Informacje dotyczące diagnostyki

Pęknięcia tłoków i pierścieni tłokowych

Dlaczego tłok pękł na środku? Jak powstają pęknięcia zmęczeniowe piasty? Na czym polega różnica pomiędzy przełomem statycznym a pęknięciem zmęczeniowym? Jakie przyczyny może mieć widoczne silne zużycie osiowe pierwszego rowka pierścieniowego? Ten artykuł zawiera odpowiedzi.

Informacje ogólne na temat pęknięć tłoków

W trakcie eksploatacji silnika mogą występować przełomy statyczne i pęknięcia (złamania) zmęczeniowe tłoków.

Przełom statyczny (Rys. 1) jest zawsze powodowany przez ciało obce, które podczas pracy zderza się z tłokiem. Ciałem obcym może być oderwany fragment korbowodu, wału korbowego, zaworów albo podobna część. Przełom statyczny może też nastąpić, gdy do cylindra dostanie się woda lub paliwo. 

Powierzchnie przełomu statycznego mają szary wygląd, nie są zdarte i nie wykazują linii siatki pęknięcia. Tłok pęka nagle, pęknięcie nie powstaje powoli.


W przypadku pęknięcia zmęczeniowego (Rys. 2) na powierzchni pęknięcia powstają siatki liniowe, które ilustrują punkt wyjścia i stopniowy przebieg pęknięcia. Powierzchnie pęknięcia są często starte na połysk. Przyczyną pęknięcia zmęczeniowego jest przeciążenie materiału tłoka.

Przyczyny przeciążeń to:

  • spalanie stukowe,
  • silne wstrząsy tłoka, np. uderzenie główki tłoka w głowicę cylindra,
  • wady materiału,
  • za duży luz trzonka.

Zbyt duże odkształcenia sworznia tłokowego wskutek przeciążeń (wygięcie lub deformacja owalna) prowadzą do pęknięć piast albo pęknięć elementów podporowych. Pęknięcia zmęczeniowe mogą być poza tym powodowane przez spękania wywołane obciążeniami termicznymi.


Pęknięcie tłoka w piaście sworznia tłokowego

Opis

  • Powstanie tzw. przełomu rozdzielczego aż do denka tłoka. Skutek: rozpad tłoka na dwie części (Rys. 1).
  • Pęknięcie zmęczeniowe piasty w osi środkowej otworu pod sworzeń tłokowy (Rys. 2 i 3).

Ocena

Przełomy zmęczeniowe piast powstają wskutek przeciążeń mechanicznych. Ciągłe przeciążanie materiału tłoka prowadzi do wzrostu przemiennych obciążeń siłami zginającymi i zmęczenia materiału. Niedostateczne smarowanie olejem przyspiesza pęknięcie: Naderwanie piasty sworznia tłokowego rozszerza się następnie również przy normalnym obciążeniu. Skutkiem jest rozszczepienie tłoka.


Możliwe przyczyny

  • Zakłócenia spalania, w szczególności udarowe spalanie wskutek opóźnienia zapłonu.
  • Nadmierne albo nieprawidłowe stosowanie pomocy rozruchowych przy uruchamianiu zimnego silnika.
  • Napełnienie cylindra wodą, paliwem lub olejem przy wyłączonym silniku (uderzenie cieczy).
  • Zwiększanie mocy (np. tuning sterownika) przy zastosowaniu tłoka seryjnego.
  • Nieprawidłowy lub za lekki sworzeń tłokowy. Przeciążenie łożyska sworznia tłoka wskutek deformacji owalnej.

Pęknięcie tłoka przez zderzenie denka tłoka z głowicą cylindra

Opis

  • Ślady uderzeń na denku cylindra (Rys. 1), płaszczyźnie głowicy cylindra i obu zaworach (bez Rys.).
  • Pęknięcie w kierunku sworznia tłokowego wskutek wstrząsów i działania siły.
  • Trzonek tłoka złamany w dolnym rowku pierścienia zgarniającego, powierzchnie pęknięcia wskazują na pęknięcie zmęczeniowe (Rys. 2).

Ocena

Przyczyną takich uszkodzeń jest szybka sekwencja uderzeń denka tłoka o głowicę cylindra. Tłok poddawany jest tak silnym wstrząsom, że powodują one pęknięcia. Poza tym tłok ustawia się krzywo w cylindrze i uderza trzonkiem o ściankę cylindra. W przypadku tłoków z dolnym pierścieniem zgarniającym olej (Rys. 2) trzonek łamie się przy tym często przy dolnym rowku pierścienia zgarniającego.


Możliwe przyczyny

  • Za duży luz łożyska korbowodu albo wytopione łożysko korbowodu, w szczególności w połączeniu z nadmierną prędkością obrotową silnika przy zjazdach z wzniesień.
  • Za mała tzw. szerokość szczeliny (minimalna odległość między tłokiem i głowicą cylindra) w dolnym martwym punkcie tłoka. Możliwe przyczyny:
    • Tłoki o nieprawidłowej odległości osi sworznia od denka. Przy remoncie silnika jest też często obrabiana płaszczyzna kadłuba silnika. Jeżeli po obróbce użyte zostaną tłoki o pierwotnej odległości osi sworznia od denka, może się okazać, że występ tłoka jest za duży. Dlatego właśnie do napraw oferowane są tłoki o zredukowanej odległości osi sworznia od denka. Dzięki nim występ tłoka mieści się w określonym przez producenta zakresie tolerancji.*
    • Za mała grubość uszczelki głowicy cylindra. Wielu producentów przewiduje w jednym i tym samym silniku uszczelki głowic cylindrów o różnych grubościach: z jednej strony umożliwiają one kompensacje tolerancji części w procesie produktu, a z drugiej strony adaptację występu tłoka przy naprawie. Przy naprawach obowiązują więc następujące zasady: Używać tylko uszczelek głowic cylindrów o wymaganej grubości materiału. Zapewnia to uzyskanie po naprawie prawidłowej szerokości szczeliny. Jeżeli w ramach naprawy ma miejsce obróbka lub wymiana kadłuba, grubość uszczelki należy określić na nowo zgodnie z wymaganiami producenta silnika na podstawie występu tłoka.

* Motorservice dostarcza dla wielu silników wysokoprężnych tłoki o zredukowanej odległości osi sworznia od denka (KH-). Szczegółowe informacje są podane w katalogu „Pistons and Components“.

Uwaga

Kontrola swobody ruchu polegająca na ręcznym obracaniu zimnego silnika nie gwarantuje, że w temperaturze roboczej tłok nie będzie uderzać w głowicę cylindra. Przyczyna: rozszerzenie termiczne powoduje wydłużenie tłoka i korbowodu. Zmniejsza to odległość między denkiem tłoka i głowicą cylindra. Powstają wskutek tego istotne zmiany wymiarów, szczególnie w silnikach pojazdów użytkowych. Zmniejszają one swobodę ruchu tłoka w górnym martwym punkcie o kilka dziesiętnych milimetra.

To może Cię również zainteresować

Polityka wykorzystania plików cookie i prywatności

Grupa Motorservice wykorzystuje pliki cookie umieszczane w urządzeniu użytkownika w celu optymalizacji i ciągłego ulepszania naszej witryny internetowej oraz do celów statystycznych. Tutaj można znaleźć więcej informacji dotyczących stosowania plików typu cookie, naszą stopkę redakcyjną oraz informacje dotyczące ochrony danych.

Klikając „OK” potwierdzasz przeczytanie i zrozumienie informacji o plikach cookie, deklaracji dotycząca ochrony danych oraz stopki redakcyjnej. Ustawienia dotyczące plików cookie dla tej strony internetowej można w każdej chwili zmienić.

Ustawienia prywatności

Przywiązujemy dużą wagę do przejrzystości informacji związanych z ochroną danych. Na naszych stronach podane są dokładne informacje, jakie ustawienia można wybrać i co one powodują. Wybrane ustawienie można w każdej chwili zmienić. Niezależnie od dokonanego wyboru nie wyciągamy żadnych wniosków dotyczących Twojej osoby (chyba, że dane zostały wprowadzone dobrowolnie, np. w formularzach kontaktowych). Informacji o sposobie usuwania plików cookie należy zasięgnąć w funkcji pomocy używanej przeglądarki. Więcej informacji zawieraDeklaracja dotycząca ochrony danych.

Zmień ustawienia polityki prywatności przez kliknięcie odpowiedniego przycisku

Wymagane

Pliki cookie wymagane przez system zapewniają prawidłowe działanie strony internetowej. Bez tych plików cookie mogą występować błędy działania lub komunikaty o błędach.

Ta strona internetowa wykonuje następujące operacje:

  • zapisuje pliki cookie niezbędne dla systemu
  • zapisuje ustawienia dokonane na stronie

Ta strona internetowa nigdy nie wykonuje następujących operacji:

  • zapisuje dokonane ustawienia, np. wybór wersji językowej lub pasek plików cookie, aby nie trzeba było ich za każdym razem powtarzać
  • anonimowo analizuje wizyty i wyciąga z nich wnioski w celu optymalizacji naszej strony internetowej
  • wyciąga wnioski dotyczące osoby użytkownika (chyba, że dane zostały wprowadzone dobrowolnie, np. w formularzach kontaktowych)

Komfort

Te pliki cookie ułatwiają komfortową wizytę na stronie internetowej i zapisują na przykład ustawienia, aby nie trzeba było ich powtarzać przy każdej wizyciena stronie.

Ta strona internetowa wykonuje następujące operacje:

  • zapisuje pliki cookie niezbędne dla systemu
  • zapisuje dokonane ustawienia, np. wybór wersji językowej lub pasek plików cookie, aby nie trzeba było ich za każdym razem powtarzać

Ta strona internetowa nigdy nie wykonuje następujących operacji:

  • anonimowo analizuje wizyty i wyciąga z nich wnioski w celu optymalizacji naszej strony internetowej
  • wyciąga wnioski dotyczące osoby użytkownika (chyba, że dane zostały wprowadzone dobrowolnie, np. w formularzach kontaktowych)

Statystyka

Pliki cookie do celów statystycznych pozwalają nam na tworzenie anonimowych ocen zachowań użytkowników naszej strony internetowej – bez możliwości wyciągania wniosków o osobie użytkownika. Umożliwia nam to zmierzenie wydajności strony i ciągłe jej ulepszanie, aby zapewnić użytkownikowi lepsze wrażenia podczas korzystania.

Ta strona internetowa wykonuje następujące operacje:

  • zapisuje pliki cookie niezbędne dla systemu
  • zapisuje dokonane ustawienia, np. wybór wersji językowej lub pasek plików cookie, aby nie trzeba było ich za każdym razem powtarzać
  • anonimowo analizuje wizyty i wyciąga z nich wnioski w celu optymalizacji naszej strony internetowej

Ta strona internetowa nigdy nie wykonuje następujących operacji:

  • wyciąga wnioski dotyczące osoby użytkownika (chyba, że dane zostały wprowadzone dobrowolnie, np. w formularzach kontaktowych)

Ustawienie do-not-track (DNT) przeglądarki jest oczywiście ogólnie respektowane przez nas. W takim przypadku nie są zapisywane żadne pliki cookie śledzenia i nie są wczytywane żadne funkcje śledzenia.