Vad är fördelen med Forged Internals i en motor? Kolvar osv.

Smide är en process där het metall av grov form blir sedan mycket våldsamt klämd av exakt form dör, komprimerar metall- eller legeringsmolekylerna allvarligt. Det finns interna spänningar skapade inom strukturen, som i slutändan motstår rena och spänningsspänningar genom att ha en reserv av motviktiga ”krafter” på grund av den myriad av små smidda skapade stressnoder inuti. Formar är inte nödvändiga för smide, eftersom någon smed eller svärdsmed skapar liknande spänningar när man slår het metall med en hammare när den svalnar. Men om delen (eller svärdet) värms upp igen kan mycket av vinsten gå förlorad när molekylerna slappnar av sina trånga positioner.

Det släcks också, vilket tar en metalldel som är mycket nära en eutektisk (fasförändrings) punkt och plötsligt kyler den i ett olje- eller vattenbad, kanske till och med flytande gas. Detta skapar liknande hållfasthetsegenskaper, men bör inte betraktas som smide eftersom förstärkningen är låg och vanligtvis inte sträcker sig genom delen. Detta följs vanligtvis av ”glödgning”, vilket är en mycket kontrollerad uppvärmning och långsam kylningsprocess som lindrar NÅGON av ytspänningarna som kan leda till sprickor eller krossning. Om delen är oregelbunden i storlek (som en anslutningsstång med en stor ände och en liten ände) kommer troligen också att orsaka snedvridning som måste avlägsnas, vanligtvis mekaniskt genom bockning. Jag är inte medveten om att detta alls används för motordelar.

De flesta massproduktion av motordelar görs med gjutning, vilket är olikt smide genom att smält metall ”helt enkelt” hälls i en form av nästan form och får svalna. Legeringens molekyler får röra sig som de behöver, och delen har liten inre spänning. Detta är en billigare process än smide, eftersom formar är mycket billigare att göra än smide dör – liksom många andra skäl. Smidda delar börjar ofta som gjutgods. I applikationer med höga hästkrafter och andra fall där RPM och / eller cylindertryck (BMEP) är mycket höga är den extra kostnaden för smide väl värt det.

BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, etc. kommer att använda smidesdelar där kostnaden är mindre bekymrad mot prestanda och uppfattning. En annan grym bonus är att delar kan smides med mindre material för en lägre vikt , medan du fortfarande är starkare än en gjutning av äpplen till apelsiner. Detta är ENORM i något som en kopplingsstång (pl oss en kolv), där de flesta misslyckanden INTE beror på kompression från boost, utan från spänningsspänningar utmattning från att ändra riktning efter Top Dead Center. Varje hela fram- och återgående enhet kan bara väga några pund, men föreställ dig stressen om du skulle kasta bort det från dig och omedelbart rycka tillbaka det till dig – 15000 gånger per minut, 250 gånger per SEKUND på en litercykel eller modern F1-motor. Det är därför hög kompression, höga varvtal, höghastighetsmotorer använder smidda inre … inte så mycket på grund av trycket, men på grund av de högre spänningskrafterna som skapas av gjutningar med högre vikt – krafter som är (tror jag minns) CUBED med avseende på RPM och kvadrat med avseende på vikt. [det minnet kanske inte är exakt] … Att gå längre i viktminskning föreslår material som titan eller exotiska nanopartiklar kolmetallkompositer yadayada, som är långt bortom att svara på din fråga eller min plånbok.

ALLA dessa processer kräver exakt bearbetning efterord för att uppnå rätt exakta dimensioner för lagermontering och gängor för montering.

Metallurgi är oerhört intressant. För 6000 år sedan tillverkade hantverkare svärd som fortfarande inte har återskapats helt den här dagen. Trots otroliga vinster inom legering och metallbearbetningsteknik känner jag fortfarande den enda stora skillnaden mellan alkemikunsten och vetenskapen om metallurgi, är att metallurgi faktiskt fungerar!

Jag skulle älska en uppsättning smidda Manly eller Crower-stavar för mitt Saabaru EJ205-projekt, men $ 1000- $ 1400 är sannolikt 4 eller 5 gånger kostnaden för perfekt underhållbara lagerdelar för ett lagerfordon. Jag kommer inte ens nämna kostnaden för en smidd vevaxel. Och så finns det dessa kolv saker … [suck]

Kommentarer

• Tack för den fantastiska bakgrunden till smide och förklaring av några av de fördelar med smidda internals.När du jämför kostnad med lager, säger du egentligen att ett nytt lager kort block ensam skulle kosta $ 1800 och skulle ersätta nästan alla katastrofala fel som smidda kolvar / stavar / vev kan skjuta upp? Exempel, om en stång misslyckas vid höga varvtal och genomsyrar blocket.
• Inte säker på exakt vad du frågar. En hel smidd fram- och återgående uppsättning (kolvar, vev, stavar) kommer sannolikt att uppgå till $ 3500 på en 4-cylindrig boxare som jag ' känner till. Du kan köpa ett helt " kort block ", som inkluderar alla dessa delar (gjutgods) plus blocket och några andra bitar, fabriks-OEM glänsande helt ny, för förmodligen $ 1800. Det fanns några Sti Subaru impreza-versioner som 2.5L kom med smidda stavar från fabriken, men i allmänhet får produktionsbilar gjutna delar.
• Att ' exakt den jämförelse jag var ute efter. Jag ' spekulerar här, men jag får en känsla av att smidda kolvar (för hög boost) och / eller smidda stavar (för högt varvtal) inte är ' t värt det i termer av dollar per föreställning. När den gjutna inre motorn kastar en stång och punkterar blocket är ett andra block + kolvar & stavar + vev fortfarande lägre än kostnaden framför smidda inre. Det känns som för den genomsnittliga joen att dollar kan spenderas på andra prestandaförändringar, om inte det är viktigt att köra extremt höga varvtal + höga boost.
• Ja. väldigt ungefär, om din lagermotor är en sund design, säg 200 hk, kan du förmodligen köra gjutna delar till 300-350 hk. Lägg till smidda delar och spela i 400 + hk-intervallet. Men idag får ' tuners 750 hk från en 2.5 Subaru … vilket kräver att allt måste vara perfekt och balanserat, och den astronomiska kostnaden för att bygga ett sådant odjur upprepas var 5000-10 000 miles,

Lite erfarenhet från turbo-dodge-världen (84-93 2.2 / 2.5l turbomotorer)

Det fanns gjutna och smidda vevstänger. Cast sägs hålla ungefär 200 hk, där smidda skulle rymma cirka 400 hk utan problem.

Det fanns gjutna och smidda vevar, men jag kommer inte ihåg att jag någonsin har hört talas om vevproblem.

Motorerna kom alla med gjutna kolvar. Om du kom i hög boost och hade detonation kunde du enkelt knäcka en ringlandning. Smidda kolvar kunde stå upp för lite mer missbruk.

Gjutningar är mer benägna att ha tillverkningsfel än smide eller med andra ord, det finns fler processvariabler i gjutning. Gjutningar är mer benägna att ha grovkorn än smide ; Det kan fixas med extra värmebehandling (homogenisering + normalisering) men det kostar pengar. Vissa gjutgods kan behöva kolåterställning, också mer pengar. I årtionden har många delar gjorts med pulveriserad metall och sintrad, en del innehåller lite koppar och möjligen annan legering (jag känner inte till den processen). Som en gammal kille har jag svårt att förstå kamaxlar, kolvar och stavar tillverkade av pulver, men de flesta tillverkare använder dem. Smide är inte utan problem; spannmålsflödet måste orienteras korrekt i förhållande till stressorienteringen. Vissa komplexa delar kan inte med rimlighet göras genom smide. Så det beror på komponenten och dess kostnad för vilken som är bäst.