铝活塞材质要求

2018-12-16
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 铝合金的突出优点是密度小,可大大减少活塞的质量及往复运动的惯性力,因此铝合金活塞常常应用于中、小缸径的中、高速内燃机上,尤其以汽车发动机中居多。在同样强度的情况下,它比钢铁材料轻许多。因此,采用铝合金制作的活塞工作过程中产生的惯性小,对高速内燃机的减振和降低内燃机的比质量有着重要的意义。此外,质量较低的铝合金活塞运动时,对缸壁的侧压力和冲击力也较小,这样可以减小活塞组与缸壁以及活塞销的摩擦力,并降低它们的磨损量。铝合金的另外一个优点是导热性好,工作时,活塞表面温度比铸铁的低,而且活塞顶部的积炭也较少。迄今曾经使用过的铝活塞材料大致有4类:Al-Cu-Ni-Mg系、A1-Cu-Si系、共晶型A1-Si-Cu-Mg系及过共晶型AI-Si-Cu-Mg系,前两类由于存在线膨胀系数大、比重大、体积不稳定的缺点早已被淘汰,目前国内使用的铝活塞材料主要是共晶型铝硅合金,如ZLi08(ZAlSil2Cu2Mg)、ZLl09(ZAlSil2Cul MglNil)。随着发动机性能的不断提高,共晶型铝硅合金已越来越难以达到使用性能要求,在汽油机和天然气发动机中,过共晶铝硅合金的使用越来越多。过共晶型铝硅合金含硅量高达17%~26%,合金比重减小,线膨胀系数降低,抗磨性及体积稳定性相应提高,是较理想的活塞材料。国外已将此材料广泛用于活塞生产,随着高功率及增压内燃机的出现,国内也有少数单位开始应用。

  但过共晶铝硅合金也有不足之处,未经过变质处理的过共晶铝硅合金中存在粗大块状初晶硅和粗大长针状共晶硅组织,使基体严重割裂,恶化机械性能,同时切削加工性能也很差,这也是过去这种合金应用受到限制的主要原因。解决这一问题的关键在于如何对合金进行变质细化处理,这是近年来人们研究这类材料的重点。另一不足之处是降低了活塞的导热率,这对于汽油发动机影响更大。不过通过适当的热处理可以得到改善,但热处理会增加活塞的成本。

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