Qual é a vantagem de Forged Internals em um motor? Pistões, etc.

Forjar é um processo em que metal quente de forma áspera é então esmagado com muita força por matrizes de forma exata, comprimindo severamente as moléculas de metal ou liga. Existem tensões internas criadas dentro da estrutura, que no final das contas resistem às tensões bruscas e de tensão por ter uma reserva de “forças” contrabalançadas devido à miríade de minúsculos nós de tensão criados por forja dentro dela. As matrizes não são necessárias para o forjamento, pois qualquer ferreiro ou espadachim cria tensões semelhantes ao bater no metal quente com um martelo enquanto ele esfria. No entanto, se a peça (ou espada) for reaquecida novamente, muito do ganho pode ser perdido à medida que as moléculas relaxam suas posições apertadas.

Há também a têmpera, que é pegar uma peça de metal que está muito próxima um ponto eutético (mudança de fase) e repentinamente resfriando-o em um banho de óleo ou água, talvez até mesmo gás liquefeito. Isso cria propriedades de resistência semelhantes, mas não deve ser considerado forjamento, pois o ganho é raso e normalmente não se estende pela peça. Isso normalmente é seguido por “recozimento”, que é um processo de aquecimento e resfriamento lento muito controlado que alivia ALGUMAS tensões superficiais que podem levar a rachaduras ou estilhaços. Se a peça for irregular em tamanho (como uma biela com uma extremidade grande e outra pequena), o processo de têmpera também pode causar empenamento que deve ser removido, normalmente mecanicamente por dobra. Não estou ciente de que isso seja muito usado para peças de motor.

A maior parte da produção em massa de peças de motor é feita com fundição, o que é diferente de forjar em que o metal fundido é “simplesmente” derramado em um moldar próximo à forma e esfriar. As moléculas da liga podem se mover conforme necessário e a peça tem pouca tensão interna. Este é um processo menos caro do que o forjamento, pois os moldes são muito mais baratos de fazer do que o forjamento matrizes – assim como muitas outras razões. As peças forjadas geralmente começam como fundições. Em aplicações de alta potência e outros casos em que as RPM e / ou as pressões do cilindro (BMEP) são muito altas, o gasto adicional com forjados vale a pena.

BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, etc. usarão forjados onde o custo é menos uma preocupação em relação ao desempenho e percepção. Outro bônus crucial, é que as peças podem ser forjadas com menos material por um peso menor , embora ainda seja mais forte do que uma fundição de maçãs com laranjas. Isso é ENORME em algo como uma haste de conexão (pl us um pistão), onde a maioria das falhas NÃO são devidas à compressão do impulso, mas de tensões de tensão, fadiga devido à mudança de direção após o ponto morto superior. Cada conjunto alternativo inteiro pode pesar apenas alguns quilos, mas imagine o estresse se você tivesse que jogá-lo longe de você e instantaneamente puxá-lo de volta para você – 15.000 vezes por minuto, 250 vezes por SEGUNDO em uma moto litro ou motor de F1 moderno. É por ISSO que os motores de alta compressão, alta RPM e alto boost usam peças internas forjadas … não tanto por causa da pressão, mas por causa das forças de tensão mais altas criadas por peças fundidas de peso mais alto – forças que são (acho que me lembro) CUBADO em relação ao RPM e ao quadrado em relação ao peso. [essa lembrança pode não ser exata] … Indo mais longe na redução de peso sugere materiais como titânio ou nanopartículas exóticas de compostos de metal de carbono yadayada, que estão muito além de responder à sua pergunta ou à minha carteira. os processos requerem uma usinagem exata para atingir as dimensões exatas adequadas para montagem de rolamentos e roscas para montagem.

A metalurgia é incrivelmente interessante. 6.000 anos atrás, os artesãos estavam fazendo espadas que ainda não foram totalmente recriadas até hoje. Apesar dos ganhos incríveis na tecnologia de processamento de ligas e metal, ainda sinto que a única grande diferença entre a arte da alquimia e a ciência da metalurgia é que a metalurgia realmente funciona!

Eu adoraria um conjunto forjado de Manly ou Crower hastes para meu projeto Saabaru EJ205, mas $ 1000- $ 1400 é provavelmente 4 ou 5 vezes o custo de peças de estoque perfeitamente úteis para um veículo de estoque. Não vou nem mencionar o custo de um virabrequim forjado. E depois há essas coisas de pistão … [suspiro]

Comentários

• Obrigado pelo excelente histórico sobre forjamento e explicação de alguns dos benefícios de internos forjados.Quando você compara o custo com o estoque, está essencialmente dizendo que um novo bloco vendido por si só custaria US $ 1.800 e substituiria quase todas as falhas catastróficas que os pistões / hastes / manivela forjados poderiam atrasar? Exemplo, se uma haste falha em alta rotação e permeia o bloco.
• Não tenho certeza do que você está perguntando. Um conjunto alternativo forjado inteiro (pistões, manivela, hastes) provavelmente custará mais de US $ 3.500 em um boxer de 4 cilindros com o qual eu ' estou familiarizado. Você pode comprar um " bloco curto " inteiro, que inclui todas as peças (fundidos) mais o bloco e alguns outros bits, OEM de fábrica novinho em folha, provavelmente por $ 1800. Havia algumas versões Sti Subaru impreza em que o 2.5L vinha com hastes forjadas de fábrica, mas, em geral, os carros de produção recebem peças fundidas.
• Isso ' é exatamente a comparação que eu queria. Eu ' estou especulando aqui, mas tenho a sensação de que os pistões forjados (para alto aumento) e / ou hastes forjadas (para alta rotação) não estão ' t vale a pena em termos de dólares por desempenho. Quando o motor interno fundido lança uma haste e perfura o bloco, um segundo bloco + pistões & hastes + manivela é ainda inferior ao custo inicial do forjado internals. Parece que para o joe médio, os dólares podem ser gastos em outras mudanças de desempenho, a menos que andar de rpm extremamente alto + impulso alto seja de outra forma importante.
• Sim. muito aproximadamente, se o seu motor original é um design de som, digamos 200 hp, você provavelmente pode executar peças fundidas para 300-350 hp. Adicione peças forjadas e toque na faixa de 400 + hp. Mas hoje ' s sintonizadores estão obtendo 750hp de um Subaru 2.5 … o que exige que tudo seja perfeito e equilibrado, e o custo astronômico de construir tal besta é repetido a cada 5000-10.000 milhas,

Um pouco da experiência do mundo turbo dodge (84-93 2.2 / 2.5l motores turbo)

Havia bielas fundidas e forjadas. Dizia-se que o elenco tinha cerca de 200 cv, enquanto que o forjado segurava cerca de 400 cv sem problemas.

Havia gonzos fundidos e forjados, mas não me lembro de ter ouvido falar de problemas de giro.

Todos os motores vinham com pistões fundidos. Se você entrasse em alta aceleração e tivesse detonação, poderia facilmente quebrar um anel de aterrissagem. Pistões forjados poderiam suportar um pouco mais de abuso.

As peças fundidas têm mais probabilidade de apresentar falhas de fabricação do que as peças forjadas ou, em outras palavras, há mais variáveis de processo na fundição. As peças fundidas têm mais probabilidade de ter grãos grossos do que forjados ; Isso pode ser consertado com tratamento térmico extra (homogeneização + normalizar), mas custa dinheiro. Algumas peças fundidas podem precisar de restauração de carbono, também mais dinheiro. Por décadas, muitas peças foram feitas com metal em pó e sinterizado, algumas contêm um pouco de cobre e possivelmente outra liga (não estou familiarizado com esse processo). Como um cara velho, tenho dificuldade em entender os eixos de comando, pistões e hastes feitos de pó, mas a maioria dos fabricantes os usa. As falsificações têm problemas; o fluxo de grãos precisa ser orientado corretamente em relação à orientação da tensão. Algumas peças complexas não podem ser feitas razoavelmente por forjamento. Então, depende do componente e de seu custo qual é o melhor.