选择。
使用性能:铝活塞适用于高速、低压缩比的发动机,而钢活塞适用于低速、高压缩比的发动机。这主要是由于材料本身的强度和重量所决定的。
摩擦份额:活塞组件的高摩擦份额得到优化后,活塞的功能会得到显著提升。铝活塞与灰铸铁气缸套曲轴箱的配合间隙较大可能导致冷起动时出现敲缸现象,而传统的冷起动声学优化设计通常会导致热机时的配缸间隙非常紧,从而对摩擦产生不利影响。对于优化活塞的功能而言,由于温度分布不均匀,以及材料配对各不相同,热间隙起着决定性的作用。
运行间隙:铝活塞和钢活塞与各种不同的气缸体曲轴箱材料配对会产生各不相同的运行间隙。
总的来说,钢制活塞和铝制活塞在性能和使用上存在明显的区别,选择哪种类型的活塞主要取决于发动机的工作需求和设计要求。
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