پیستون کشتی

پیستون از 3 قسمت اصلی تشکیل شده است:

1. تاج پیستون(pistion crown).
2. دامن پیستون(skirt).
3. رینگِ پیستون.

تاج پیستون در اتاق احتراق سیلندر قرار دارد و در معرض دمای زیاد ناشی از احتراق و محصولات احتراق می‌باشد. محصولات احتراق و دمای زیاد باعث خورده شدن سطح تاج پیستون می شود. بنابراین باید این قسمت از پیستون دارای مقاومت زیادی در برابر حرارت و خوردگی باشد.

معمولا آلیاژ فولاد و فلزهایی چون کروم و مولبدینیوم برای افزایش استحکام این قسمت به کار می رود. حتی در بعضی از طراحی ها آلیاژ مخصوصی به داغ ترین منطقه تاج پیستون جوش داده می شود تا خوردگی ناشی از احتراق سوخت کاهش یابد. چون پیستون یک قسمت متحرک است باید طوری ساخته شود تا در مقابل اصطکاک به سادگی از بین نرود.

بر حول تاج پیستون شیارهایی ایجاد می شود که درون آنها رینگ ها قرار می گیرند. قسمت داخلی این شیارها به وسیله آلیاژ کروم مستحکم می شود تا در برابر فشار زیاد مقاومت داشته باشد.

دامن پیستون از جنس فولاد ساخته می شود و با توجه به ارتفاعی که دارد همانند یک راهنما باعث حرکت درون لاینر سیلندر می شود. البته این نقش دامن در هدایت حرکت پیستون تنها در موتورهایی با پیستون کوتاه موثر است که دارای سوپاپ دود خروجی هستند (uniflow scavenge). در موتورهایی که دارای کراس هد هستند نیروی به سمت لاینر از طرف پیستون وارد نمی شود و این نیرو به guid در کراس هد وارد می شود.

پیستون راد که معمولا از فولاد آهنگری شده به دست می آید از یک سمت به زیر پیستون و از سمت دیگر به پین کراس هد متصل می شود.

خنک کاری پیستون:
برای خنک کاری پیستون یا از آب استفاده می شود و یا از روغن. آب اثر خنک کاری بهتری نسبت به روغن دارد اما همواره خطر نشت آب به داخل crankcase وجود دارد. موتورهای امروزی به وسیله روغن خنک می‌شوند. داخل پیستون راد، لوله حمل روغن وجود دارد که مسئولیت رساندن روغن به داخل پیستون یا بازگرداندن آن از پیستون را بعهده دارد.

پیستون راد توخالی است و لوله ای در وسط آن قرار دارد به طوریکه یک فضای خالی در اطراف آن به وجود می‌آورد. روغن از مرکز این لوله به سمت پیستون پمپ می شود و بعد از خنک کاری پیستون از اطراف لوله بر می گردد و به داخل crankcase می ریزد.

در موتورهای B&W در داغ ترین قسمت پیستون یک لایه محافظ از جنس آلیاژ کروم-نیکل جوش داده می شود که این آلیاژ مقاومت پیستون در برابر سوختگی را افزایش می دهد. به این لایه محافظ Inconel layer گفته می‌شود.

اما در طراحی دیگری از خنک کاری پیستون توسط روغن، روغن از اطراف لوله درون پیستون راد به سمت نازل‌هایی که درون تاج پیستون قرار دارد هدایت می شود. روغن از این نازلها به فضایی که درون تاج پیستون قرار دارد فرستاده می شود و پیستون را خنک می کند.

سپس روغن از طریق لوله به کار رفته در پیستون راد به درون crankcase میریزد.با به کار بردن این نازلها می توان تاج پیستون را به مقدار کافی نازک ساخت تا انتقال حرارت برای خنک کاری بخوبی انجام شود در حالی که همان استحکام قبل را داشته باشد.

در هنگام تعمیرات ضخامت تاج پیستون باید چک شود که تحت تأثیر خوردگی ناشی از احتراق و محصولات ناشی از آن می باشد. پیستون باید باز شود تا فضای خنک کاری آن چک شود. چون ممکن است در فضای خنک کاری، کربن تجمع پیدا کند و یا در پیستون هایی که با آب خنک می شوند رسوب شکل بگیرد که هر دوی این ها باعث کاهش فرایند خنک کاری می شود که این امر دمای پیستون را افزایش می دهد و باعث افزایش استرس زیاد می شود که این امر باعث ترک خوردن پیستون خواهد شد. پیامد آن نشت کردن به داخل محفظه احتراق است که خود می تواند اشکالات عمده دیگری را به وجود آورد که نمونه آن از دست دادن مقداری زیادی روغن و یا آب است.

پیستون رینگ:
رینگ ها از آلیاژ فولاد با کروم، مولبدینیوم، وانادیم، تیتانیوم، نیکل و مس ساخته می شوند که جنس آن ها بسیار سخت است و عمر طولانی هم خواهد داشت.

در زمان احتراق، فشار گاز ناشی از احتراق پشت رینگ ها می رود و باعث باز شدن آن به اطراف می شود. این باعث می شود عبور گازهای احتراق به سمت پایین غیر قابل نفوذ شود. بر اثر حرکت بالا و پایین پیستون، رینگ‌ها باعث پخش شدن روغن سیلندر می شود و روغنکاری پیستون و لاینر را بهبود می بخشد.

در هنگام تغییرات، رینگ ها باید بیرون آورده شوند و شیارها کاملا بازرسی شوند و عمق آن ها اندازه گرفته شود.

مراحل ساخت پیستون:

آماده کردن پیستون در موتورهای سولزر:

نمایی از نازل ها خنک کاری که روغن را به تاج پیستون منتقل می کند:

در حال نصب نازل ها:

نمایی دیگر از نازل ها:

لوله ای درون پیستون راد می شود و نازل ها روی آن قرار می گیرد.