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活塞的材料有几种?为什么?

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从活塞选材的要求可知,通常有三种活塞材料可供选择:

(1) 铝合金铸件:此材料导热性良好,导热能力比铸铁件高 4〜5倍,活塞头部的热量很容易通过活塞环传给缸体。另外,铝 合金密度仅为2.7g/cm2,重量轻,惯性小,适用于高速发动机。 一般汽油机都采用它。但其缺点是膨胀系数大,膨胀量比铸铁大 1〜1.5倍,容易卡死在气缸内或拉缸。同时,铝合金在高温 350°C以上时,强度、硬度比铸铁下降大,易龟裂,并在活塞顶上 积炭。

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(2) 铸铁合金:此材料硬度高,比铝合金祷件耐磨,强度大,适 用于高温、高机械负荷的大功率柴油机;膨胀系数小,适用于活塞 与气缸配合间隙小的发动机;延展性比铝合金活塞好,在爆发力 作用下,能承受髙应力而不易损坏;缺点是此种材料比重比铝合 金大3〜4倍,因此惯性力大,不适用于高速发动机。

(3) 为弥补上述两种材料的缺点,活塞顶部采用铸铁合金材 料,以保证耐热性和强度,活塞裙部采用铝合金材料,使它导热性 好,以保证活塞头部的热量除通过活塞环传给缸壁外,也通过裙部将热量传给缸壁,同时重量减轻,惯性比单纯采用铸铁小得多。 这两种材料制成活塞的相应部分,然后用螺栓连接。也可在活塞 销座和活塞裙部内嵌钢片,如恒范钢片式活塞。也可用低炭钢片 贴在铝合金活塞销座内侧,如称之为自动调节式活塞。这两种活 塞总称为双金属活塞,目的就是通过它们不同的膨胀系数,抑制 裙部的膨胀量。如将气紅与活塞裙部配合间隙减小,裙部的导向 与密封作用更好。

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