发动机活塞主要分为铝活塞、铸铁活塞、钢活塞或组合活塞。在高温、高压、高速、润滑不良的环境下,活塞需要具备足够的强度、刚性、导热性、高温、高压、腐蚀等性能,因此通常使用金属材料制造。活塞是汽车的关键部件,由顶部、头部、裙部组成,可以使用铁合金或镁铝合金制造。铸造铁合金活塞具有良好的耐磨性和较低的制造成本,因此广泛应用于大型矿山压路机、拖拉机、汽车柴油机等内燃机。然而,铁合金活塞很重,在高速发动机中会耗费大量动力,因此近年来越来越多的高速发动机采用镁铝合金制活塞。由镁铝合金制成的活塞比相同大小的生铁活塞轻30%左右,传热能力较强,膨胀系数大,但在高温下(350度以上),其强度会明显减弱,因此很少被用于柴油发动机。小型拖拉机、农用柴油发动机、柴油车辆的发动机通常采用铝活塞。
可以用加热的方法把铝熔化。加热把铝熔化的步骤:1、铝丝放在铁质容器里,将容器放在土炉中。2、炉中点上火加热,准备充足的燃料。3、点燃火以后盖上铁板,注意留下空隙让空气进入。 4、燃烧一个小时后,用铁棍将容器里的铝丝搅拌成液体即可。铝为银白色轻金属。有延展性。商品常制成柱状、棒状、片状、箔状、粉状、带状和丝状。 易溶于稀硫酸、稀硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,不溶于水。 铝的相对密度2。70,弹性模量70Gpa,泊松比0。33。熔点660℃。沸点2327℃。以其轻、良好的导电和导热性能、高反射性和耐氧化而被广泛使用。
汽车活塞是用来承受气体压力,并通过活塞销让连杆驱使曲轴旋转,活塞顶部还是燃烧室的组成部分。而一般的汽车活塞分为:柴油机活塞、汽油机活塞、通用型活塞三大类。
汽车活塞用铝的原因
在汽车发动机工作时,活塞与瞬时温度2200摄氏度的高温气体直接接触,其顶部温度达到300到400摄氏度,且温度分布不均匀;在汽车行驶时活塞顶部承受着很大的气体压力,汽油机达4MPa到5MPa,柴油机高达8MP到9MPa,甚至更高;此外,活塞在气缸内往复运动线速度可达11米每秒到16米每秒。
在这种条件下工作,活塞承受着高温、高压的热负荷和机械负荷。因此活塞作为汽车发动机中传递能量的一个非常重要的构件,对其材料具有特殊的要求:密度小、质量轻、热传导性好、热膨胀系数小、具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能好、尺寸稳定性好。另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。而金属铝符合了上述所有的条件。
活塞
活塞是汽车发动机汽缸体中作往复运动的机件。活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部。活塞顶部是组成燃烧室的主要部分,其形状与所选用的燃烧室形式有关。汽油机多采用平顶活塞,其优点是吸热面积小。柴油机活塞顶部常常有各种各样的凹坑,其具体形状、位置和大小都必须与柴油机的混合气形成与燃烧的要求相适应。
发动机好比是汽车的”心脏“,而活塞则可以理解为是发动机的“中枢”,除了身处恶劣的工作环境外,它还是发动机中最忙碌的一个,不断的进行着从下止点到上止点、从上止点到下止点的往复运动,吸气、压缩、做工、排气活塞的内部为掏空设计,更像是一个帽子,两端的圆孔连接活塞销,活塞销连接连杆小头,连杆大头则与曲轴相连,将活塞的往复运动转化为曲轴的圆周运动。
每个活塞的裙体处都有三条皱纹,是为了安装两道气环和一道油环,且气环在上。在装配时,两道气环的开口需要错开,起到密封的作用。油环的作用主要是刮除飞溅到缸壁上的多余润滑油,并将润滑油刮布均匀。目前广泛应用的活塞环材料主要有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。
铝合金:以纯铝为基加入一种或几种其他元素所构成的合金。含镁45%的铝合金可轧制成035毫米厚的带材,大量用于制造啤酒和饮料的瓶罐。铝合金在-253℃的低温下,其强度和塑性较在室温中均有提高。铝合金分两大类:一为铸造铝合金,有铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系合金。二为变形铝合金,其中又分为两类:热处理不强化型铝合金,有铝锰系、铝镁系合金;热处理强化型铝合金,有铝镁硅系、铝铜镁系、铝铜镁锌系等。铝合金化学成分: 硅、镁、铁、铜、锰、锌、铬、钛、其它铝合金的发展纯铝的导电、导热和耐蚀性能良好,主要用作导电、导热材料,但强度低,不宜作结构材料。铝可与许多化学元素形成合金以改善性能。铝合金比重轻,比强度接近合金钢,比刚度超过钢,塑性好,铸造和可切削性也较好,适宜制造重量轻的结构部件,因此成为航空工业不可缺少的材料,在交通运输、建筑、轻工、化工、仪表机械等部门,在家用器具方面也得到广泛应用。铝及某些铝合金用阳极氧化等法处理,通过着色工艺,生成各种颜色(见铝的氧化着色),广泛作包装、装饰材料使用。铁和硅是铝合金的主要杂质。铁和铝形成FeAl3和多种金属化合物。在铸造合金中,硅、铁作为合金添加剂加入到某些铝合金中时,会形成更多的 FeAl3等化合物,当它们呈片状存在时,使合金塑性降低,耐蚀性变差。在变形的Al-Mg系合金中,铁和硅也损害合金的强度、塑性和抗蚀性。所以在硬铝合金中还应控制铁和硅的相对含量。
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