موتورهای پیستون مؤلفه های اساسی در کاربردهای مختلف سنگین هستند که به دلیل توانایی آنها در تولید گشتاور بالا در سرعت کم ، کنترل محیط های فشار قوی و ارائه کارآیی با حداقل از دست دادن انرژی شناخته شده اند. این موتورها به طور گسترده ای در ماشین آلات صنعتی از جمله بیل مکانیکی ، تجهیزات بلند کردن و سیستم های هیدرولیک با فشار بالا مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال ، توانایی آنها در انجام مداوم و ماندگاری در شرایط شدید به مواد مورد استفاده در ساخت آنها بستگی دارد. از مؤلفه های داخلی که فشارهای سیال را به سمت پوشش بیرونی که دوام را تضمین می کند ، کنترل می کنند ، انتخاب مواد در تعریف عملکرد و ماندگاری موتورهای پیستون مهم است.
یکی از مهمترین مواد مورد استفاده در موتورهای پیستون ، فولاد یا فولاد آلیاژ است که در پیستون ها ، سیلندرها و میل لنگ استفاده می شود. فولاد ، که به دلیل استحکام کششی بالا ، مقاومت در برابر سایش و دوام شناخته شده است ، نقش مهمی در فعال کردن موتورهای پیستون برای مقاومت در برابر فشارهای عظیمی که تحت آن دارند ، ایفا می کند. برای سیستم های هیدرولیک با فشار بالا ، پیستون های ساخته شده از فولاد با کیفیت بالا یا آلیاژهای سخت شده ضروری هستند ، زیرا باید در برابر نیروهای تولید شده در هنگام فشرده سازی و انبساط مقاومت کنند. این دوام برای حفظ یکپارچگی موتور هنگام کار با فشارهای تا چند صد میله بسیار مهم است ، همانطور که در بسیاری از کاربردهای صنعتی و ساختمانی معمولی است. از فولادهای آلیاژی اغلب استفاده می شود زیرا در حالی که مقاومت بیشتری در برابر خستگی و انبساط حرارتی ایجاد می کنند ، تعادل استحکام و چقرمگی را فراهم می کنند ، که وقتی موتورها در معرض عملیات مداوم با فشار زیاد قرار می گیرند ، چالش های متداول هستند.
علاوه بر فولاد ، مهر و موم ها و واشر موجود در موتورهای پیستون از مواد پیشرفته مانند ترکیبات فلوئوروکربن ، اورتان و لاستیک ساخته شده است. این مواد برای خصوصیات آب بندی عالی ، مقاومت در برابر شیمیایی بالا و توانایی مقاومت در برابر دمای شدید و فشارها انتخاب می شوند. در موتورهای پیستون ، آب بندی مناسب برای حفظ کارایی و جلوگیری از نشت که می تواند عملکرد را کاهش دهد یا منجر به تعمیرات پرهزینه شود ، بسیار مهم است. با گذشت زمان ، مهر و موم ها می توانند به دلیل قرار گرفتن در معرض مداوم در برابر فشارهای زیاد و حرکت پویا اجزای پیستون ، از بین بروند ، بنابراین انتخاب موادی که در برابر سایش مقاومت می کنند و در شرایط مختلف مؤثر هستند ، برای اطمینان از قابلیت اطمینان طولانی مدت مهم است.
یاتاقان هایی که از قسمت های متحرک موتور پیستون ، مانند میل لنگ و خود پیستون ها پشتیبانی می کنند ، به طور معمول از کامپوزیت های برنز ، فولاد یا سرامیک ساخته می شوند. این مواد برای اصطکاک کم ، ظرفیت بار بالا و مقاومت در برابر سایش انتخاب می شوند. یاتاقان ها در موتورهای پیستون با تسهیل حرکت صاف قطعات چرخان ، با استرس ثابت روبرو هستند و انتخاب مواد مناسب حداقل سایش را تضمین می کند و نیاز به نگهداری مکرر و بهبود کارایی کلی موتور را کاهش می دهد. در کاربردهای با کارایی بالا ، از یاتاقان های سرامیکی ممکن است برای کاهش بیشتر اصطکاک و بهبود کارآیی استفاده شود ، اگرچه با هزینه بیشتری به دست می آیند.
یکی دیگر از مواد مهم مورد استفاده در موتورهای پیستون ، چدن است ، به خصوص برای بلوک موتور یا پوشش. چدن مقاومت بسیار خوبی در برابر گرما و انبساط حرارتی فراهم می کند ، که در موتورهای پیستون که نوسان دمای عملیاتی را تجربه می کنند ، بسیار مهم است. توانایی مواد در جذب و از بین رفتن گرما به حفظ عملکرد پایدار در شرایط مختلف کمک می کند. چدن نیز دستگاه نسبتاً آسان است و امکان شکل گیری دقیق اجزای موتور را فراهم می کند. با این حال ، در حالی که چدن خواص حرارتی عالی را ارائه می دهد ، می تواند شکننده تر از فولاد باشد ، به این معنی که برای جلوگیری از شکستگی استرس که می تواند یکپارچگی موتور را با گذشت زمان به خطر بیاندازد ، باید با دقت مهندسی شود.
از نظر سازگاری مایعات هیدرولیک ، موتورهای پیستون با موادی طراحی شده اند که در برابر ترکیب شیمیایی مایعات مختلف هیدرولیک از جمله روغن و مایعات مصنوعی مقاوم هستند. سازگاری بین مواد موتور و مایعاتی که با آن کار می کند ، تضمین می کند که موتور می تواند بدون خوردگی یا تخریب اجزای داخلی هموار اجرا شود. به عنوان مثال ، موادی مانند فولاد ضد زنگ و پلاستیک های درجه بالا برای مقاومت در برابر خوردگی و توانایی عملکرد مؤثر با طیف وسیعی از مایعات هیدرولیک انتخاب می شوند. مقاومت در برابر خوردگی به ویژه در سیستمهایی که رطوبت یا آلاینده ها ممکن است عملکرد موتور را به خطر بیاندازند ، مهم است و منجر به افزایش هزینه های نگهداری یا نارسایی زودرس می شود.
انتخاب دقیق مواد برای مسکن موتور و اجزای پوشش نیز در عملکرد کلی نقش دارد. موادی مانند آلیاژهای آلومینیوم ممکن است در پوشش بیرونی مورد استفاده قرار گیرد تا یک ساختار سبک و در عین حال قوی فراهم شود. استفاده از آلومینیوم وزن کلی موتور را کاهش می دهد ، که در برنامه های کاربردی مانند ساخت و ساز و ماشین آلات متحرک مفید است ، جایی که به حداقل رساندن وزن می تواند باعث افزایش کارایی و سهولت حمل و نقل شود. آلیاژهای آلومینیوم همچنین هدایت حرارتی خوبی را ارائه می دهند ، که به از بین رفتن گرما از موتور کمک می کند و اطمینان حاصل می کند که بدون گرمای بیش از حد در دمای بهینه اجرا می شود.
هر ماده مورد استفاده در ساخت موتور پیستون نقش مهمی در تعریف عملکرد ، کارایی و دوام آن دارد. از فولادهای قوی و مقاوم در برابر سایش که تنش های مکانیکی بالایی را به مواد آب بندی می دهند که عملکرد بدون نشت را تضمین می کنند ، هر انتخاب بر عملکرد کلی موتور تأثیر می گذارد. سازگاری موتورهای پیستون برای کنترل هر دو محیط فشار زیاد و کم ، ضمن حفظ قابلیت اطمینان ، مستقیماً با انتخاب دقیق این مواد گره خورده است. با بهینه سازی ترکیب مواد ، تولید کنندگان می توانند موتورهای پیستونی ایجاد کنند که عملکرد استثنایی را در شرایط چالش برانگیز ارائه می دهند ، با امکان رسیدگی به خواسته های گشتاور بالا و کارآمد در هر دو کاربرد سنگین و دقیق. مواد مناسب اطمینان حاصل می کنند که موتورهای پیستون نه تنها بهینه عمل می کنند بلکه بیشتر طول می کشند ، و ضمن بهبود ارزش کلی و کارآیی ماشین آلات موجود در آنها ، فرکانس و هزینه نگهداری را کاهش می دهند .
