Wat is het voordeel van gesmede interne onderdelen in een motor? Zuigers, enz.

Smeden is een proces waarbij heet metaal met een ruwe vorm wordt dan zeer krachtig geplet door matrijzen met een exacte vorm, die de metaal- of legeringsmoleculen ernstig comprimeren. Er zijn interne spanningen gecreëerd binnen de structuur, die uiteindelijk weerstand bieden aan zeeg- en spanningsspanningen door een reserve aan tegengebalanceerde “krachten” te hebben als gevolg van de talloze kleine door smederij gecreëerde spanningsknopen binnenin. Matrijzen zijn niet nodig om te smeden, aangezien elke smid of zwaardsmid soortgelijke spanningen veroorzaakt wanneer hij heet metaal met een hamer slaat terwijl het afkoelt. Als het onderdeel (of zwaard) echter opnieuw wordt opgewarmd, kan veel van de winst verloren gaan als de moleculen hun benauwde posities ontspannen.

Er is ook uitdoving, waarbij een metalen onderdeel wordt ingenomen dat heel dichtbij is. een eutectisch (faseverandering) punt en plotseling afkoelen in een olie- of waterbad, misschien zelfs vloeibaar gas. Dit creëert vergelijkbare sterkte-eigenschappen, maar mag niet als smeden worden beschouwd, aangezien de winst ondiep is en zich doorgaans niet door het onderdeel uitstrekt. Dit wordt meestal gevolgd door “gloeien”, wat een zeer gecontroleerd verwarmings- en langzaam afkoelproces is dat ENKELE oppervlaktespanningen verlicht die kunnen leiden tot scheuren of barsten. Als het onderdeel een onregelmatige afmeting heeft (zoals een drijfstang met een groot uiteinde en een klein uiteinde), zal het afschrikproces waarschijnlijk ook kromtrekken veroorzaken die moeten worden verwijderd, meestal mechanisch door te buigen. Ik ben me er niet van bewust dat dit in het geheel wordt gebruikt voor motoronderdelen.

De meeste massaproductie van motoronderdelen gebeurt met gieten, wat anders is dan smeden in dat gesmolten metaal dat gewoon in een vorm die bijna in vorm is en laat afkoelen. Moleculen van de legering mogen naar behoefte bewegen en het onderdeel heeft weinig interne spanning. Dit is een minder kostbaar proces dan smeden, aangezien mallen veel goedkoper te maken zijn dan smeden sterft – evenals vele andere redenen.Gesmede onderdelen beginnen vaak als gietstukken.In toepassingen met een hoog vermogen en andere gevallen waar het toerental en / of cilinderdruk (BMEP) erg hoog zijn, zijn de extra kosten van smeedstukken de moeite waard.

BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, enz. zullen smeedstukken gebruiken waarbij de kosten minder belangrijk zijn dan de prestaties en perceptie. Een andere cruciale bonus is dat onderdelen kunnen worden gesmeed met minder materiaal voor een lager gewicht , terwijl het nog steeds sterker is dan een gietstuk van appels naar sinaasappels. Dit is ENORM in zoiets als een drijfstang (pl ons een zuiger), waar de meeste storingen NIET te wijten zijn aan compressie door boost, maar door spanning, vermoeidheid door van richting te veranderen na Top Dead Center. Elk geheel heen en weer bewegend samenstel weegt misschien maar een paar kilo, maar stel je de stress voor als je dat van je af zou moeten gooien en het onmiddellijk naar je terug zou moeten trekken – 15.000 keer per minuut, 250 keer een TWEEDE op een literbike of moderne F1-motor. DIT is de reden waarom motoren met hoge compressie, hoog toerental en hoge boost gesmede onderdelen gebruiken … niet zozeer vanwege de druk, maar vanwege de hogere spankrachten die worden gecreëerd door gietstukken met een hoger gewicht – krachten die zijn (ik denk dat ik het me herinner) CUBED met betrekking tot RPM, en in het kwadraat met betrekking tot gewicht. [die herinnering is misschien niet exact] … Verdergaan in gewichtsvermindering suggereert materialen zoals titanium of exotische nanodeeltjes koolstofmetaalcomposieten yadayada, die veel verder gaan dan het beantwoorden van je vraag of mijn portemonnee.

AL deze processen vereisen exacte machinale nabewerking om de juiste exacte afmetingen voor lagerpassing en schroefdraad voor montage te bereiken.

Metallurgie is ongelooflijk interessant. 6000 jaar geleden maakten ambachtslieden zwaarden die tot op de dag van vandaag nog steeds niet volledig zijn nagemaakt. Ondanks ongelooflijke vooruitgang op het gebied van legering- en metaalbewerkingstechnologie, voel ik nog steeds dat het enige grote verschil tussen de kunst van alchemie en de wetenschap van metallurgie is dat metallurgie echt werkt!

Ik zou dol zijn op een set gesmede Manly of Crower rods voor mijn Saabaru EJ205-project, maar $ 1000 – $ 1400 is waarschijnlijk 4 of 5 keer de kosten van perfect te onderhouden onderdelen voor een standaardvoertuig. Ik zal niet eens de kosten van een gesmede krukas noemen. En dan zijn er nog deze piston-dingen … [zucht]

Reacties

• Bedankt voor de geweldige achtergrond over het vervalsen en uitleg van enkele van de voordelen van gesmede internals.Wanneer u de kosten vergelijkt met de voorraad, zegt u dan in feite dat een nieuw voorraad short block alleen al $ 1800 zou kosten en bijna alle catastrofale defecten zou vervangen die gesmede zuigers / stangen / krukas zouden kunnen uitstellen? Voorbeeld, als een staaf het begeeft bij hoge toeren en het blok doordringt.
• Weet niet precies wat u vraagt. Een hele gesmede heen en weer bewegende set (zuigers, krukas, stangen) is waarschijnlijk meer dan $ 3500 op een 4-cilinder boxer die ik ' ken. U kunt een volledig " kort blok " kopen, inclusief al die onderdelen (gietstukken) plus het blok en enkele andere bits, fabrieks-OEM glanzend gloednieuw, voor waarschijnlijk $ 1800. Er waren een paar Sti Subaru impreza-versies waarvan de 2.5L af fabriek werd geleverd met gesmede staven, maar over het algemeen krijgen productieautos gegoten onderdelen.
• Dat ' is precies de vergelijking die ik zocht. Ik ' m speculeer hier, maar ik krijg het gevoel dat gesmede zuigers (voor hoge boost) en / of gesmede stangen (voor hoge toeren) niet ' t de moeite waard in termen van dollars per prestatie. Wanneer de gegoten interne motor een stang gooit en het blok doorboort, is een tweede blok + zuigers & staven + kruk nog minder dan de kosten vooraf van gesmede internals. Het voelt alsof voor de gemiddelde Joe de dollars kunnen worden besteed aan andere prestatieveranderingen, tenzij het extreem hoge toerental + hoge boost anders belangrijk is.
• Ja. heel grofweg, als je standaardmotor een degelijk ontwerp is, zeg 200 pk, kun je waarschijnlijk gegoten onderdelen gebruiken tot 300-350 pk. Voeg gesmede onderdelen toe en speel in het 400 + pk-bereik. Maar vandaag krijgen ' s tuners 750 pk uit een 2.5 Subaru … wat vereist dat alles perfect en evenwichtig moet zijn, en de astronomische kosten van het bouwen van zon beest worden elke 5000-10.000 herhaald miles,

Een beetje ervaring uit de wereld van turbo-ontwijken (84-93 2.2 / 2.5l turbomotoren)

Er waren gegoten en gesmede drijfstangen. Gegoten zou ongeveer 200 pk kunnen bevatten, terwijl gesmeed zonder problemen ongeveer 400 pk zou kunnen bevatten.

Er waren gegoten en gesmede krukken, maar ik kan me niet herinneren ooit over krukasproblemen te hebben gehoord.

De motoren werden allemaal geleverd met gegoten zuigers. Als je een hoge boost kreeg en een ontploffing kreeg, kon je gemakkelijk een landing met een ring breken. Gesmede zuigers zouden wat meer misbruik kunnen weerstaan.

Gietstukken hebben meer kans op fabricagefouten dan smeedstukken, of, met andere woorden, er zijn meer procesvariabelen bij het gieten. Gietstukken hebben meer kans op een grove korrel dan een smeedstuk ; Dat kan opgelost worden met extra warmtebehandeling (homogeniseren + normaliseren) maar dat kost geld. Sommige gietstukken hebben wellicht koolstofherstel nodig, ook meer geld. Decennia lang zijn veel onderdelen gemaakt met metaalpoeder en gesinterd, sommige bevatten een beetje koper en mogelijk een andere legering (ik ben niet bekend met dat proces). Als oude man heb ik moeite om nokkenassen te begrijpen, zuigers en stangen gemaakt van poeder, maar de meeste fabrikanten gebruiken ze. Smeedstukken zijn niet zonder problemen; de korrelstroom moet correct worden georiënteerd ten opzichte van de spanningsoriëntatie. Sommige complexe onderdelen kunnen redelijkerwijs niet worden gemaakt door te smeden. Het hangt dus van het onderdeel en de kosten af welke het beste is.