¿Cuál es el beneficio de los componentes internos forjados en un motor? Pistones, etc.

La forja es un proceso en el que el metal caliente de forma rugosa Luego se aplasta con mucha fuerza mediante troqueles de forma exacta, comprimiendo severamente las moléculas de metal o aleación. Hay tensiones internas creadas dentro de la estructura, que en última instancia resisten las tensiones y las tensiones al tener una reserva de «fuerzas» contrapesadas debido a la miríada de pequeños nodos de tensión creados por la fragua en el interior. Los troqueles no son necesarios para la forja, ya que cualquier herrero o espadachín crea tensiones similares al golpear el metal caliente con un martillo mientras se enfría. Sin embargo, si la pieza (o espada) se recalienta de nuevo, gran parte de la ganancia se puede perder a medida que las moléculas relajan sus posiciones apretadas.

También existe el enfriamiento, que consiste en tomar una pieza de metal que está muy cerca un punto eutéctico (cambio de fase) y enfriarlo repentinamente en un baño de aceite o agua, tal vez incluso gas licuado. Esto crea propiedades de resistencia similares, pero no debe considerarse forja ya que la ganancia es superficial y, por lo general, no se extiende a través de la pieza. Esto generalmente seguido por «recocido», que es un proceso de calentamiento muy controlado y enfriamiento lento que alivia ALGUNAS de las tensiones de la superficie que pueden provocar grietas o roturas. Si la pieza es de tamaño irregular (como una biela con un extremo grande y un extremo pequeño), es probable que el proceso de temple también provoque deformaciones que deben eliminarse, por lo general de forma mecánica, doblando. No soy consciente de que esto se utilice mucho para las piezas del motor.

La mayor parte de la producción en masa de piezas de motor se realiza con fundición, que es diferente a la forja en que el metal fundido se «simplemente» vierte en un molde casi en forma y se deja enfriar. Se permite que las moléculas de la aleación se muevan según sea necesario, y la pieza tiene poca tensión interna. Este es un proceso menos costoso que el forjado, ya que los moldes son mucho más baratos de fabricar que el forjado. matrices – así como muchas otras razones. Las piezas forjadas a menudo comienzan como piezas fundidas. En aplicaciones de alta potencia y otros casos donde las RPM y / o las presiones de los cilindros (BMEP) son muy altas, el gasto adicional de las piezas forjadas vale la pena.

BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, etc. utilizarán piezas forjadas donde el costo sea menos preocupante que el rendimiento y la percepción. Otra ventaja crucial es que las piezas se pueden forjar con menos material por un peso menor , sin dejar de ser más fuerte que un casting de manzanas con naranjas. Esto es ENORME en algo como una biela (pl us un pistón), donde la mayoría de las fallas NO se deben a la compresión del impulso, sino a la tensión, la fatiga al cambiar de dirección después del punto muerto superior. Cada conjunto alternativo completo puede pesar solo unas pocas libras, pero imagina el estrés si tuvieras que tirar eso lejos de ti y devolvértelo instantáneamente: 15000 veces por minuto, 250 veces por SEGUNDO en una bicicleta de litro o un motor de F1 moderno. ESTA es la razón por la que los motores de alta compresión, altas RPM y alto impulso usan internos forjados … no tanto por la presión, sino por las fuerzas de tensión más altas creadas por piezas fundidas de mayor peso, fuerzas que son (creo recordar) CUBADO con respecto a las RPM y al cuadrado con respecto al peso. [ese recuerdo puede no ser exacto] … Ir más allá en la reducción de peso sugiere materiales como titanio o compuestos exóticos de nanopartículas de carbono y metal yadayada, que están mucho más allá de responder su pregunta o mi billetera.

TODOS estos los procesos requieren post-palabras exactas de mecanizado para lograr las dimensiones exactas adecuadas para el montaje del rodamiento y las roscas para el montaje.

La metalurgia es increíblemente interesante. Hace 6000 años, los artesanos fabricaban espadas que aún no se han recreado por completo hasta el día de hoy. A pesar de los increíbles avances en la tecnología de trabajo de aleaciones y metales, todavía siento que la única gran diferencia entre el arte de la alquimia y la ciencia de la metalurgia es que la metalurgia realmente funciona.

Me encantaría un conjunto de varoniles forjados. o varillas Crower para mi proyecto Saabaru EJ205, pero $ 1000- $ 1400 es probablemente 4 o 5 veces el costo de las piezas de stock perfectamente reparables para un vehículo de serie. Ni siquiera mencionaré el costo de un cigüeñal forjado. Y luego están estas cosas de pistón … [suspiro]

Comentarios

• Gracias por los excelentes antecedentes sobre la falsificación y la explicación de algunos de los Beneficios de los internos forjados.Cuando compara el costo con el stock, ¿está esencialmente diciendo que un nuevo bloque corto de stock solo costaría $ 1800 y reemplazaría casi todas las fallas catastróficas que los pistones / varillas / manivelas forjados podrían aplazar? Por ejemplo, si una varilla falla a altas rpm y penetra en el bloque.
• No estoy seguro exactamente de lo que está preguntando. Es probable que un juego de reciprocidad forjado completo (pistones, manivela, varillas) cueste más de $ 3500 en un boxer de 4 cilindros con el que ' estoy familiarizado. Puedes comprar un " bloque corto " completo, que incluye todas esas piezas (piezas fundidas) más el bloque y algunas otras brocas, OEM de fábrica flamante brillante, probablemente por $ 1800. Hubo algunas versiones de Sti Subaru impreza en las que el 2.5L venía con varillas forjadas de fábrica, pero en general, los autos de producción tienen partes fundidas.
• Eso ' s exactamente la comparación que buscaba. Estoy ' especulando aquí, pero tengo la sensación de que los pistones forjados (para un alto impulso) y / o las varillas forjadas (para altas revoluciones por minuto) no son ' t vale la pena en términos de dólares por desempeño. Cuando el motor interno fundido lanza una varilla y perfora el bloque, un segundo bloque + pistones & varillas + manivela es todavía menor que el costo inicial de forjado internos. El usuario promedio siente que el dinero se puede gastar en otros cambios de rendimiento, a menos que sea importante montar las rpm extremadamente altas + un impulso alto.
• Sí. muy aproximadamente, si su motor original tiene un diseño sólido, digamos 200 hp, probablemente pueda ejecutar piezas fundidas a 300-350 hp. Agregue piezas forjadas y juegue en el rango de más de 400 hp. Pero hoy los sintonizadores de ' obtienen 750 hp de un Subaru 2.5 … lo que exige que todo sea perfecto y equilibrado, y el costo astronómico de construir una bestia así se repite cada 5000-10,000 millas,

Un poco de experiencia en el mundo turbo dodge (84-93 2.2 / 2.5l motores turbo)

Había bielas fundidas y forjadas. Se decía que el fundido podía contener unos 200 CV, mientras que el forjado aguantaría unos 400 CV sin problemas.

Había manivelas fundidas y forjadas, pero no recuerdo haber oído hablar de problemas con las manivelas.

Todos los motores venían con pistones fundidos. Si aumentaba el impulso y tenía una detonación, podría romper fácilmente un aterrizaje de anillo. Los pistones forjados podrían soportar un poco más de abuso.

Es más probable que las piezas moldeadas tengan defectos de fabricación que las piezas forjadas o, en otras palabras, hay más variables de proceso en la fundición. Es más probable que las piezas moldeadas tengan grano grueso que una forja ; Eso se puede arreglar con un tratamiento térmico adicional (homogeneización + normalización) pero cuesta dinero. Algunas piezas pueden necesitar restauración de carbono, también más dinero. Durante décadas, muchas piezas se han hecho con metal en polvo y sinterizado, algunas contienen un poco de cobre y posiblemente otra aleación (no estoy familiarizado con ese proceso). Como un hombre mayor, me cuesta entender los árboles de levas, pistones y vástagos hechos de polvo, pero la mayoría de los fabricantes los utilizan. Las forjas no están exentas de problemas; el flujo de grano debe orientarse correctamente en relación con la orientación de la tensión. Algunas piezas complejas no se pueden fabricar razonablemente mediante la forja. Entonces, depende del componente y su costo en cuanto a cuál es el mejor.