Wytwarzanie tłoków
Tłoki w silnikach samochodów i ciągników pracują w ciężkich warunkach z powodu zmiennych obciążeń i wysokiej temperatury. Powierzchnie pracujące powinny odznaczać się wielką odpornością na ścieranie. W celu zmniejszenia ciężaru tłoka poruszającego się w silniku ruchem postępowozwrotnym i w celu polepszenia odprowadzania ciepła przez ścianki i dno, tłoki wykonuje się jako cienkościenne. Ze względu na warunki pracy tłoków ich zasadnicze powierzchnie powinny być dokładnie obrobione a ponadto powierzchnie pracujące powinny być wysokiej jakości.
Tłoki wykonuje się z żeliwa i stopów aluminium. Tłoki aluminiowe w porównaniu z tłokami żeliwnymi wykazują następujące zalety:
a) lepsze odprowadzanie ciepła, umożliwiające zwiększenie stopnia
sprężania silnika, a zatem i jego mocy,
a)mniejszy ciężar tłoka,
b)lepsza obrabialność,
d) możliwość uzyskania dokładniejszego odlewu.
Tłoki aluminiowe mają jednak następujące wady:
c)większy koszt materiału,
d)mniejsza wytrzymałość mechaniczna,
e)mniejsza odporność na wysoką temperaturę,
f)mniejsza odporność na ścieranie,
g)współczynnik rozszerzalności liniowej znacznie większy od współczynnika rozszerzalności liniowej materiału tulei i cylindrów silnika (wobec czego należy w zimnym silniku przewidzieć znaczne luzy).
Stosowanie tłoków z różnych materiałów jest uwarunkowane wspomnianymi ich właściwościami. Tłoki żeliwne stosowane są głównie w silnikach ciągników wolnobieżnych, pracujących na paliwach gorszych gatunków, w cięższych warunkach eksploatacyjnych. Tłoki aluminiowe stosuje się we wszystkich współczesnych silnikach samochodowych i w czterosuwowych szybkobieżnych wysokoprężnych silnikach ciągników.
Z punktu widzenia właściwości konstrukcyjnych tłoki samochodowe i ciągnikowe dzielą się na następujące rodzaje:
h)a) z pływającymi sworzniami tłokowymi, b) ze sworzniami zamocowanymi;
i)a) z tulejami w otworach sworzni, b) bez tulei;
j)a) z pełnymi płaszczami prowadzącymi,
k)z przeciętymi płaszczami prowadzącymi,
l)z płaszczami cylindrycznymi,
m)z płaszczami owalnostożkowymi;
a) z płaskimi denkami,
b) z kształtowymi denkami. Sworznie zamocowane stosuje się tylko w tłokach żeliwnych. Obecnie w większości silników stosuje się sworznie pływające.
Tuleje brązowe stosuje się w tłokach żeliwnych ze sworzniami pływającymi. W tłokach aluminiowych nie używa się obecnie tulejek.
Tłoki żeliwne wykonuje się zwykle z pełnymi płaszczami prowadzącymi, tłoki aluminiowe z płaszczem skośnie przeciętym lub z przecięciem równoległym do osi tłoka. Przecięcie to zapewnia sprężynowanie płaszcza i utrzymanie stałego dolegania do gładzi cylindra bez zacierania się tłoka. Ponadto wykonuje się przecięcia prostopadłe do osi tłoka (jednostronne i dwustronne). Zapewniają one lepsze sprężynowanie przeciętego wzdłużnie płaszcza i zmniejszają ilość ciepła przenoszonego z denka tłoka na trącą część dolną.
Tłoki żeliwne mają zwykle płaszcze cylindryczne. Aluminiowe tłoki stosowane we współczesnych silnikach szybkobieżnych mają płaszcze owalne o osiach różniących się o 0,20,3 mm, przy czym większa oś owalu jest prostopadła do osi sworznia.
Tłoki silników czterosuwowych mają zwykle denka płaskie, a silniki dwusuwowe w celu stworzenia racjonalnej komory sprężania i lepszego przepłukiwania wyposażone są w tłoki z denkami kształtowymi o różnych zarysach (wklęsłe, z garbami o różnych zarysach, z jedną komorą wgłębną, z dwiema komorami wgłębnymi itd.).
W celu zwiększenia odporności na ścieranie trących powierzchni aluminiowych tłoków do silników szybkobieżnych, stosuje się elektrochemiczną obróbkę tych powierzchni. W ten sposób na obrabianych powierzchniach powstaje cienka (0,0050,008 mm) błonka tlenku aluminium o zwiększonej odporności na ścieranie1). Również pokrywanie obrobionych trących powierzchni tłoków aluminiowych i żeliwnych cienką warstwą cyny (0,020,04 mm) znalazło szerokie zastosowanie.