Премиальные алюминиевые головы цилиндров и автозапчасти — кастомная фабрикация

Сегодня алюминий является одним из наиболее часто используемых металлов во многих отраслях, включая автомобильную и авиационную, и часто используется потому, что он легкий. Фактически, в 1903 году братья Райт использовали алюминиевый блок двигателя в Wright Flyer именно по этой причине. В то время чугун был самым широко используемым компонентом для блоков двигателей — алюминий редко использовался.

Однако в 1960-х годах строгие экологические нормативы для снижения выбросов углерода и расхода топлива перевесили чашу в пользу алюминия. Поскольку он легче чугуна, двигатели, сделанные из алюминия, сжигают меньше топлива и имеют более низкие выбросы углерода. Теперь алюминиевые двигатели, особенно кастомные алюминиевые головы цилиндров, доминируют на рынке.

В этой статье мы обсуждаем преимущества использования кастомных алюминиевых головок цилиндров и преимущества алюминия как основного материала для других деталей, используемых в автомобилях.

Преимущества кастомных алюминиевых головок цилиндров

Алюминиевые сплавы лучше всего подходят для высоконапряженных головок цилиндров двигателя благодаря их низкой плотности и отличной теплопроводности в критическом температурном диапазоне 482–572 °F (250–300 °C). Это сочетание позволяет алюминиевым головкам цилиндров быстрее отводить тепло, генерируемое при сгорании, чем чугунные аналоги.

Алюминий также может быть полезен при использовании в компонентах клапанного моста и водяной рубашки головки цилиндра. Клапанный мост позволяет одному качающемуся рычагу приводять несколько клапанов, в то время как водяные рубашки — это наполненные водой оболочки, окружающие устройства в двигателе, требующие охлаждения. Клапанный мост испытывает экстремальную температуру более 572 °F (300 °C) при полной нагрузке и имеет тенденцию сжиматься при охлаждении двигателя, что приводит к низкоциклической усталости (LCF). В то же время сторона головки с водяной рубашкой подвергается высокоциклической усталости (HCF), когда она проходит через миллионы циклов сгорания. В результате головка развивает трещины вокруг водяной рубашки. Эта трещина может привести к полному отказу детали.

Алюминий с легкостью решает обе эти проблемы. Его высокая температурная прочность обеспечивает отличную устойчивость к LCF, и он показывает отликую ползучесть устойчивость к трещинам в области клапанного моста. Однако HCF стойкость алюминия полностью зависит от микроструктуры, пористости и качества поверхности используемого алюминия.

Алюминий имеет хорошую теплопроводность 118 БТЕ/(ч·фут·°F) по сравнению с 17 БТЕ/(ч·фут·°F) для стали, поэтому головки цилиндров из алюминия способствуют долгой жизни двигателя. Головки цилиндров поглощают тепло от мотора и масла во время циклов сгорания и помогают вашему двигателю остывать с эффективным радиатором в действии.

Некоторые из самых популярных турбодизельных пассажирских двигателей с алюминием, используемым как материал головки и блока, включают:

• BMW 2.0 турбодизель
• Honda 2.2 i-CDTi
• Volkswagen 2.5 TDI
• Mazda 1.5 Skyactiv дизель
• Dodge 426 Hemi

Новый 426 Hemi V-8 алюминиевый двигатель выдает 590 л.с. и на 100 фунтов легче моделей 392 из чугуна.

В этом отношении головки цилиндров, сделанные из алюминиевых сплавов A356, 319 и A357, достигают более высокой ползучей устойчивости и сниженной механической усталости благодаря добавлению дисперсных формообразователей. Эти сплавы получают термическую обработку T4, T5, T6 или T7 для достижения более высокой предельной прочности на разрыв.

Однако алюминий 6061 даже прочнее, с предельной прочностью на разрыв не менее 42 000 psi (290 МПа). Он используется только для двигательных блоков высшего уровня, используемых в экстремальном мотоспорте.

Алюминий для других автомобильных применений

Алюминий используется не только в кастомных головках цилиндров — он также имеет преимущества для других автомобильных применений, таких как в управлении аварийностью, белках беличьих клеток и электрических приборах, как описано ниже.

Конструкционные применения

Помимо кастомных алюминиевых головок цилиндров, автомобильная промышленность рассматривает алюминиевые сплавы для применений с высоким пределом текучести и управления аварийностью. Алюминиевые сплавы литья под высоким давлением в вакууме (HPVDC) предлагают гибкость литейного дизайна для производства тонких, легких конструкций с меньшим количеством операций сборки.

Общие конструкционные применения алюминия включают:

• Амортизаторные купола.
• Бамперные пластины.
• Пространственные рамы.
• Вибрационные демпферы.
• Двигательные подрамники.
• Коробки крутящего момента.

Эти конструкции высоко оцениваются по параметрам аварийной стойкости, демонстрируя отличную коррозионную стойкость без какого-либо вторичного покрытия.

Белки беличьих клеток

Благодаря их высокой электрической проводимости и ползучей устойчивости, алюминиевые сплавы предпочтительны для проектирования белков беличьих клеток в асинхронных двигателях с беличьими клетками. Однако часто бывает сложно найти баланс между проводимостью и литейностью с алюминиевыми сплавами. Чистота алюминия прямо пропорциональна его электрической проводимости и обратно пропорциональна его литейности.

Работа с локальным поставщиком металлов с металлургической экспертизой для закупки алюминиевых сплавов с жестким контролем состава может помочь гарантировать максимальную литейность и высокую электрическую проводимость на каждом уровне, позволяя создавать чугунные белки беличьих клеток, которые весят на 30% меньше, но предлагают примерно 60% проводимости эквивалентной меди.

Электрические приборы

Сплавы алюминия 6000 серии, наиболее известные своей высокой проводимостью и ползучей устойчивостью, используются для производства проводников. Хотя эти кабели часто производятся с использованием меди, алюминий является лучшим вариантом из-за его сниженного соотношения веса к производительности. Даже возможно вытягивать провода до диаметра 0,2 мм с некоторыми специфическими формулировками сплавов.

Покупка нового и переработанного алюминия у надежного поставщика металлов

Расположенный в районе Сан-Франциско, Industrial Metal Service имеет более двух десятилетий опыта поставки и переработки металлов. У нас широкий инвентарь нового и переработанного алюминия и других металлов, включая титан, сталь и медь. Мы предлагаем отчеты о заводских испытаниях (MTR) для металлов, которые мы продаем, полученных напрямую с американских заводов, а для наших металлических остатков мы проверяем их качество и состав с помощью анализаторов Thermo Fisher Scientific XRF.