Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

Чугунный блок или хотя бы гильзы: на каких современных автомобилях они еще есть?

Каждый автомобиль имеет свои особенности и требовательность к мощности, поэтому установленный в нем мотор подбирается индивидуально. Определить какой именно металл используется в двигателе, можно при условии его демонтажа и разбора. Старые моторы, стоящие в гараже или из аварийных авто, сгодятся обычно только для одной цели – сдать ДВС на металлолом. Хотите узнать какой металл в блоке двигателя чтобы представлять прибыль? Давайте разберемся из какого металла делают двигатели автомобиля и какую ценность они из себя представляют.

Из какого металла сделан блок двигателя и цилиндры

В течении нескольких десятков лет моторы изготавливались исключительно из стали, алюминия, чугуна и других сплавов. Сохранявшийся тренд на уменьшение габаритов и массы, с одновременным увеличением мощности, привел к тому что двигатели всё чаще делают с применением пластика. Но в серийном производстве автомобилей самым популярным оставался чугун. Чтобы определить тип металла в двигателе внутреннего сгорания нужно его разобрать. Если вы решили сдать на металл ДВС, то принимайте во внимание, что обычно моторы принимают как чермет, если его транспортируют в пункт приема в собранном состоянии.

Двигатели из чугуна

При производстве автомобильных двигателей внутреннего сгорания, уже целый век сохраняет лидерство чугун. Данный материал обладает рядом преимуществ перед аналогичными сплавами, кроме небольшой стоимости. Достоинствами чугуна в автомобилестроении считают:

• Высокая технологичность изготовления деталей, возможность механической обработки;
• Термостойкость и износостойкость выше чем у других сплавов;
• Жесткость материала и одновременно демпфирующие характеристики обеспечивают надежность двигателя;
• Возможность устанавливать крепежные элементы сразу в блок двигателя;
• Простой и доступный ремонт, пайка поверхностей.

Кроме того, двигатели из чугуна имеют стоимость ниже аналогичных моделей из алюминия. Но существуют у данного материала и свои недостатки. Главный минус чугунного мотора – его огромная масса.

Современные двигатели внутреннего сгорания изготавливают зачастую из инновационного сплава – белого чугуна. Производится это при помощи лазерного отбеливания: серый чугун переплавляют в тонкий слой белого. Этот материал обладает повышенной твердостью и более долговечен. При этом обычно двигатели из белого чугуна при повреждении верхнего слоя силового агрегата, сложно ремонтировать из-за высокой твердости металла. Белый чугун покрывает часть поверхности силового агрегата и обычно наносится на серый чугун, который является основным материалом.

Двигатели из алюминиевого сплава

Обычно в двигателях внутреннего сгорания, алюминий выполняет второстепенную роль и не является основным материалом. Полностью силовой агрегат изготавливают только из кремниево-алюминиевых сплавов. Такие двигатели стоят дорого, но имеют значительно меньшую массу при повышенной мощности. Они используются в гибридах, также из него создают двигатели для болидов Формулы-1 (F1). В обычных двигателях алюминий может использоваться в следующих деталях:

• Гильза вставного или залитого типа;
• Шпильки для предохранения срывов резьбы;
• Крышки подшипников;
• Поршни, крышка, блок и другие элементы двигателя.

Массово алюминиевые двигатели использовали именно для гоночных автомобилей, поэтому и сегодня применение направленно именно на спортивные машины. Алюминий мягкий и легкий материал, поэтому он помогает значительно снизить массу и габариты двигателя.

Моторы из алюминиево-кремниевых сплавов изготавливали такие компании как BMW, Audi, Porsche, Mercedes-Benz, Chevrolet. Такие силовые агрегаты покрывались никелевым покрытием, что позволяет увеличить КПД мотора в разы. В России автомобили с алюминиевыми движками не возымели популярности, из-за быстрого химического разрушения «никасила». Некоторые сорта топлива, с высоким содержанием серы (например сорта топлива из Российской Федерации), способны разрушить шатун или сжечь поршень. Многие двигатели из алюминия быстро изнашивались. Именно в связи с этими недостатками, популярность алюминиевые моторы не возымели.

Двигатели магниевые и остальные

Кроме алюминия, серого и белого чугуна, а также алюминия, при производстве двигателей внутреннего сгорания используются также и другие металлы, например, стальные и магниевые сплавы. Применение инновационных материалов актуально в основном для использования в скоростных автомобилях, где важно сохраняя мощность движка снизить общую массу транспортного средства. В таком случае автопроизводитель может использовать легкие сплавы не только в роли второстепенного материала, но и вместе чугуна.

Магниевые сплавы имеют массу меньше чем алюминий, поэтому они более целенаправленно могут применяться для снижения веса авто. Недостаток такого материала – большая стоимость сплава в сравнении с аналогичными металлами. Не смотря на этот минус, двигатели из магниевых сплавов применяют в авиации, бензопилах и например в «Запорожцах».

Химический состав и термическая обработка

Литейные алюминиевые сплавы, которые применяют для изготовления блоков цилиндров автомобилей, обычно включают сплавы 46200 и 45000 по Европейскому стандарту EN 1706 (громоздкая приставка “EN AC-“ опущена). Химические «формулы» этих сплавов имеет соответственно вид AlSi8Cu3 и AlSi6Cu4. Их американскими аналогами – более известными – являются сплавы А380.2 и А319. Эти доэвтектические алюминиево-кремниевые сплавы обычно производят из вторичного алюминия. Из них отливают автомобильные блоки цилиндров различными методами гравитационного литья.

Таблица – Химический состав и состояния алюминиевых литейных сплавов для блоков цилиндров

Относительно высокое содержание меди позволяет этим сплавам сохранять свою прочность при повышенных температурах и, кроме того, обеспечивает им хорошую обрабатываемость резанием. Обычно для этих сплавов – 46200 и 45000 (А380.2 и А319) – применяют состояния F (литое состояние), Т4 (закалка и естественное старение) и Т5 (неполная закалка и искусственное старение). Для отливок из этих сплавов может также применяться и состояние Т6, но для многих изделий из этих сплавов достаточно стабилизирующего состояния Т5.

Почти все блоки цилиндров, которые отливают методом литья под высоким давлением, изготавливают из сплава 46000 (AlSi9Cu3(Fe)). Обычно этот сплав не требует термической обработки, кроме умеренного отпуска для снижения остаточных напряжений.

Блоки цилиндров из алюминиевых сплавов 42100 (AlSi7Mg0,3) и 42000 (AlSi7Mg) получают высокую прочность и удлинение при комнатной температуре, когда подвергаются термической обработке на состояние Т6. В этом случае необходимо внимательно контролировать остаточные напряжения, которые возникают при закалке отливки для достижения состояния Т6. Более высокое сопротивление растрескиванию этих сплавов дают им возможность противостоять термическим усталостным нагрузкам. Это происходит за счет определенного ухудшения обрабатываемости резанием и повышения стоимости из-за дополнительных расходов на термическую обработку на состояния Т6 или Т7. Выполнение требования по пониженному содержанию примесей, таких как железо, марганец, медь и никель, также требует дополнительных расходов по сравнению со вторичными сплавами, которые упоминались выше.

Блоки цилиндров из заэвтектоидных алюминиево-кремниевых сплавов (AlSi17CuMg) обычно отливают методом литья при низком давлении с последующей термической обработкой на состояние Т6. Этот сплав также более дорогой, чем стандартные литейные сплавы из вторичного алюминия.

Цветной металл в двигателе. Можно ли сдать?

Весь содержащийся цветной металл в двигателе можно выгодно сдать, если обратиться в профильный приемный пункт. Не в каждой приемке есть в наличии манипулятор, поэтому не все организации способны загрузить, транспортировать и взвесить двигатель внутреннего сгорания, который может иметь массу до 200 килограмм. На цветмет примут не весь двигатель, а только некоторые его компоненты, который изготовлены из цветных сплавов. Обычно двигатели целиком принимают как черный металлолом, поэтому лучше заранее разобрать агрегат и отделить детали из цветного лома. В Москве и Московской области сдать старый двигатель от автомобиля можно по хорошей цене. Например ВторБаза скупает лом алюминия моторного (по цене 90-118 руб./кг.), также вы можете сдать чугун из блока цилиндров ДВС вашей машины. В этом пункте приема есть вся необходимая специальная техника, погрузчики и грузовые автомобили. помогает с организацией транспортировки, взвешиванию, разбору и оценке двигателя, с последующим его выкупом. При этом цена на все черные и цветные металлы, принимаемые в приемке, выше чем в других пунктах региона.

Выбор алюминиевого литейного сплава

Выбор алюминиевого литейного сплава для блока цилиндров требует учета различных факторов. Алюминиевые литейные сплавы, которые применяют в производстве таких сложных литых изделий как блоки цилиндров, должны соответствовать целой комбинации технических требований. Эти требования включают:

Прочность

Уровень прочности сплава определяет, например, минимально допустимую толщину стенки. Поэтому выбор алюминиевого литейного сплава должен производиться уже на первом этапе проектирования блока цилиндров двигателя. Обычно выбор алюминиевого сплава является компромиссом. Высокопрочные литейные сплавы могли бы быть предпочтительным выбором, но часто у них могут быть такие недостатки, как высокая стоимость, низкие литейные свойства и недостаточная прочность при повышенных температурах.

Из соображений цены и по техническим причинам почти все автомобильные алюминиевые блоки цилиндров делают из сплавов, которые основаны на применении вторичного алюминия – алюминиевых сплавов, который получают из алюминиевого лома. Это, например, сплавы EN AC-46200 (AlSi8Cu3) и EN AC-45000 (AlSi6Cu4). При повышенных требованиях к вязкости материала применяют сплавы с более жесткими требованиями по примесям и загрязнениям, которые уже близки к требованиям для сплавов из первичного алюминия.

Двигатель на металлолом

У многих есть старый автомобиль. Он может либо достаться в наследство, либо быть просто предметом давней роскоши. Как правило, двигатель такого автомобиля находится в довольно трепетном состоянии. Чтобы привести его в рабочее состояние придется потратить кругленькую сумму и вложить кучу усилий. В большинстве случаев это довольно нецелесообразно. В таком случае лучше сдать автомобиль на металлолом целиком. Если же вы меняли двигатель – покупали новый или установили контрактный с пробегом, то возникает вопрос – куда деть старый неработающий автомобильный двигатель?

На ум приходит одно: сдать двигатель на металлолом. Это действительно самый удачный выбор ибо больше его деть некуда. Здесь вы сможете не только избавиться от старой «рухляди», но и получить финансовое вознаграждение.

Да и если задуматься глобально, то получается, что вы даете металлу новую жизнь! Пройдя полный цикл переработки, он превратится либо в станок, либо в какую-нибудь деталь, либо с него просто отольют чистый лист металла.

Как сдавать?

Разобранные двигатели на площадке металлолома

Итак, вы решили сдать двигатель на металлолом. Перед этим убедитесь, что он находится в неисправном состоянии. Дело в том, что есть такие перекупщики, которые занимаются скупкой автомобильных двигателей на металлолом. На самом деле, они отбирают рабочие части либо ремонтируют весь двигатель и продают их. Поэтому к оценке работоспособности стоит подходить с максимальной серьезностью.

Двигатель – вещь не из легких. В среднем он весит порядка 120 кг. На руках не понесешь – тяжело. Так как же доставить двигатель в пункт приема металлолома? Здесь есть несколько вариантов:

• Доставить самостоятельно. В этом случае вам понадобится автомобиль, желательно с прицепом. Также необходима будет посторонняя помощь при загрузке и выгрузке движка. Необходимо учесть затраты на топливо, требующиеся для доставки груза. К преимуществам можно отнести больший доход (вам не нужно оплачивать работу грузчиков).

• Вызвать сборщиков металлолома на дом. В таком случае возможен вариант, что прибыль вы не получите, т.к. за небольшим количеством металла выезжают только фирмы посредники. А крупные приемщиики выезжают только от 3-5 тонн. Если вы вызовите посредников – они самостоятельно погрузят двигатель в кузов машины, без вашего участия. Возможно, какую-то минимальную и символическую сумму вы получите, но как правило, этого не происходит, так что будьте готовы, просто отдать двигатель бесплатно.

• Еще один вариант увезти двигатель в металлолом с помощью транспортной компании, вызвав, например, Газель, но тут, скорей всего, транспортные услуги “съедят” всю прибыль. В среднем час Газели стоит 350 рублей, минимум оплата идет за 2 часа. Т.е. минимум вам придется отдать 700 рублей, плюс еще погрузка двигателя. Поэтому этот вариант отпадает.

Минусы алюминиевых моторов

Итак, алюминиевые моторы легче, чем чугунные. Также алюминиевые двигатели имеют лучший теплоотвод по сравнению с чугунными блоками (лучшая теплоотдача). В результате алюминиевые моторы работают более гладко и устойчиво.

Главным же недостатком алюминиевых моторов является недостаточная прочность блока цилиндров. К сожалению, жаропрочность при высоких температурах у алюминиевых движков хуже по сравнению с чугунными. Особенно это плохо, когда двигатель небольшой, поскольку при маленьких размерах алюминиевого блока цилиндров конструкторам тяжело придать ему хорошую прочность. Но самое ужасное, что с такими алюминиевыми моторами в последние годы стало модно ставить турбину, которая также негативно влияет на температуру в двигателе, оказывая на хрупкий алюминиевый блок двигателя свое отрицательное воздействие.

Вот почему некоторые автопроизводители по-прежнему в турбированных автомобилях используют чугунные тяжелые двигатели. Так надежней и долговечней.

Также главный минус алюминиевых моторов – это их плохая ремонтопригодность. К сожалению, многие алюминиевые двигатели отремонтировать очень тяжело, в отличие от чугунных моторов, где толстый блок цилиндров легко подлежит нескольким расточкам.

Почему же тогда автомобильные компании популяризировали во всем мире алюминиевые двигатели? А все дело в экологии. Из-за постоянного ужесточения экологических норм автопроизводители вынуждены любыми способами снижать расход топлива в новых транспортных средствах, который напрямую влияет на уровень вредных выбросов в выхлопе. А согласно исследованиям, расход топлива может быть уменьшен на 6-8% при каждом снижении веса автомобиля на 10%.

Стоимость двигателя

Двигатель от D4 Toyota привезли на металлолом

Решив сдать автомобильный двигатель на металлолом, необходимо примерно знать, сколько денег это может вам принести. Помните, что в каждом пункте приема будут специально занижать цену, поэтому внимательно подходите к решению этого вопроса. Лучше всего сверить цену у нескольких конкурирующих компаний.

Как было сказано выше, двигатель весит от 60 до 200 кг. Масса завит от его объема и модели. Средняя цена черного металлолома в России 4–9 рублей за 1 килограмм. Вот и имеем, что сдав двигатель, вы обогатитесь на 240–1800 рублей. Т.е. несмотря на то, что в двигателе имеется цветной лом – принимать его будут как лом черных металлов! Со стандартным засором – 5%.

На особо “наглых” пунктах приема лома процент засора может составить до 30%. Т.е. от подсчитанной суммы отнимите еще 30%. С таких пунктов бегите сразу! Дело в том, что двигатель обрабатывают специальными защитными материалами. Как правило, их общий вес не превышает 2–3 килограмма, но скупщики могут настаивать на 15%-30% засора от общей массы двигателя.

Согласитесь, сумма небольшая, но если подойти с умом, то можно более выгодно сдать двигатель.

Цветные металлы в автомобильном двигателе

Для изготовления автомобильных двигателей используют не только черные металлы, но и цветные. Как известно, цветные металлы стоят в несколько раз больше, нежели их собратья. Но где их искать?

• Головка блока цилиндров. Эта деталь двигателя довольно массивная. Алюминий, по своей природе, на 50-60% легче, чем сталь. С целью уменьшения веса движка и машины в целом, головку блока цилиндров выполняют из алюминия. Её вес находится в пределах 10-15 кг.

• Поршни. Здесь дело обстоит не только в массе (хотя и в ней тоже). Теплопроводность алюминия в несколько раз выше, чем у стали, поэтому алюминиевый поршень обеспечивает лучшую степень сжатия. Также у таких поршней лучшие антифрикционные свойства. В зависимости от количества поршней вес может варьироваться от 0,7 до 2 кг.

Ещё алюминий содержится во входном коллекторе, но, как правило, его не относят к двигателю.

Средняя цена лома алюминия колеблется в пределах 60-80 руб/кг. Вот и имеем, что немного потрудившись, можно увеличить доход от сдачи двигателя на 940-1360 рублей. Проще говоря в два раза. Согласитесь, что ради такой выгоды, можно немного потрудиться.

А теперь подойдем к этому вопросу с точки зрения трудоемкости. Чтобы снять все вышеперечисленные элементы, вам потребуются базовые знания о строении двигателя и несколько часов свободного времени. Если у вас есть и то, и другое, то смело приступайте к делу.

В итоге, можно сказать, что сдать двигатель от машины на металлолом можно довольно выгодно. Если у вас есть опыт в работе с двигателями, то эту сумму можно вдвое увеличить.

Обзор основных деталей

Цилиндр двигателя

Основная деталь цилиндра двигателя – гильза.
Существуют гильзы двух типов:

• впрессованные гильзы, (в алюминиевом блоке);

• съёмные гильзы – они бывают «мокрыми» и «сухими».

Головка блока цилиндров двигателя – ГБЦ

Она закреплена сверху конструкции направляющими шпильками и болтами крепления ГБЦ. Очень важная деталь – прокладка блока, она расположена между ГБЦ и самим блоком. Изготавливают ее из асбестометалла, металла, а может быть безасбестовой.

Головка блока цилиндров двигателя состоит из: камеры сгорания, мест крепления ГРМ, рубашки охлаждения, каналов для смазки, резьбовых отверстий свечей (форсунок), отверстий впускных и выпускных каналов.

Отдельно стоит упомянуть технологию крепления ГБЦ. Для этого используются специальные болты крепления, а сама операция выполняется согласно инструкциям производителя.

В частности затягивать головку нужно динамометрическим ключом с соблюдением момента затяжки и пользуясь схемой затяжки болтов.

Картер двигателя

Картер считается частью блока, и крепится к нему снизу. Закрывается поддоном. То есть, картер – можно назвать корпусом кривошипно-шатунного механизма.

корпусе блока цилиндров также есть отверстия и каналы для смазки и охлаждения. Сливная пробка нужна, чтобы осуществить слив охлаждающей жидкости.

Моторное масло, сливается после извлечения пробки в поддоне картера. Предусмотрено место для привода распределительного вала.

Спереди оно закрыто крышкой блока цилиндров. Внизу размещены опоры коренных подшипников коленчатого вала.

Теперь, когда вы сами познакомились с конструкцией блока цилиндров двигателя, поделитесь новыми знаниями с друзьями в соц.сетях. Пусть тоже подпишутся на наш блог, и знакомятся с увлекательным миром автотехники.

Рекомендует еще посмотреть статейки про Шатун, Поршень и Коленчатый вал. Интересно.

Сложности разборки электродвигателя на лом и решение проблемы

Предлагаем почитать реальную историю нашего подписчика о его опыте добыче меди из лома электродвигателя – Медь и электродвигатель АИРХМ132S6У3.

Электродвигатели, которые подлежат сдаче в лом, различаются по мощности, габаритам и типу, а, следовательно, имеют и различное устройство.

Например, по своим размерам двигатели можно подразделить на мелкие, мощностью до 3 кВт, средние, мощностью до 10 кВт и более крупные. Различается также устройство двигателей переменного и постоянного тока.

Многие базы Вторчермета предлагают свои услуги по демонтажу двигателей. Однако при должной квалификации подобные работы можно выполнить и самостоятельно. Более того, одновременно можно выполнить сортировку деталей из разных металлов и сплавов. Существует несколько способов разделки, перед тем, как сдать электродвигатель в лом. Самым простым считается вскрытие корпуса, отделение статора от ротора, а затем последующая сортировка деталей. С этой целью можно применить и механизированную сепарацию, но она в таких ситуациях малопроизводительна, поэтому многие работы выполняются вручную. Кроме того, невозможно удалить алюминиевую и/или медную обмотки, а преобладающая часть цветных металлов и специальных сталей своего вида вообще не меняют. Например, пластины электротехнической стали остаются в слое изоляции, а вал часто не извлекается.

Как определить содержание меди в электродвигателе

При описанном выше способе разделки цветных металлов такая проблема вообще не возникает. Достаточно просто оценить массу фрагментов стального, чугунного литья, алюминиевых и медных составляющих. Очистку меди от более легких материалов выполняют при помощи пневматической очистки, когда применяются промышленные пылесосы. С их помощью можно легко отделить резину, пластик, остатки неснятой изоляции и т.д.

Электродвигатель в разрезе

Для количественной оценки наличия меди применяется метод спектроскопической сортировки с использованием явления лазерной эмиссии. Импульс лазерного излучения направляется на поверхность медной пластины, и, отражаясь от неё, воспринимается спектральным датчиком. Он по длине волны характеристического излучения, устанавливает марку меди и, следовательно, её содержание в исследуемом фрагменте. Метод пригоден лишь тогда, когда медьсодержащие части находятся в чистом состоянии, не окрашены, и не имеют жировых поверхностных загрязнений.

Более сложно производить оценку количества меди в кабельной продукции. В крупных пунктах, где производится приём электродвигателей на лом, кабельную продукцию сортируют по следующим группам:

• Проводка, покрытая слоем изоляции;

• Проводка, покрытая двумя слоями изоляции.

Во втором случае неизбежно приходится удалять наружный слой вручную. Далее выполняется резка медной проводки на куски по 150…200 мм, разделение проводов от изоляции, очистка и взвешивание.

Ориентировочно количество меди в электродвигателе можно оценить по его мощности, используя данные следующей таблицы:

N, кВт	До 1	До 2,5	До 4	До 10	До 20	До 30	До 50
m, кг	1,5…2,0	2,5…3,5	3,5…4,0	5,0…8,0	10…13	14…20	20…28

Цена на лом электродвигателей

Цены при сдаче электродвигателей в лом составляют примерно 20 руб/кг – среднерыночная цена по России. Это означает, что электродвигатели в неразобранном виде можно привести на пункт приема – их завешивают и рассчитываются 20 руб/кг, что, в принципе, тоже неплохо, т.к. некоторые вообще умудряются сдавать электродвигатели как лом черных металлов, по категории 3А.

Цена на лом электродвигателей может зависеть от: количества двигателей, объёма работ, которые требуется провести по дроблению корпуса электродвигателя и выполнения переходов сепарирования цветных и чёрных металлов.

Если двигателей много, то рентабельнее произвести разделение меди и чугуна (корпуса электродвигателя). Для этого можно нанять человека, кто будет кувалдой колоть корпуса, а другой будет заниматься добычей меди. Все зависит от количества двигателей. Если их много – то работы могут занять несколько дней, при этом расходы на зарплату будут мизерными – 1500-2000 рублей в день, а полученный доход от меди и чугуна в итоге с лихвой перекроет все затраты.

Лом электродвигателей, цена которого определяется массой и мощностью двигателя, а также его конструкцией – важный источник поставки сырья чёрных и цветных металлов на металлургические мини-заводы.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Двигатель на металлолом

У многих есть старый автомобиль. Он может либо достаться в наследство, либо быть просто предметом давней роскоши. Как правило, двигатель такого автомобиля находится в довольно трепетном состоянии. Чтобы привести его в рабочее состояние придется потратить кругленькую сумму и вложить кучу усилий. В большинстве случаев это довольно нецелесообразно. В таком случае лучше сдать автомобиль на металлолом целиком. Если же вы меняли двигатель – покупали новый или установили контрактный с пробегом, то возникает вопрос – куда деть старый неработающий автомобильный двигатель?

На ум приходит одно: сдать двигатель на металлолом. Это действительно самый удачный выбор ибо больше его деть некуда. Здесь вы сможете не только избавиться от старой «рухляди», но и получить финансовое вознаграждение.

Да и если задуматься глобально, то получается, что вы даете металлу новую жизнь! Пройдя полный цикл переработки, он превратится либо в станок, либо в какую-нибудь деталь, либо с него просто отольют чистый лист металла.

Как сдавать?

Разобранные двигатели на площадке металлолома

Итак, вы решили сдать двигатель на металлолом. Перед этим убедитесь, что он находится в неисправном состоянии. Дело в том, что есть такие перекупщики, которые занимаются скупкой автомобильных двигателей на металлолом. На самом деле, они отбирают рабочие части либо ремонтируют весь двигатель и продают их. Поэтому к оценке работоспособности стоит подходить с максимальной серьезностью.

Двигатель – вещь не из легких. В среднем он весит порядка 120 кг. На руках не понесешь – тяжело. Так как же доставить двигатель в пункт приема металлолома? Здесь есть несколько вариантов:

• Доставить самостоятельно. В этом случае вам понадобится автомобиль, желательно с прицепом. Также необходима будет посторонняя помощь при загрузке и выгрузке движка. Необходимо учесть затраты на топливо, требующиеся для доставки груза. К преимуществам можно отнести больший доход (вам не нужно оплачивать работу грузчиков).

• Вызвать сборщиков металлолома на дом. В таком случае возможен вариант, что прибыль вы не получите, т.к. за небольшим количеством металла выезжают только фирмы посредники. А крупные приемщиики выезжают только от 3-5 тонн. Если вы вызовите посредников – они самостоятельно погрузят двигатель в кузов машины, без вашего участия. Возможно, какую-то минимальную и символическую сумму вы получите, но как правило, этого не происходит, так что будьте готовы, просто отдать двигатель бесплатно.

• Еще один вариант увезти двигатель в металлолом с помощью транспортной компании, вызвав, например, Газель, но тут, скорей всего, транспортные услуги “съедят” всю прибыль. В среднем час Газели стоит 350 рублей, минимум оплата идет за 2 часа. Т.е. минимум вам придется отдать 700 рублей, плюс еще погрузка двигателя. Поэтому этот вариант отпадает.

Стоимость двигателя

Двигатель от D4 Toyota привезли на металлолом

Решив сдать автомобильный двигатель на металлолом, необходимо примерно знать, сколько денег это может вам принести. Помните, что в каждом пункте приема будут специально занижать цену, поэтому внимательно подходите к решению этого вопроса. Лучше всего сверить цену у нескольких конкурирующих компаний.

Как было сказано выше, двигатель весит от 60 до 200 кг. Масса завит от его объема и модели. Средняя цена черного металлолома в России 4–9 рублей за 1 килограмм. Вот и имеем, что сдав двигатель, вы обогатитесь на 240–1800 рублей. Т.е. несмотря на то, что в двигателе имеется цветной лом – принимать его будут как лом черных металлов! Со стандартным засором – 5%.

На особо “наглых” пунктах приема лома процент засора может составить до 30%. Т.е. от подсчитанной суммы отнимите еще 30%. С таких пунктов бегите сразу! Дело в том, что двигатель обрабатывают специальными защитными материалами. Как правило, их общий вес не превышает 2–3 килограмма, но скупщики могут настаивать на 15%-30% засора от общей массы двигателя.

Согласитесь, сумма небольшая, но если подойти с умом, то можно более выгодно сдать двигатель.

Цветные металлы в автомобильном двигателе

Для изготовления автомобильных двигателей используют не только черные металлы, но и цветные. Как известно, цветные металлы стоят в несколько раз больше, нежели их собратья. Но где их искать?

• Головка блока цилиндров. Эта деталь двигателя довольно массивная. Алюминий, по своей природе, на 50-60% легче, чем сталь. С целью уменьшения веса движка и машины в целом, головку блока цилиндров выполняют из алюминия. Её вес находится в пределах 10-15 кг.

• Поршни. Здесь дело обстоит не только в массе (хотя и в ней тоже). Теплопроводность алюминия в несколько раз выше, чем у стали, поэтому алюминиевый поршень обеспечивает лучшую степень сжатия. Также у таких поршней лучшие антифрикционные свойства. В зависимости от количества поршней вес может варьироваться от 0,7 до 2 кг.

Ещё алюминий содержится во входном коллекторе, но, как правило, его не относят к двигателю.

Средняя цена лома алюминия колеблется в пределах 60-80 руб/кг. Вот и имеем, что немного потрудившись, можно увеличить доход от сдачи двигателя на 940-1360 рублей. Проще говоря в два раза. Согласитесь, что ради такой выгоды, можно немного потрудиться.

А теперь подойдем к этому вопросу с точки зрения трудоемкости. Чтобы снять все вышеперечисленные элементы, вам потребуются базовые знания о строении двигателя и несколько часов свободного времени. Если у вас есть и то, и другое, то смело приступайте к делу.

В итоге, можно сказать, что сдать двигатель от машины на металлолом можно довольно выгодно. Если у вас есть опыт в работе с двигателями, то эту сумму можно вдвое увеличить.

Источник https://xn--80aa4acb1br7dva.xn--p1ai/drugoe/material-izgotovleniya-golovok-bloka-cilindrov.html

Источник https://dvizhok.su/parts/iz-chego-delayut-sovremennyie-dvigateli-novyie-materialyi-na-sluzhbe-avtoproizvoditelej

Источник https://xlom.ru/na-metallolom/dvigatel-na-metallolom