锻造内件在发动机中有什么好处?活塞等


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多年来我听说过这些并没有完全理解其中的好处,有人可以详细说明吗?通常情况下,带有锻造内件的车辆会产生严重的增压压力,但我也听说过已经升级的自然吸气和/或化油器发动机。

谢谢


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欢迎来到汽车维修!这是第一个很好的问题。我相信有人会对这个问题感兴趣。给它半天左右。
zipzit 2016年

Answers:


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锻造是这样一种过程,其中粗糙形状的热金属然后被精确形状的模具非常强制地挤压,严重压缩金属或合金分子。在结构内部产生内部张力,由于内部存在无数微小的锻造压力节点,因此可以通过保留平衡的“力”来抵抗纯粹和紧张的压力。锻造不需要模具,因为任何铁匠或剑匠在用冷却的锤子敲打铁水时会产生类似的应力。然而,如果部件(或剑)再次被重新加热,当分子放松其狭窄的位置时,大部分增益可能会丢失。

还存在淬火,其使得金属部件非常接近共晶(相变)点并且在油或水浴中突然冷却,甚至可能是液化气体。这会产生类似的强度属性,但不应考虑锻造,因为增益很浅并且通常不会延伸穿过零件。这通常接着是“退火”,这是一种非常受控制的加热和缓慢冷却过程,这减轻了可能导致裂缝或破碎的一些表面应力。如果部件尺寸不规则(如具有大端和小端的连杆),淬火过程也可能引起翘曲,必须通过弯曲机械地去除翘曲。我不知道这对于发动机部件有多大用处。

大多数发动机部件的大规模生产都是通过铸造完成的,这与锻造不同,因为熔融金属“简单地”浇注到近似形状的模具中并允许冷却。允许合金的分子在需要时移动,并且该部分具有很小的内应力。这是一种比锻造成本更低的工艺,因为模具比锻模更便宜 - 以及许多其他原因。锻造零件通常以铸件开始。在高马力应用和其他RPM和/或气缸压力(BMEP)非常高的情况下,锻件的额外费用非常值得。

宝马,保时捷,克尔维特,法拉利等将使用锻件,其成本与性能和感知相关。另一个重要的好处是,部件可以用较少的材料锻造,以减轻重量,同时仍然比苹果到橙子的铸件更坚固。这在连杆(加上活塞)之类的情况下是巨大的,其中大多数故障不是由于来自增压的压缩,而是来自张力应力在上止点之后改变方向的疲劳。每个整个往复式组件可能只重几磅,但是如果你不得不把它从你身上扔掉并立即将它拉回给你 - 每分钟15000次,在一辆升起的自行车或现代F1引擎上的第二次250次,就会产生压力。这就是为什么高压缩,高转速,高增压发动机使用锻造内部构件...而不是因为压力,但是由于较高重量铸件产生的较高的张力 - 力量(我认为我记得)相对于RPM而言是CUBED,并且相对于重量而言是平方的。[回忆可能不太准确] ...进一步减轻重量表明像钛或异国情调的纳米粒子碳金属复合材料yadayada这样的材料远远超出你的问题或我的钱包。

所有这些过程都需要精确加工后才能获得适合轴承配件和装配螺纹的精确尺寸。

冶金非常有趣。6000年前,工匠制造的剑至今仍未完全重建。尽管合金和金属加工技术取得了令人难以置信的增长,但我仍然觉得炼金术和冶金科学之间唯一的巨大区别是,冶金实际上是有效的!

对于我的Saabaru EJ205项目,我喜欢一套伪造的Manly或Crower杆,但1000美元到1400美元的价格可能是原装车辆完全可维修的库存零件成本的4到5倍。我甚至不会提到锻造曲轴的成本。然后有这些活塞的东西...... [叹气]


感谢您锻造和解释锻造内件的一些好处的伟大背景。当您将成本与库存进行比较时,您是否基本上说单独使用新的库存短片会花费1800美元并且几乎可以取代所有伪造活塞/棒/曲柄可能推迟的灾难性故障?例如,如果杆在高转速下失效并渗透到块中。
voxobscuro 2016年

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不确定你究竟在问什么。在我熟悉的4缸拳击手上,整个锻造往复套件(活塞,曲柄,杆)的价格可能高达3500美元。你可以购买一整套“短块”,其中包括所有那些零件(铸件)加上块和其他一些零件,工厂OEM闪亮的全新,大概1800美元。有一些Sti Subaru impreza版本,2.5L配备来自工厂的锻造杆,但一般来说,生产汽车获得铸件。
SteveRacer 2016年

这正是我追求的比较。我在这里推测,但我觉得锻造活塞(用于高增压)和/或锻造杆(用于高转速)在每个性能的美元方面是不值得的。当铸造内部发动机投掷杆并刺穿块时,第二块+活塞和杆+曲柄仍然比锻造内部构件的成本低。感觉就像普通的乔一样,美元可能花在其他性能变化上,除非在极高的转速+高升压下骑行是非常重要的。
voxobscuro 2016年

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是。 非常粗略地说,如果你的股票引擎是一个声音设计,比如200hp,你可以运行铸件到300-350hp。添加锻造零件并在400 + hp范围内进行游戏。但今天的调音师从2.5斯巴鲁车上获得750马力......这要求一切都必须完美和平衡,建造这样一头野兽的天文成本每5000-10,000英里重复一次,
SteveRacer 2016年

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涡轮躲闪世界的一些经验(84-93 2.2 / 2.5升涡轮发动机)

有铸造和锻造连杆。据说Cast可以容纳200hp,锻造可以保持400hp而没有问题。

有铸造和锻造曲柄,但我不记得曾经听过曲柄问题。

发动机都带有铸造活塞。如果你进入高速增强并爆炸,你可以很容易地破解环着陆。锻造活塞可以承受更多的滥用。


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铸件比锻件更容易出现制造缺陷,换句话说,铸件中有更多的工艺变量。铸件比锻件更容易产生粗粒; 这可以通过额外的热处理(均质化+标准化)来解决,但这需要花钱。一些铸件可能需要碳修复,也需要更多的钱。几十年来,许多零件都是用粉末金属和烧结制成的,有些零件含有少量铜和可能的其他合金(我不熟悉这种工艺)。作为一个老家伙,我很难理解由粉末制成的凸轮轴,活塞和杆,但大多数制造商使用它们。锻件并非没有问题; 颗粒流需要相对于应力方向正确定向。一些复杂的零件不能通过锻造合理地制造。所以,

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