Технология

АОЗТ "ИнтеллектАвто - НИЦ ЦИАМ" специализируется на наукоемких разработках и прогрессивных технологиях, направленных на улучшение параметров двигателей внутреннего сгорания. Совместно с Институтом металловедения и физики металлов ЦНИИчермет им.И.П. Бардина, КамАЗом, Заволжским моторным заводом проводятся работы по внедрению новейших технологий в автомобилестроение. Уже начато производство поршней методом "жидкой" штамповки. Подготовлен пилотный образец безинерционного термостата с термоэлементом из металла с памятью формы и освоено производство корпусных термодатчиков в системе электронного управления, а также дефлекторов, пружин, поддонов из стали высокого демпфирования.

Как показали исследования, обеспечение высокой экономичности, снижение токсичности отработавших газов и шума, а также повышение динамики автомобиля и сокращение времени прогрева двигателя в значительной мере зависят от правильного выбора конструкции поршня, величины диаметральных зазоров и мест расположения поршневых колец.
Создание совершенного двигателя возможно только при доскональном изучении физики протекающих в нем процессов, моделировании локальных температурных полей, деформаций и напряжений в наиболее ответственных деталях и узлах. При конструировании поршней помимо того также необходимы обширные экспериментальные исследовании толщины масляного слоя в цилиндро-поршневой группе ДВС. Только такой научный подход позволяет совершенствовать технологические процессы, внедрять новые методы и разработки, обеспечивать постоянно растущие требования по качеству.
Так, например, давно известен метод "жидкой" штамповки поршней, позволяющий не только заметно увеличить их усталостную прочность, но и повысить коррозионно- и износостойкость, снизить уровень термических напряжений, а также уменьшить массу. Данная технология используется японской автомобилестроительной фирмой UBE и международной группой T&N. Уже в 1990 г. на на специальных линиях завода T&N "жидкой" штамповкой было изготовлено более 1 млн поршней для автомобилестроителей Америки и Европы.
АОЗТ "ИнтеллектАвто", сотрудничая с ведущими организациями, также выбрало ориентацию на применение жидкоштампованных поршней. Причем отечественная технология "жидкой" штамповки имеет ряд преимуществ по сравнению с зарубежной, а ее внедрение позволяет использовать универсальное гидропрессовое оборудование российского производства и обеспечивает:

Причем последующая механическая обработка поршней не требует дорогостоящих металлообрабатывающих линий и основана на оригинальной технологии, использующей универсальное отечественное оборудование.
Для обработки сложной овально-бочкообразной формы наружной поверхности поршней используется специализированное оборудование, монтируемое на универсальных токарных станках с ЧПУ. Рабочее место оснащается ПЭВМ, обеспечивающей быстрое перепрограммирование на другую форму поверхности. Такая схема гарантирует высокую стабильность получения заданных размеров деталей, позволяет уменьшить диаметральные зазоры в сопряжении, снизить массу и существенно сократить затраты.
Применение высоких технологий и эффективных методов обработки при изготовлении поршней в конечном итоге привело к снижению вредных выбросов и улучшению характеристик двигателей.
По заключению дмитровского Центрального автополигона (протокол № 19-98) применение жидкоштампованных поршней на двигателе КамАЗ-740 привело к снижению: дымности отработавших газов на 11 единиц шкалы Хартриджа, выбросов окиси углерода с отработавшими газами на 8,4 %, углеводородов на 13,3 %, а частиц на 12 %. Для выполнения экологических норм EURO-3 (вступающих в силу с 1 января 2000 г.), особенно по выбросу частиц, в первую очередь необходимо конструктивно доработать детали цилиндро-поршневой группы. Этому требованию могут удовлетворить жидкоштампованные поршни, имеющие (при нормальной и повышенной температурах) характеристики на 20:30 % выше, чем при литье в кокиль. Отливки, изготовленные литьем с кристаллизацией под давлением имеют твердость на 4:8 %, а прочность в 1,3:1,6 раза выше, чем кокильные. С увеличением давления прессования повышаются плотность, предел прочности и твердость.

Высокие механические свойства заготовок, доработанные профили юбки поршня позволили, в частности, снизить диаметральный зазор по жаровому поясу в цилиндро-поршневой группе двигателя КамАЗ-740 с 0,65 мм до 0,4 мм, а верхнее поршневое кольцо поднять к днищу на 12 мм. На двигателе ВАЗ-1111, соответственно, был уменьшен зазор с 0,55 до 0,28 мм и кольцо поднято на 4 мм.
Дальнейшее усовершенствование конструкции на базе технологии "жидкой" штамповки предусматривает применение упрочненных керамическими волокнами головок поршней. В технической документации новейших двигателей "КамАЗ" и "ЗМЗ", обеспечивающих требования EURO-2 и -3, закладываются поршни с муллитокремнеземными головками без нирезистовой вставки. Указанные головки увеличивают прочность на 10:15 %, твердость в горячем состоянии на 10:15 ед. и, что очень важно, повышают в несколько раз износостойкость канавок поршневых колец. Механические свойства заготовок поршней при различном методе изготовления (в том числе из сплава АК-18) представлены в таблице.

На КамАЗе проведена широкая экспериментальная проверка работоспособности указанных поршней с муллитокремнеземными головками и принято решение о внедрении.
На величину токсичных выбросов двигателя большое влияние оказывает его тепловое состояние, которое поддерживается термостатом. От правильной работы устройства зависит экономичность, время прогрева двигателя до принятия нагрузки, надежность в экстремальных и переменных режимах работы. Применяемые в настоящее время термостаты с твердым наполнителем (ТУ 37.003.1275-90) имеют ряд существенных недостатков, и в первую очередь недостаточную точность регулирования температуры, низкую надежность и высокую инерционность.

АОЗТ "ИнтеллектАвто - НИЦ ЦИАМ" совместно с Институтом металловедения и физики металлов разработало термостат, термодвижущий элемент которого изготовлен из безгистерезисного сплава обратимой памяти формы на марганцевой основе. Быстродействие термостата увеличено в 10 раз, что сводит на нет риск перегрева двигателя и выхода его из строя в экстремальных режимах. За счет повышения точности регулирования температуры сокращается время прогрева двигателя на 30:40 %, а отсутствие. в конструкции резиновых деталей, увеличивает его долговечность в 2:3 раза. Конструкция термостата обеспечивает высокую надежность и позволяет легко производить профилактический осмотр и, при необходимости, ремонт.
В настоящее время на промышленных модулях "ИнтеллектАвто - НИЦ ЦИАМ" выпускается более 60 моделей поршней отечественных и зарубежных двигателей. Так как производство в "ИнтеллектАвто - НИЦ ЦИАМ" сертифицировано, то это дало возможность принять решение совместно с КамАЗом и ЗМЗ об организации учтенных точек по конструкторской документации на поршни. Вместе с этими крупнейшими центрами проводится ряд работ по отработке конструкции и технологии изготовления жидкоштампованных поршней с упрочнением зоны камеры сгорания керамическими волокнами. Разработки в этом направлении совместно патентуются, так что в дальнейшем стороны имеют на них равные права. Контракты о поставках с 1января 2000 г. жидкоштампованных поршней для двигателей "КамАЗ" и "ЗМЗ" находятся в стадии подписания.
АОЗТ "ИнтеллектАвто - НИЦ ЦИАМ" приглашает всех заинтересованных в создании на собственной базе литейного участка жидкой штамповки и цеха механической обработки поршней обращаться по телефону: +7 (095) 552-3427.