Was ist der Vorteil von Forged Internals in einem Motor? Kolben usw.

Schmieden ist ein Prozess, bei dem heißes Metall von rauer Form ist wird dann sehr gewaltsam durch exakte Formwerkzeuge gequetscht, wodurch die Metall- oder Legierungsmoleküle stark komprimiert werden. Innerhalb der Struktur werden innere Spannungen erzeugt, die letztendlich bloßen und Spannungsspannungen widerstehen, indem sie aufgrund der Vielzahl winziger, durch Schmiede erzeugter Spannungsknoten im Inneren über eine Reserve ausgeglichener „Kräfte“ verfügen. Matrizen sind zum Schmieden nicht erforderlich, da jeder Schmied oder Schwertschmied ähnliche Spannungen erzeugt, wenn er heißes Metall beim Abkühlen mit einem Hammer schlägt. Wenn das Teil (oder Schwert) jedoch erneut erwärmt wird, kann ein Großteil des Gewinns verloren gehen, wenn die Moleküle ihre beengten Positionen lockern.

Es gibt auch ein Abschrecken, bei dem ein Metallteil sehr nahe ist ein eutektischer (Phasenwechsel-) Punkt und plötzliches Abkühlen in einem Öl- oder Wasserbad, vielleicht sogar Flüssiggas. Dies erzeugt ähnliche Festigkeitseigenschaften, sollte jedoch nicht als Schmieden betrachtet werden, da die Verstärkung gering ist und sich normalerweise nicht durch das Teil erstreckt. Darauf folgt typischerweise ein „Tempern“, ein sehr kontrollierter Erwärmungs- und langsamer Abkühlungsprozess, der einige der Oberflächenspannungen abbaut, die zu Rissen oder Zerbrechen führen können. Wenn das Teil unregelmäßig groß ist (wie eine Pleuelstange mit einem großen und einem kleinen Ende), kann der Abschreckvorgang auch zu Verwerfungen führen, die normalerweise mechanisch durch Biegen entfernt werden müssen. Mir ist nicht bewusst, dass dies überhaupt häufig für Motorteile verwendet wird.

Die meisten Massenproduktionen von Motorteilen werden mit Guss hergestellt, was im Gegensatz zum Schmieden darin besteht, dass geschmolzenes Metall „einfach“ in eine gegossen wird Form nahe der Form und abkühlen lassen. Moleküle der Legierung können sich nach Bedarf bewegen, und das Teil weist nur geringe innere Spannungen auf. Dies ist ein kostengünstigerer Vorgang als das Schmieden, da Formen viel billiger herzustellen sind als das Schmieden Matrizen – und viele andere Gründe. Geschmiedete Teile beginnen oft als Gussteile. In Anwendungen mit hoher Leistung und in anderen Fällen, in denen die Drehzahl und / oder der Zylinderdruck (BMEP) sehr hoch sind, lohnt sich der zusätzliche Aufwand für Schmiedeteile.

BMW, Porsche, Corvette, Ferrari usw. verwenden Schmiedeteile, bei denen die Kosten im Vergleich zu Leistung und Wahrnehmung weniger wichtig sind. Ein weiterer entscheidender Vorteil besteht darin, dass Teile mit weniger Material für ein geringeres Gewicht geschmiedet werden können , während es immer noch stärker ist als ein Apfel-Orangen-Guss. Dies ist RIESIG in so etwas wie einer Pleuelstange (pl uns einen Kolben), wo die meisten Fehler NICHT auf Kompression durch Boost zurückzuführen sind, sondern durch Zugspannungen, Ermüdung durch Richtungswechsel nach dem oberen Totpunkt. Jede gesamte Hubkolbenbaugruppe wiegt vielleicht nur ein paar Pfund, aber stellen Sie sich den Stress vor, wenn Sie ihn wegwerfen und sofort zu Ihnen zurückziehen müssten – 15000 Mal pro Minute, 250 Mal pro Sekunde auf einem Literbike oder einem modernen F1-Motor. Dies ist der Grund, warum Motoren mit hoher Kompression, hoher Drehzahl und hohem Ladedruck geschmiedete Einbauten verwenden … nicht so sehr wegen des Drucks, sondern wegen der höheren Spannungskräfte, die durch Gussteile mit höherem Gewicht erzeugt werden – Kräfte, die (ich denke, ich erinnere mich) Würfel in Bezug auf die Drehzahl und quadratisch in Bezug auf das Gewicht. [Diese Erinnerung ist möglicherweise nicht genau] … Eine weitere Gewichtsreduzierung deutet auf Materialien wie Titan oder exotische Nanopartikel-Kohlenstoffmetall-Verbundwerkstoffe Yadayada hin, die weit über die Beantwortung Ihrer Frage oder meines Geldbeutels hinausgehen.

ALLE diese Prozesse erfordern genaue Bearbeitungsnachworte, um die richtigen exakten Abmessungen für die Lagermontage und Gewinde für die Montage zu erreichen.

Die Metallurgie ist unglaublich interessant. Vor 6000 Jahren stellten Handwerker Schwerter her, die bis heute nicht vollständig nachgebildet wurden. Trotz unglaublicher Fortschritte in der Legierungs- und Metallbearbeitungstechnologie spüre ich immer noch den einzigen großen Unterschied zwischen der Kunst der Alchemie und der Wissenschaft der Metallurgie darin, dass die Metallurgie tatsächlich funktioniert!

Ich würde eine Reihe geschmiedeter Männer lieben oder Crower-Stangen für mein Saabaru EJ205-Projekt, aber 1000 bis 1400 US-Dollar sind wahrscheinlich das 4- oder 5-fache der Kosten für perfekt zu wartende Lagerteile für ein Lagerfahrzeug. Ich werde nicht einmal die Kosten für eine geschmiedete Kurbelwelle erwähnen. Und dann gibt es diese Kolbensachen … [seufz]

Kommentare

• Vielen Dank für den großartigen Hintergrund zum Schmieden und zur Erklärung einiger der Vorteile gefälschter Einbauten.Wenn Sie die Kosten mit dem Lager vergleichen, sagen Sie im Wesentlichen, dass ein neuer kurzer Lagerblock allein 1800 US-Dollar kosten und fast alle katastrophalen Ausfälle ersetzen würde, die durch geschmiedete Kolben / Stangen / Kurbel entstehen könnten? Beispiel: Wenn eine Stange bei hohen Drehzahlen ausfällt und den Block durchdringt.
• Sie wissen nicht genau, was Sie fragen. Ein kompletter geschmiedeter Hubkolbensatz (Kolben, Kurbel, Stangen) kostet bei einem 4-Zylinder-Boxer, mit dem ich ' vertraut bin, wahrscheinlich mehr als 3500 US-Dollar. Sie können einen ganzen " kurzen Block " kaufen, der alle diese Teile (Gussteile) sowie den Block und einige andere Bits enthält, werkseitig OEM glänzend brandneu, für wahrscheinlich 1800 $. Es gab einige Sti Subaru impreza-Versionen, bei denen der 2.5L ab Werk mit geschmiedeten Stangen geliefert wurde, aber im Allgemeinen erhalten Serienautos Gussteile.
• Diese ' Es ist genau der Vergleich, nach dem ich gesucht habe. Ich ' spekuliere hier, aber ich habe das Gefühl, dass geschmiedete Kolben (für hohen Schub) und / oder geschmiedete Stangen (für hohe Drehzahlen) nicht ' es lohnt sich nicht in Dollar pro Leistung. Wenn der Motor für gegossene Einbauten eine Stange wirft und den Block durchstößt, ist ein zweiter Block + Kolben & Stangen + Kurbel immer noch geringer als die Kosten vor dem Schmieden Einbauten. Es fühlt sich so an, als ob für den durchschnittlichen Joe die Dollars für andere Leistungsänderungen ausgegeben werden könnten, es sei denn, das Fahren mit extrem hohen Drehzahlen + hohem Boost ist ansonsten wichtig.
• Ja. sehr grob gesagt, wenn Ihr Serienmotor ein solides Design hat, sagen wir 200 PS, können Sie wahrscheinlich Gussteile mit 300-350 PS betreiben. Fügen Sie geschmiedete Teile hinzu und spielen Sie im Bereich von über 400 PS. Aber heute erhalten die Tuner von ' 750 PS von einem 2,5-Subaru … was vorschreibt, dass alles perfekt und ausgewogen sein muss, und die astronomischen Kosten für den Bau eines solchen Tieres werden alle 5000-10.000 wiederholt Meilen,

Ein bisschen Erfahrung aus der Turbo-Dodge-Welt (84-93 2.2 / 2.5l Turbomotoren)

Es gab gegossene und geschmiedete Pleuel. Es wurde gesagt, dass Guss ungefähr 200 PS leistet, während geschmiedet ungefähr 400 PS ohne Probleme leisten würde.

Es gab gegossene und geschmiedete Kurbeln, aber ich kann mich nicht erinnern, jemals von Kurbelproblemen gehört zu haben.

Die Motoren wurden alle mit gegossenen Kolben geliefert. Wenn Sie einen hohen Schub hatten und eine Detonation hatten, konnten Sie leicht eine Ringlandung knacken. Geschmiedete Kolben könnten etwas mehr Missbrauch standhalten.

Gussteile weisen mit größerer Wahrscheinlichkeit Herstellungsfehler auf als Schmiedeteile, oder mit anderen Worten, es gibt mehr Prozessvariablen beim Gießen. Gussteile weisen mit größerer Wahrscheinlichkeit grobe Körnung auf als Schmieden ; Das kann durch zusätzliche Wärmebehandlung (Homogenisierung + Normalisierung) behoben werden, kostet aber Geld. Einige Gussteile benötigen möglicherweise eine Kohlenstoffwiederherstellung, auch mehr Geld. Seit Jahrzehnten werden viele Teile aus Metallpulver hergestellt und gesintert, einige enthalten etwas Kupfer und möglicherweise eine andere Legierung (ich bin mit diesem Prozess nicht vertraut). Als alter Mann fällt es mir schwer, Nockenwellen zu verstehen. Kolben und Stangen aus Pulver, aber die meisten Hersteller verwenden sie. Schmiedeteile sind nicht ohne Probleme; Der Kornfluss muss relativ zur Spannungsorientierung korrekt ausgerichtet sein. Einige komplexe Teile können nicht vernünftigerweise durch Schmieden hergestellt werden. Es hängt also von der Komponente und ihren Kosten ab, welche am besten ist.