活塞质量的改进

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2、整体重心不稳,为了减轻机身重量，我们更换了活塞的材料，来选取一种质量比较轻的材料来 制作活塞。通过査找材料选用手册，比较各种金属材料的物理性能和市场价格之后， 发现铝合金是个不错的选择。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢塑性好，可加工成各种型材，铝合金具有良好的耐蚀性、强度/质量比、疲劳强度、可加工性、容易连接的特性，工业上应用广泛，易于加工各种制品，使用 量仅次于钢，比一般金属结构材料更能满足我们的生活需求。纯铝的密度小（p=2.7g/cm3），大约是铁的1/3，熔点低（660C），铝是面心立方结构， 故具有很高的塑性（0:3240%,屮:7090%），易于加工，可制成各种型材、板

3、材。抗腐 蚀性能好；但是纯铝的强度很低，退火状态ob值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通 过长期的生产实践和科学实验，人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝，这 就得到了一系列的铝合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良 的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度，ob值分别可 达2460kgf/mm2。这样使得其比强度”（强度与比重的比值ob/p）胜过很多合金钢，成 为理想的结构材料，广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面，飞机的机

4、身、蒙皮、压气机等常以铝合金制造，以减轻自重。采用铝合金代替钢板材料的焊接，结构 重量可减轻50%以上。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益 增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。铝合金的广泛应用促进了铝合金焊接 技术的发展，同时焊接技术的发展又拓展了铝合金的应用领域，因此铝合金的焊 接技术正成为研究的热点之一铝合金主要分为变形合金和铸造合金。变形合金主要是通过轧制、挤压和锻造 制成产品。铸造合金是直接铸成近乎最终成品的形状。变形铝合金具有耐蚀性、热导率、强度/质量比、断裂韧度和能量吸收能力、低 温韧度、弹性模量小、疲劳强度、可加工性、容易连接、可重复使用的特

5、性。而铸造铝合金同样也有这些特性。合金通常使用铜、锌、锰、硅、镁等合金元素。 铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀 土合金，其中铝硅合金又有过共晶硅铝合金，共晶硅铝合金，单共晶硅铝合金， 铸造铝合金在铸态下使用。根据我们所用的活塞滑块的形状以及制作方法，我们选用铸造铝合金。铸造合金，根据铸造方法，有砂型铸造和硬模铸造，因为我们的活塞滑块对表 面处理要求不高，可以选择砂型铸造。虽然铝合金具有上述那么多优点，但，实际上选择铝合金的材料更倾向于他们 是否满足一下三种能力。（1）易于铸造（2）高强度表面质量目前只有这几种铝合金具有这三个特性。他们是高硅3xx. x，2

6、xx. X，5XX.X,和 7 xx. x。2xx. x的铝合金，主要代表为AL-Cu合金。2xx. x的主要特点如下：可热处理，砂模和硬模铸造，室温和较高温度时高强度，具有 高韧度，大致抗拉强度范围131447MPa,还有良好的耐磨性、低的摩擦系数、和较高温度下的足够强度。普通铸造合金中，某些强度较高的，如宇航工业中应用的可热处理201.0和204.0合金。 铝合金的高韧度使他特别适合于加工机床结构、钢梁、整体发动机座和活塞头等。我们选 择2系铝合金高硅3xx. X五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝 棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁

7、，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金 主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。在相同面 积下铝镁合金的重量低于其他系列在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属 于较为成熟的铝板系列之一。七系:7000系列铝合金代表7075主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金，是可 热处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。材料选用手册第二章4.4铝合金的应用铸造合金p872。2xx. x的铝合金，主要代表为AL-Cu合金。2xx. x的主要特点如下：可热处理，砂模和硬模铸造，室温和较高温度时高强度，具有 高韧度，大致

8、抗拉强度范围131447MPa,还有良好的耐磨性、低的摩擦系数、和较高 温度下的足够强度。普通铸造合金中，某些强度较高的，如宇航工业中应用的可热处理2010和2040合金。 铝合金的高韧度使他特别适合于加工机床结构、钢梁、整体发动机座和活塞头等。我们选 择2系铝合金五系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密 度低，抗拉强度高，延伸率高，疲劳强度好，但不可做热处理强化。在相同面积下铝镁合金 的重量低于其他系列在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的 铝板系列之一。七系:7000系列铝合金代表7075主要含有锌元素，AlZn合金。是铝镁锌铜合金,是可热 处理合金，属于超硬铝合金，有良好的耐磨性也有良好的焊接性，但耐腐蚀性较差。它趋向于 仅应用在需要特别好的抛光特性和切削性能的场合。通过比较几种材料的特性，以及应用范围，我们选择2xx. x铝合金，即AL-Cu合金。焊通过比较发现222.0-T61，其拉伸强度285MPa,屈服极限275MPa，延伸率5D0.5，布氏 硬度115，剪切强度极限220MPa,疲劳强度极限60MPa。完全符合我们的要求。活塞与连杆的接采用熔焊方法。