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鑄鐵活塞與鋁合金活塞之間的區(qū)別，各用在哪些方面

: 問提問者：網(wǎng)友 | 2020-05-10

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缸體材料應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、良好的澆鑄性和切削性，且價(jià)格要低，因此常用的缸體材料是鑄鐵、合金鑄鐵。但鋁合金的缸體使用越來越普遍，因?yàn)殇X合金缸體重量輕，導(dǎo)熱性良好，冷卻液的容量可減少。啟動(dòng)后，缸體很快達(dá)到工作溫度，并且和鋁活塞熱膨脹系數(shù)完全一樣，受熱后間隙變化小，可減少?zèng)_擊噪聲和機(jī)油消耗。而且和鋁合金缸蓋熱膨脹相同，工作可減少冷熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力。: 回答者：網(wǎng)友

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"兩室之間的氣密性 / @* ?; b8 g! ?9 N! Rbbs.5imx.com;F%q+N#O%e1a1c5h8M;c1T5}/}6B"}2|9t ) [9 D; Y; l4 B# d9 I我愛模型玩家論壇如果活塞和汽缸之間的配合不良，就會(huì)出于多方面的原因造成發(fā)動(dòng)機(jī)過熱。發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，就不會(huì)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，也不可能達(dá)到其最大功率。一臺(tái)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)需要有生產(chǎn)廠家能獲得的活塞與汽缸的最佳配合。不僅配合要好，還要有足夠的燃料由于側(cè)吹而通過活塞對曲軸箱進(jìn)行潤滑。也就是說，每套活塞和汽缸之間，包括二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，都會(huì)稍有一點(diǎn)兒滲漏，但是如果滲漏過度，就會(huì)造成重大問題。物理學(xué)家告訴我們，當(dāng)氣體快速地流過一個(gè)狹窄通道――就像活塞與汽缸之間――的時(shí)候，會(huì)由于摩擦而產(chǎn)生熱量。氣體流經(jīng)不良配合時(shí)產(chǎn)生的熱量，比配合優(yōu)良的發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的熱量要大得多。最終進(jìn)入曲軸箱的高溫廢氣，向外提供了多余的熱量。除了由于廢氣流動(dòng)所產(chǎn)生的熱量以外，活塞和汽缸之間的機(jī)械摩擦也會(huì)產(chǎn)生熱量。氣密處要幾乎沒有滲漏和摩擦，才能讓發(fā)動(dòng)機(jī)低溫運(yùn)轉(zhuǎn)。但是很多剛拿到手的發(fā)動(dòng)機(jī)氣密性很差，摩擦阻力也很大。后面我們會(huì)解釋如何利用所謂的磨合過程來改善這一切。本節(jié)余下的內(nèi)容就來介紹各種活塞和汽缸類型。而這當(dāng)中的每一款都很適合初學(xué)者使用。bbs.5imx.com4j8L:S&]/X;s ! P4 @( @8 B# }9 D'^3R2p,[2H+U " z0 _$ V2 U: m8 I& r6 \2 \0 O 一種氣密方法是采用鑄鐵制作的活塞精密配合在鋼制汽缸套內(nèi)，或者將二者反過來。采用不同金屬材料，諸如這里使用的鑄鐵和鋼，可以使零件相互之間滑動(dòng)時(shí)磨損較小，并能減小相互之間的摩擦。這兩種金屬材料在發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)膨脹系數(shù)接近。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度上升時(shí)，它們之間的氣密性幾乎不受影響。汽缸的直徑由精細(xì)的研磨砂研磨到精確的尺寸。發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家采用的是研磨工藝――采用一種精細(xì)的研磨膏來對金屬件進(jìn)行磨削的工藝――以確?；钊某叽缇_。因此，我們有時(shí)會(huì)把這種活塞和汽缸采用研磨工藝生產(chǎn)出來的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為研磨工藝發(fā)動(dòng)機(jī)。航模愛好者對于不同的活塞和汽缸組合都有不同的縮寫簡稱。但是我沒見過大家給這種鑄鐵和鋼的組合起過什么名字，我們姑且稱之為CIS（CI-Cast Iron鑄鐵, S-Steel鋼）吧。照片(66)顯示的就是CIS發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和汽缸套。長時(shí)間的磨合，可以把CIS的活塞和汽缸套磨得極為光潔，產(chǎn)生近乎完美的配合。一旦磨合好了以后，CIS發(fā)動(dòng)機(jī)可以運(yùn)轉(zhuǎn)無數(shù)小時(shí)而毫無問題。照片(2)中的我那臺(tái)已有四十多年歷史的Fox 35發(fā)動(dòng)機(jī)，至今已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)了不知多少小時(shí)了，表現(xiàn)卻是越來越好。當(dāng)然，發(fā)動(dòng)機(jī)有那么長的壽命并不常見。但是大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)都不是因磨損而亡，而是不幸死于炸機(jī)。. I: U* _8 \/ B- m, X $B6]0c$Y!^7u 0 S" ]/ [. f# i( S, P- ^; Wbbs.5imx.com3E;v#E0r8l&i4t#x CIS發(fā)動(dòng)機(jī)中的鑄鐵活塞較重，會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，并在上死點(diǎn)和下死點(diǎn)改變運(yùn)動(dòng)方向的時(shí)候吸收能量。采用較輕的鋁制活塞的研磨工藝發(fā)動(dòng)機(jī)可以減輕這些問題，但是鋁制活塞需要一個(gè)在升溫后與活塞膨脹相同的汽缸。這樣，活塞和汽缸才能在任何運(yùn)行溫度下，都能使發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)室之間氣密良好。Super Tigre在1968年左右推出了用于制造活塞和汽缸的新材料。他們的工程師選擇了一種高硅鋁合金來制造活塞，這種材料非常耐磨，而且在升溫后膨脹程度只比某些黃銅合金略小一點(diǎn)兒。Super Tigre采用表面鍍鉻的黃銅制造汽缸套，并稱這種組合為ABC（A-Aluminum鋁，B-Brass黃銅，C-Chrome鉻）。現(xiàn)在，大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家都生產(chǎn)ABC發(fā)動(dòng)機(jī)。也可以采用鋁來制造汽缸。但是鋁和鋁之間摩擦?xí)r，磨損較快，摩擦力也較大。因此，活塞或汽缸的表面就要鍍鉻?？梢韵馭aito（齊藤）的50發(fā)動(dòng)機(jī)那樣，汽缸是個(gè)整體，都用鋁制造(67)。而有些發(fā)動(dòng)機(jī)則有一個(gè)汽缸套，就像(66)和(68)中顯示的那樣。當(dāng)然，照片中的零件是鋼的，而不是鋁的。我們常把這種發(fā)動(dòng)機(jī)簡稱為AAC（A-Aluminum鋁A-Aluminum鋁C-Chrome鉻），亦即鋁制活塞、鋁制汽缸或汽缸套，加上表面鍍鉻。由于AAC和ABC發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞和汽缸兩個(gè)零件的膨脹率接近，高溫不會(huì)抱死，所以這兩種發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過熱后比較不容易損壞。實(shí)際上，在過熱后，銅制汽缸比鋁制活塞膨脹量還要大一些呢。由于這些金屬較軟，不能像鋼那樣承力，因此在拆裝AAC和ABC發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候務(wù)必要小心。OS為他們生產(chǎn)的銅制汽缸套內(nèi)外鍍無光澤的鎳，但是他們還把這種組合稱為ABC，而不叫什么ABN（N-Nickel鎳）。我曾經(jīng)修過一臺(tái)汽缸損壞的OS發(fā)動(dòng)機(jī)，損壞的原因就是使用者沒有意識(shí)到零件實(shí)際上是由很軟的銅制成的，結(jié)果在拆裝的時(shí)候把上面弄出了一道溝。3 _% [0 l: C+ s* _5 f/ N 9[8X5z)V*e,e$F#r7t1g)^1r'~&b8c$i8S+J # {' p8 F* _1 ]+ d) C 早期的航模發(fā)動(dòng)機(jī)采用鋼制的汽缸和鋁制的活塞，但是利用鋼或鑄鐵制成的活塞環(huán)(68)來保持燃燒室和曲軸箱室之間的氣密性。我們把這種發(fā)動(dòng)機(jī)稱為活塞環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。這種組合效果很好，直到現(xiàn)在還在普遍使用。由于升溫時(shí)，鋁要比鋼膨脹得多一些，因此，鋁制活塞一定要比鋼制汽缸小一點(diǎn)兒?；钊h(huán)對兩個(gè)室進(jìn)行密封的方法是這樣的：燃燒后的氣體會(huì)將活塞環(huán)向下壓，環(huán)的下表面和活塞接觸，形成了曲軸箱室和燃燒室之間密封工作的一部分。露在外面的環(huán)頂使氣流吹入活塞環(huán)和活塞之間的垂直窄隙。氣體就會(huì)迫使活塞環(huán)向外擴(kuò)張，抵住汽缸壁，最終將其徹底密封起來?；钊h(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)比較容易磨合。和其它更新的設(shè)計(jì)相比，也更能承受使用不當(dāng)?shù)膯栴}。但是這種發(fā)動(dòng)機(jī)不能過熱，原因是過熱后活塞環(huán)會(huì)變形?；钊h(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸膛有時(shí)會(huì)鍍鉻，以延長活塞環(huán)和汽缸的壽命。bbs.5imx.com6 u n7 L) T' o .K2B2[0i)U,V&\bbs.5imx.com . c* `+ N, c6 i- Q, \6 i5 h"X3G.g6J"R#l/l&v 航模發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)有兩種。一種如(68)所示的傳統(tǒng)活塞環(huán)。另一種稱為Dykes環(huán)，我們也拍攝了照片(69)。Dykes環(huán)的截面為“L”形，而傳統(tǒng)活塞環(huán)的截面則是矩形的。Dykes環(huán)減小了向外的張力。一般情況下，它比傳統(tǒng)的活塞環(huán)密封要好，摩擦力也較小。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，當(dāng)活塞環(huán)運(yùn)動(dòng)到上死點(diǎn)時(shí)，它會(huì)有繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)的趨勢。這樣，密封就不能保持了。而Dykes環(huán)由于其重量較輕，因而就相應(yīng)地改善了這種情況。有一些用于競賽的手工制造的發(fā)動(dòng)機(jī)，采用了鋁制的活塞、鍍鉻的黃銅汽缸，并采用Dykes活塞環(huán)。其生產(chǎn)廠家稱這種組合為ABCD（A-Aluminum鋁，B-Brass黃銅，C-Chrome鉻，D-Dykes）。例如，Webra 32(70)采用的就是ABCD活塞和活塞環(huán)。": 回答者：網(wǎng)友

首先，鋁活塞材質(zhì)輕，使用鋁活塞能有效降低整個(gè)總成重量。其次，鑄鋁活塞多采用陽極氧化的表面處理，耐腐蝕性能好。: 回答者：網(wǎng)友

鋁的優(yōu)勢：當(dāng)前，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體分鑄鐵和鑄鋁兩種。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，鑄鐵缸體占絕大部分。近年來，隨著汽車工業(yè)快速發(fā)展，轎車迅速進(jìn)入普通百姓的生活，同時(shí)，車輛的節(jié)油性能逐漸受到重視。減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，可以省油。采用鑄鋁缸體，可以減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。從使用來看，鑄鋁缸體的優(yōu)勢就是重量輕，通過減輕重量實(shí)現(xiàn)省油。在同等排量的發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用鋁缸體發(fā)動(dòng)機(jī)，能減輕20公斤左右的重量。汽車的自身重量每減少10％，燃油的消耗可降低6％～8％。據(jù)最新資料，國外汽車自身重量與過去相比減輕了20％～26％。例如，?？怂共捎昧巳X合金的材質(zhì)，減輕了車身重量同時(shí)，還增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱效果，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率，而且壽命也更長。從節(jié)油的角度看，鑄鋁發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)油方面的優(yōu)勢頗受人們關(guān)注。鐵的優(yōu)點(diǎn)：　鐵和鋁的物理性能不同。鑄鐵的缸體熱負(fù)荷能力更強(qiáng)，在發(fā)動(dòng)機(jī)的升功率方面，鑄鐵的潛力更大。打個(gè)比方，一臺(tái)1.3升排量鑄鐵: 回答者：網(wǎng)友

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