Jakie są zalety kutych elementów wewnętrznych w silniku? Tłoki itp.

Kucie to proces, w którym gorący metal o szorstkim kształcie jest następnie bardzo siłą zgniatany przez matryce o dokładnym kształcie, silnie ściskając cząsteczki metalu lub stopu. W strukturze powstają wewnętrzne napięcia, które ostatecznie opierają się naprężeniom zwykłym i rozciągającym, mając rezerwę zrównoważonych „sił” dzięki niezliczonej ilości małych węzłów naprężeń utworzonych w kuźni. Matryce nie są konieczne do kucia, ponieważ każdy kowal lub miecznik wytwarza podobne naprężenia podczas bicia gorącego metalu młotkiem, gdy stygnie. Jeśli jednak część (lub miecz) zostanie ponownie podgrzana, znaczna część wzmocnienia może zostać utracona, ponieważ cząsteczki rozluźniają swoje ciasne pozycje.

Istnieje również hartowanie, które polega na zabraniu metalowej części, która jest bardzo blisko punkt eutektyczny (zmiana fazy) i nagłe ochłodzenie go w kąpieli olejowej lub wodnej, być może nawet w skroplonym gazie. Daje to podobne właściwości wytrzymałościowe, ale nie powinno być brane pod uwagę jako kucie, ponieważ wzmocnienie jest płytkie i zwykle nie rozciąga się na część. Zwykle następuje po nim „wyżarzanie”, które jest bardzo kontrolowanym procesem ogrzewania i powolnego chłodzenia, który uwalnia NIEKTÓRE naprężenia powierzchniowe, które mogą prowadzić do pęknięć lub rozbić. Jeśli część ma nieregularne rozmiary (jak korbowód z dużym i małym końcem), proces hartowania może również spowodować wypaczenie, które należy usunąć, zazwyczaj mechanicznie przez zginanie. Nie zdaję sobie sprawy, że jest to w ogóle używane do produkcji części silnika.

Większość masowej produkcji części silnika odbywa się za pomocą odlewania, co różni się od kucia, ponieważ stopiony metal jest „po prostu” wlewany do prawie do kształtu i pozostawiono do ostygnięcia. Cząsteczki stopu mogą się poruszać w zależności od potrzeb, a część ma niewielkie naprężenia wewnętrzne. Jest to mniej kosztowny proces niż kucie, ponieważ formy są znacznie tańsze w produkcji niż kucie matryce – i wiele innych powodów.Kute części często zaczynają się jako odlewy.W zastosowaniach o dużej mocy i innych przypadkach, w których prędkość obrotowa i / lub ciśnienie w cylindrze (BMEP) są bardzo wysokie, dodatkowy koszt odkuwek jest tego wart.

BMW, Porsche, Corvette, Ferrari itp. będą używać odkuwek tam, gdzie koszt jest mniej istotny w porównaniu z wydajnością i percepcją. Kolejną kluczową zaletą jest to, że części mogą być kute z mniejszej ilości materiału, aby uzyskać mniejszą wagę , choć wciąż jest mocniejszy niż odlewanie od jabłka do pomarańczy. To jest OGROMNE w czymś w rodzaju korbowodu (pl nas tłok), gdzie większość awarii NIE jest spowodowana kompresją od doładowania, ale napięciem powoduje zmęczenie spowodowane zmianą kierunku po Top Dead Center. Każdy cały zespół tłokowy może ważyć tylko kilka funtów, ale wyobraź sobie stres, gdybyś musiał go odrzucić i natychmiast odesłać z powrotem do siebie – 15000 razy na minutę, 250 razy na sekundę na litrowym motocyklu lub nowoczesnym silniku F1. Z tego powodu silniki o dużej kompresji, wysokich obrotach, wysokim doładowaniu używają kutych elementów wewnętrznych … nie tyle z powodu ciśnienia, ale z powodu wyższych sił rozciągających wytwarzanych przez odlewy o większej masie – sił, które są (chyba pamiętam) W KOSTKĘ w odniesieniu do obrotów na minutę i do kwadratu w odniesieniu do wagi. [to wspomnienie może nie być dokładne] … Pójście dalej w redukcji wagi sugeruje materiały takie jak tytan lub egzotyczne nanocząstkowe kompozyty węglowo-metaliczne yadayada, które są daleko poza odpowiedzią na twoje pytanie lub mój portfel.

WSZYSTKIE z nich Procesy wymagają dokładnej obróbki po obróbce, aby uzyskać odpowiednie dokładne wymiary pasowania łożysk i gwintów do montażu.

Metalurgia jest niezwykle interesująca. 6000 lat temu rzemieślnicy wytwarzali miecze, które do dziś nie zostały w pełni odtworzone. Pomimo niesamowitych postępów w technologii stopów i obróbki metali, wciąż czuję, że jedyną ogromną różnicą między sztuką alchemii a nauką metalurgiczną jest to, że metalurgia faktycznie działa!

Kochałbym zestaw kutych Manly lub pręty Crower do mojego projektu Saabaru EJ205, ale 1000-1400 $ to prawdopodobnie 4 lub 5 razy więcej niż koszt idealnie nadających się do naprawy części do seryjnego pojazdu. Nie wspominam nawet o koszcie kutego wału korbowego. A potem są te tłokowe rzeczy … [westchnienie]

Komentarze

• Dziękuję za świetne tło na temat tworzenia i wyjaśnienia niektórych zalety kutych elementów wewnętrznych.Porównując koszt z zapasami, czy zasadniczo mówisz, że sam nowy krótki blok kosztowałby 1800 USD i zastąpiłby prawie wszystkie katastrofalne awarie, które kute tłoki / tłoczyska / korba mogłyby opóźnić? Na przykład, jeśli pręt zawiedzie przy wysokich obrotach i przenika przez blok.
• Nie jestem pewien, o co pytasz. Cały kuty zestaw tłokowy (tłoki, korba, pręty) prawdopodobnie będzie kosztował ponad 3500 USD na 4-cylindrowym bokserze, który ' znam. Możesz kupić cały " krótki blok ", który zawiera wszystkie te części (odlewy) oraz blok i kilka innych bitów, fabryczny OEM lśniący nowiutki, prawdopodobnie za 1800 dolarów. Było kilka wersji Sti Subaru impreza, w których 2.5L dostarczono z kutymi prętami z fabryki, ale generalnie samochody seryjne są odlewane.
• To ' to dokładnie takie porównanie, którego szukałem. Spekuluję tutaj ', ale mam wrażenie, że kute tłoki (dla wysokiego doładowania) i / lub kute tłoki (dla wysokich obrotów) nie są ' t jest tego warte w przeliczeniu na dolary za wydajność. Kiedy silnik odlewanych elementów wewnętrznych rzuca pręt i przebija blok, drugi blok + tłoki & pręty + korba jest nadal niższy niż koszt wykuwany wewnętrzne. Wydaje się, że dla przeciętnego joea dolary mogą zostać wydane na inne zmiany wydajności, chyba że jazda na ekstremalnie wysokich obrotach + wysokie doładowanie jest poza tym ważna.
• Tak. bardzo z grubsza, jeśli twój podstawowy silnik ma solidną konstrukcję, powiedzmy 200 KM, prawdopodobnie możesz uruchomić odlewane części do 300-350 KM. Dodaj kute części i graj w gamie 400+ KM. Ale dziś ' tunery uzyskują 750 KM z 2,5 Subaru … co wymaga, aby wszystko było idealne i wyważone, a astronomiczny koszt budowy takiej bestii powtarza się co 5000–10 000 mile,

Trochę doświadczenia ze świata turbo dodge (84-93 2,2 / 2,5l silniki turbo)

Były odlewane i kute korbowody. Obsada miała mieć około 200 KM, podczas gdy kuta miała bez problemów około 400 KM.

Były odlewane i kute korby, ale nie pamiętam, żeby kiedykolwiek słyszałem o problemach z korbą.

Wszystkie silniki były wyposażone w odlewane tłoki. Jeśli osiągnąłeś wysokie doładowanie i nastąpiła detonacja, możesz łatwo złamać lądowanie na pierścieniu. Kute tłoki mogą wytrzymać nieco większe nadużycia.

Odlewy częściej mają wady produkcyjne niż odkuwki lub, innymi słowy, istnieje więcej zmiennych procesowych w odlewaniu. Odlewy mają większe prawdopodobieństwo, że mają gruboziarniste ziarna niż odkuwki ; Można to naprawić za pomocą dodatkowej obróbki cieplnej (homogenizacja + normalizacja), ale to kosztuje. Niektóre odlewy mogą wymagać regeneracji węgla, a także więcej pieniędzy. Przez dziesięciolecia wiele części było wytwarzanych ze sproszkowanego metalu i spiekanych, niektóre zawierają trochę miedzi i prawdopodobnie inny stop (nie jestem zaznajomiony z tym procesem). Jako starszy facet trudno mi zrozumieć wałki rozrządu, tłoki i tłoczyska wykonane z proszku, ale większość producentów z nich korzysta. Odkuwki nie są pozbawione problemów; przepływ ziarna musi być właściwie zorientowany w stosunku do orientacji naprężeń. Niektórych skomplikowanych części nie można rozsądnie wykonać przez kucie. Tak więc zależy to od komponentu i jego kosztu, który jest najlepszy.