Как отливают блоки цилиндров автомобилей (4 видео)

В таблице помещён небольшой обзор применяемых для алюминиевого литья литейных процессов и соответствующих литейных форм. В нижеследующих подразделах описываются определённые литейные процессы, а также поясняются их преимущества и недостатки.

Содержание

Литьё в песчаные формы
Литьё в кокиль
Свободное литьё в кокиль
Литьё в кокиль под низким давлением
Литьё под давлением
Прессование (Squeeze Casting)
Как отливают блоки цилиндров
Экскурсия по секретному полигону в Самаре, на котором испытывают двигатели для ракеты-носителя «Союз»
Испытание двигателя для ракеты «Союз» в Самаре. Эксклюзивные кадры с закрытого полигона
Да походит еще
В чем плюс рядных моторов?
🔥 Видео

Литьё в песчаные формы

Литьё в песчаные формы является традиционной технологией литья в формы с разрушаемыми (теряемыми) песчаными формами. Формы, применяемые для одной единственной отливки, изготавливаются, в принципе, из кварцевого песка как основного материала формы с применением связующих средств. Изготовление форм производится копированием моделей из дерева, металла или пластмассы и позволяет получать отливки сложной формы путём разъёма и разделения модели и формы. После застывания отливок песчаные формы разрушаются, а песчаные стержни, служащие для достижения недоступных и необрабатываемых полостей, вытряхиваются или вымываются. Обычно применяемое литьё в песчаные формы играет в серийном производстве второстепенную роль. Главная область применения — изготовление прототипов и малых серий. Экономично литьё в песчаные формы в форме автоматизированного метода стержневого пакета (CPS = core package system). Чистый процесс литья в песчаные формы (форма и стержни изготовлены из песка) производится методом свободной заливки форм или методом литья под низким давлением. На Изображении 1 показано литьё в песчаные формы методом свободной заливки форм.

Литьё в кокиль

При литье в кокиль жидкий алюминий разливается в долговременные металлические формы из чугуна или жароупорных сталей. При данном методе литья конструкция и свобода её конструирования зависят, однако, от того, производится ли отливка методом свободной заливки форм или методом литья под низким давлением. По сравнению с литьём в песчаные формы при литье в кокиль достигается лучшее качество поверхности и большая точность размеров отливок

Свободное литьё в кокиль

При свободном литье в кокиль заполнение формы происходит исключительно под влиянием действующей на металл силы тяжести при атмосферном давлении. Отливка производится вручную или на частично или полностью автоматизированных литейных машинах. При данном методе существует достаточно большая свобода конструирования, поскольку возможно применение песчаных стержней (изобр. 3). Таким образом, реализуемы также разрезы сзади или полости, недостижимые механообработкой. Благодаря быстрому, направленному застыванию расплава при методе свободного литья в кокиль по сравнению с литьём в песчаные формы достигается более тонкая структура, более высокая прочность, а также неограниченные возможности по работе с теплом.

Литьё в кокиль под низким давлением

При литье под низким давлением расплав при относительно низком избыточном давлении (для алюминиевых сплавов — от 0,2 до 0,5 бар) поднимается в кокиль и при этом давлении застывает Речь идёт, — если речь идёт о давлении, — собственно, о давлении заполнения, необходимом для того, чтобы жидкий металл доставить в литейной машине наверх, в форму. Давление заполнения поддерживается до тех пор, пока не произойдёт затвердевание, от самого удалённого места до среза сифонного литника (входное отверстие литейной формы). Тем самым почти идеально происходящее, направленное затвердевание и заполнение формы без турбулентности являются существенным основанием высокой ценности отливок под низким давлением. Как и при свободном литье в кокиль, и при данном методе применимы стержни из песка, дающие в достаточной степени простор для конструирования формы.

4. Литейная печь с расплавом

6. Подъёмное приспособление

Литьё под давлением

При литье под давлением расплав под высоким давлением и с большой скоростью впрыскивается в долговременные формы из улучшенной жаропрочной стали. Металл течёт под давлением в полости формы. В конце заполнения формы давление на жидкий металл возрастает до 700 — 1000 бар. Давление поддерживается в процессе затвердевания металла. Это позволяет получить самую точную передачу формы по сравнению с другими методами литья. Тем самым достижимы узкие поля допусков размеров, резкость контуров и качество поверхности с малыми припусками на обработку. Благодаря высокому съёму продукции с квадратного метра площади речь идёт об очень экономичном методе литья. Этот метод имеет, однако, также определённые недостатки. Так, увеличивающая прочность двойная термообработка, в общем, невозможна, поскольку заключённые в материале пузырьки воздуха или газовые поры, образующиеся из-за толчкообразного наполнения формы, при определённых условиях создадут трудности. Также следует назвать ещё имеющуюся в настоящее время ограниченную свободу конструирования, поскольку при литье под давлением не могут быть применены для литейных полостей никакие обычно применяемые песчаные стержни. Обычно применяемые песчаные стержни были бы разрушены высоким давлением литья и сделали бы отливку непригодной. Однако происходит дальнейшее развитие литейной технологии. В настоящее время разрабатываются такие песчаные стержни, которые могут выдерживать высокое давление литья в процессе литья под давлением.

Читайте также: Ремкомплект заднего тормозного цилиндра ваз 2190

Прессование (Squeeze Casting)

Речь идёт, в принципе, о литье под давлением с несколько иными преимуществами и недостатками. Конструкция литейной машины, однако, отличается. Создание давления при прессовании происходит в конце процесса заполнения формы, который идёт значительно медленнее, чем при литье под давлением. Расплав, в отличие от литья под давлением, выдавливается в форму не в течение нескольких миллисекунд; процесс литья длится значительно дольше, до нескольких секунд. Это особенно важно при заливке чувствительных заливаемых частей, таких, как, напр. Silizium Preforms (LOKASIL метод) или усиления волокном постели под подшипники. Впрыск расплава, как это делается при литье под давлением, повредил или разрушил бы эти чувствительные части, сделав данную отливку негодной. Благодаря отсутствию турбулентности при заполнении формы прессованные части полностью термообрабатываемы для увеличения прочности.

Видео:Как отливают блоки цилиндров автомобилейСкачать

Как отливают блоки цилиндров

Мы делали самодельный цилиндр на ригу таким же образом. Но отливка — самая простая часть, фрезеровать и полировать было намного сложнее.

Видео:Как делают блок двигателяСкачать

Экскурсия по секретному полигону в Самаре, на котором испытывают двигатели для ракеты-носителя «Союз»

Космическая отрасль находится под строгим контролем государства, а технология производства вот уже много лет держится под грифом секретности.

В юбилейный для отечественный космонавтики 2021 год нам сделали подарок и приоткрыли завесу тайны, разрешив посмотреть на испытания настоящего космического двигателя на территории испытательного комплекса «Винтай» в нескольких десятков километров от Самары

Для начала давайте вспомним куда эти двигатели устанавливаются. Для лучшего визуального представления подойдет музей «Самара Космическая». На фасаде этого здания закреплена ракета-носитель «Союз».

Если встать под ракету, то увидим 5 реактивных двигателей РД-107а / РД-108а, которые собственно помогают запустить ракету в космос.

Двигатели производятся в Самаре на заводе ПАО «ОДК-Кузнецов» ГК «Ростех». Именно на испытание этого «монстра» сегодня мы отправимся.

Перемещаемся на испытательный полигон, на котором с августа 1961 года регулярно проводятся стендовые испытания реактивных двигателей

Проходим на территорию. Из-за статуса секретности – забирают телефоны и все лишнее оборудование.

В первом корпусе расположена лаборатория. Она здесь нужна, чтобы исключить попадание в двигатель некачественного топлива. Здесь производится контроль всех привозных жидкостей. Только после получения ок от лаборатории – все жидкости заливаются в двигатель.

Чтобы полигон бесперебойно функционировал и не зависел от соседних городов, на его территории возведена собственная котельная.

Если для запуска автомобиля достаточно залить бензин, то для подъема ракеты-носителя нужна более сложная формула топлива. Используется сочетание керосина и жидкого кислорода. Ранее полигон сам производил жидкий кислород вот в этом цехе.

По трубам жидкий кислород попадает в серые цистерны. Сегодня в приоритете у компании экологичность и рентабельность, поэтому было решено отказаться от собственного производства.

На территорию предприятия по мере потребности завозится жидкий кислород от стороннего поставщика. Теперь кислород хранится в новом вертикальном накопителе белого цвета. Новое оборудование более безопасно в эксплуатации и энергоэффективно, а пульт управления дает возможность в режиме онлайн наблюдать за процессом и его основными параметрами.

Двигатель очень много весит, поэтому для его транспортировки к испытательному полигону используются специальные рельсы.

Рельсы нестандартные и отличаются от привычных нам железнодорожных

Рельсы нас приводят к монтажному цеху. Именно здесь двигатель проходит финальную подготовку перед испытанием

Многие европейские автомобильные заводы позавидуют чистоте этого цеха

Все двигатели привозят из Самары вот в таком сером саркофаге на железнодорожном составе

Сверху ездит специальный кран, который перемещает двигатель между участками. На участках двигатель заправляют жидкостями, проверяют магистрали и делают финальные доводки.

В конце двигатель грузят на синюю тележку и отправляют по рельсам на вертикальный или наклонный старт.

Здесь испытывают все космические двигатели РД-107А/РД-108А, которые производит завод ПАО «ОДК-Кузнецов» (бывший авиационный завод №24 имени М.В. Фрунзе). Их серийное производство началось в конце 1957 года. Цель – возможное размещение серийного производства главного советского «оружия возмездия», ракеты-носителя Р-7 конструкции Сергея Павловича Королева.

Уже в конце 1957 года была принята программа реорганизации производства завода ввиду необходимости начала серийного производства ракетных двигателей. С этого момента куйбышевское предприятие становится монопольным производителем двигателей I и II ступеней для ракет-носителей, созданных на базе Р-7.

Читайте также: Масло в цилиндрах в чем причина

Все отечественные пилотируемые пуски, начиная с полета Юрия Гагарина 12 апреля 1961 года, были обеспечены силовыми установками, изготовленными на самарском предприятии ОДК.

В настоящее время со стапелей предприятия сошло уже свыше 11 тысяч серийных ракетных двигателей.

Практически одновременно с началом производства серийных двигателей, в 1959 опытный завод №276 (ныне ПАО «ОДК-Кузнецов») под руководством генерального конструктора Николая Дмитриевича Кузнецова приступил к созданию других жидкостных ракетных двигателей. Сначала для межконтинентальной баллистической ракеты ГР-1, а со второй половины 60-х годов для «лунной» ракеты Н-1. Двигатели НК-33, НК-43, НК-39 и НК-31, созданные коллективом Кузнецова для «лунной программы» были уникальными и не имели аналогов в мире, однако в 1974 году их производство было прекращено из-за сворачивания «лунной программы».

Реальное применение двигатель НК-33 получил в 2013 году. В период с 2013-2014 годов состоялось четыре старта американской ракеты-носителя «Антарес» с двигателем НК-33 в составе первой ступени. Двигатели НК-33 сегодня используются в работе отечественной легкой ракеты-носителя «Союз-2-1в». Уже состоялось 6 пусков этой ракеты.

На безопасном расстоянии от места испытаний оборудована специальная смотровая площадка для таких гостей, как мы. Отсюда хорошо виден «Наклонный» стенд. Он состоит из установки для двигателя, систем охлаждений и пульта управления.

Как вы думаете, сколько людей управляет этим испытанием? Правильный ответ: один. Один ведущий инженер контролирует весь процесс и является самым главным на площадке. Никто не может оспаривать его действия и вмешиваться в этот процесс.

Под наклоном установлен уже знакомый нам двигатель серии РД

Обязательно вставляем беруши. В этом месте они точно пригодятся!

Звучит три сигнала. После чего включается система охлаждения. Со всех сторон подается вода. Меня уже впечатлил этот фонтан, а ведь впереди еще интереснее!

Хорошо, что нас предупредили о том, что после первого запуска двигателя нужно подождать и не бояться реактивного хлопка через 12 секунд. Вот когда этот хлопок случился я аж вздрогнул. Ничего громче, ничего зрелищнее я еще не видел! Еще было очень жарко, как будто лицом тянешься к углям.

Вместо тысячи слов лучше самому все увидеть в видео ниже:

Видео:Как отливают блоки цилиндровСкачать

Испытание двигателя для ракеты «Союз» в Самаре. Эксклюзивные кадры с закрытого полигона

Роскосмос сделал подарок и пустил на территорию закрытого полигона посмотреть на испытания двигателя РД для космической ракеты-носителя «Союз».

По началу кажется, что вид вполне себе обычный, но потом подключается реактивная тяга, от которой становится сильно жарко даже в 1 км от испытаний.

Видео:Гильзовка Блока! Как Делается и Зачем!Скачать

Да походит еще

Видео:Устройство двигателя - Блок цилиндровСкачать

В чем плюс рядных моторов?

Когда-то, рядная шестерка была самой ходовой, доминирующей конструкцией двигателя в Западном полушарии. Jaguar ставил их на свои лучшие модели, Jeep «построил» и закрепил на них свою репутацию во второй половине 20-го века. Тоже самое можно сказать о Mercedes-Benz. Рядные шестицилиндровые бензиновые моторы были хорошими образчиками.

Все мы привыкли думать, что в Штатах господствовали восьмицилиндровые моторы, это нельзя назвать полной правдой, ведь в недалеком прошлом почти каждый заурядный семейный автомобиль и многие пикапы оснащались единственным стандартом мотора – «рядным шестицилиндровым».

Затем настали тяжелые времена, началась экспансия V6.

В течение многих лет V-образные шестерки вытесняли рядные моторы, казалось, еще немного и вся конструкция будет предана забвению. Но, похоже этому не бывать – Mercedes-Benz совершил воскрешение. Он вернул рядную шестерку в виде новой версии двигателя под внутренним номером M256. Предназначение вновь изобретенного «колеса» очевидна – замена и вытеснение большей части силовых агрегатов V6 из линейки. Об этом еще несколько лет назад заявляли сами представители Mercedes-Benz.

Но единственный вопрос: «Зачем им это?»

Одними из главных недостатков современных автомобильных двигателей являются: сложность производства, усложненность конструкции, невысокая надежность и дороговизна. Все эти недостатки в полной мере присущи «V»-образному стандарту и в том числе производимому компанией из Штутгарта.

В конце концов, понимание того, что нужно каким-то образом бороться за повышение доступности автомобилей с объемными и мощными двигателями, натолкнули управление Daimler AG к рискованному на первый взгляд шагу – разработке современного рядного шестицилиндрового мотора. Именно низкие затраты на разработку двигателя, а не присущая линейному мотору плавность работы, дали старому дизайну отсрочку от окончательного уничтожения.

Куда пропали все рядные моторы?

«Рядный» означает расположение цилиндров в блоке двигателя – они, соответственно, расположены один за другим – в ряд, а «шесть» – как несложно догадаться – это их количество.

Читайте также: Цилиндр получен вращением квадрата около его стороны

Изначально Mercedes освоил производство своей рядной шестицилиндровой линейки моторов в 1924 и продолжал делать их вплоть до 1943 года, пока война не начала активно высасывать все соки из стран «оси», и как-то стало не до производства двигателей.

После восьмилетнего перерыва, с 1951 по 1998 год Mercedes продолжил делать разнотипные рядные моторы. Отличительной чертой было то, что в этот период в производстве всегда оставалась хотя бы одна рядная шестицилиндровая модель двигателя. Двадцать лет назад данная традиция окончательно ушла в прошлое. Примечательно, что в Германии подобный тип мотора продержался дольше, чем в других странах Запада, в которых имелась собственная автопромышленность.

Другие автопроизводители разбрелись по разным сторонам от шести цилиндров. В Европе и Японии пошли путем уменьшения их количества, постепенно снизив до четырех, со временем добавив мощности при помощи турбин.

В США, мощные V8 взяли верх над практичными и относительно экономичными «шестерками». С 1950-х по 1970-е годы в Штатах автомобили были монументально огромными, бензин стоил дешево, а значит никаких препятствий для V-образных моторов не было, также как не было места рядным конкурентам.

Со временем под рядные силовые агрегаты в США была отвоевана ниша – автомобили начального уровня, но и они просуществовали не так долго, поскольку их повторно вытеснили «V»-образные моторы.

Почему это произошло? Все дело в том, что автомобили стали компактнее, их капоты тоже стали меньше, а вот зоны деформации и количество электроники, напротив, в современных автомобилях оказалось больше. Все это занимает место, значит нужны более компактные моторы – V6 подходили для этого как нельзя лучше, ведь они были короче на один цилиндр по отношению к своим рядным «сотоварищам», но стоили при этом дешевле своих старших братьев – V8.

Почему Мерседес вновь начал возрождать рядный тип моторов? И в чем его уникальность?

Короткие капоты по-прежнему являются проблемой, но у Mercedes есть несколько технических трюков, которые позволили сократить двигатель «M256» достаточно для того, чтобы «запихнуть» его в сегодняшние «курносые» автомобили.

На обычном двигателе, как известно, мощность мотора приводит в движение все навесное оборудование: гидроусилитель руля, генератор, помпу и компрессор системы кондиционирования. Все это добро приводится в действие через систему ремней и шкивов, расположенных в передней части двигателя. Все это нагромождение занимает много ценного места в пространстве между двигателем и радиаторной решеткой.

M256-й двигатель ушел от стандартной системы. Вместо нее все вспомогательное оборудование приводится в действие электрической 48-вольтовой системой, получившей фирменное наименование «Integrated Starter-Alternator (ISG)», в которой роль стартера и генератора объединена в едином блоке.

Такой подход сделал мотор компактней, но помимо этого, технология ISG также позволила повысить производительность относительно небольшого по объему двигателя и не последнюю роль в этом сыграла технология «интеллектуального турбонаддува» со встроенным электрическим турбокомпрессором и электромотором, который работает в паре с основной обычной турбиной, что устанавливается на CLS53.

Элемент технологии ISG (электромотор, расположившийся между коленчатым валом и КПП)

В зависимости от ситуации и требований, компрессор может помочь раскрутиться турбине или отдать первичный импульс для старта мотора. Интеллектуальная комбинация позволяет нивелировать турбо-яму, которую вы обычно чувствуете между нажатием педали газа и моментом увеличения мощности. То есть когда это необходимо электромотор работает, в качестве стартера и помогает двигателю достигать максимального крутящего момента в самом начале разгона, что обеспечивает автомобилю максимальную тягу на низких оборотах.

Так, что с технической точки зрения – это по-настоящему удивительный агрегат. Однако его уникальность заключается не только в используемых технологиях. Это уникальная конструкция с уходящими в глубокое прошлое корнями. Когда компактные V6 на протяжении 20 лет вытесняли рядные моторы, Mercedes, несмотря на прекращение производства последнего одновременно с уходом на покой лимузина W140 S-Class в 1998 году, не расстался с пониманием исторической связи, и не побоимся сказать – исторической ответственности в сохранении более простой и надежной версии силовых агрегатов.

Единственным конкурентом, который не расстался с рядной концепцией, стала компания BMW. Все остальные производители из Топ-10 либо давно прекратили попытки строительства среднеобъемных рядных двигателей, либо начав их делать достаточно быстро, прекращали. Среди них можно отметить:

Jeep, со своим 4.0-литровым I6, который перешел от него после 2006 года в пользу V6.

General Motors, который создал уникальный для своего времени рядный шестицилиндровый мотор в 2002 году в рамках нового семейства двигателей Atlas. Двигатель просуществовал до 2012 года.