Actual Problems in Machine Building 2021 Vol.8 N1-2

Актуальные проблемы в машиностроении. Том 8. № 1-2. 2021 Материаловедение в машиностроении ____________________________________________________________________ 73 Введение Общеизвестно, что важнейшими свойствами поршневых силуминов являются механические свойства (временное сопротивление разрыву при обычной и повышенной температурах, обычная и горячая твердость, износостойкость и другие), тепловые (температурный коэффициент линейного расширение (ТКЛР), теплоемкость) и технологические свойства. В настоящее время в качестве материалов, применяемых для производства поршней двигателей внутреннего сгорания различных конструкций и типов, используют алюминиевые сплавы систем Al-Si-Cu, Al-Si-Cu-Mg. Используемый ряд легирующих элементов позволяет иметь довольно широкий выбор до- и заэвтектических силуминов с необходимым комплексом физико-механических свойств. В первую очередь, удовлетворительными прочностными и пластическими характеристиками при обычной и повышенной температуре, малым тепловым расширением и удельным весом, хорошей теплопроводностью и износостойкостью и других показателей [1, 2]. Для улучшения параметров поршневых силуминов и их структуры применяют различные дополнительные операции на разных стадиях технологии производства поршней: шихта, расплав, кристаллизация, получение заготовок деформацией (для деформируемых сплавов) и окончательная термическая обработка. Следует отметить использование явления структурной наследственности при производстве поршней из алюминиевых сплавов [2, 3]. Однако более эффективно применение обработки жидкого металла для измельчения в структуре силуминов кристаллов первичного и эвтектического кремния, а также рафинирования расплава от газовых примесей и неметаллических включений [4-12]. Довольно существенно воздействие на структуру и свойства поршневых сплавов рациональных режимов пластической деформации и окончательной термической обработки [13-20]. С экономической точки зрения наиболее целесообразно использование способов улучшения свойств на завершающей стадии изготовления деталей, например, путем совершенствования окончательной термической обработки или разработки принципиально новых способов. Известно, что для поршневых сплавов практически обязательной операцией является окончательная термическая обработка. В соответствии с ГОСТ 1583-93 – упрочняющая обработка по режиму Т6 (закалка и последующее старение) либо стабилизирующее старение по режиму Т1 [21]. В производстве поршней двигателей средней мощности, устанавливаемых на моделях автомобилей ГАЗ, ПАЗ и др., применяют литейные легированные доэвтектические сплавы системы Al-Si-Cu (АК5М, АК5М2, АК5М7) и эвтектические – АК12М, АК12ММгН. Для дизельных автотракторных двигателей, обладающих большей мощностью, используют поршни из силуминов с повышенным содержанием кремния АК18, АК21М2,5Н2,5. Целью работы являлось установление влияние температуры старения в диапазоне от 100 до 300 °С и времени выдержки от 3 до 9 ч на средний ТКЛР по интервалам 20-150, 150-300 и 300-450 °С поршневого доэвтектического медистого силумина АК5М2. Материал и методика экспериментальных исследований Исследования проводили на поршне двигателя ЗМЗ (г. Заволжск), используемого в автобусах для городского пассажирского транспорта производства ОАО «Павловский автобус». Поршень двигателя изготавливают из силумина, легированного медью, АК5М2. Определение химического состава исследуемого поршня проводили спектральным методом