Fornecedor Premium de Cabeçotes de Cilindro e Peças Automotivas em Alumínio – Fabricação Personalizada

Hoje, o alumínio é um dos metais mais comumente usados em muitas indústrias, incluindo automotiva e aeronáutica, e é frequentemente utilizado porque é leve. Na verdade, em 1903, os irmãos Wright usaram um bloco de motor de alumínio no Wright Flyer por este motivo específico. Na época, o ferro era o componente mais amplamente usado para blocos de motor — o alumínio era raramente usado.

No entanto, na década de 1960, rigorosas regulamentações ambientais para conter emissões de carbono e consumo de combustível inclinaram a balança a favor do alumínio. Por ser mais leve que o ferro, motores feitos com alumínio queimam menos combustível e têm menores emissões de carbono. Agora, motores de alumínio, particularmente cabeçotes de cilindro de alumínio personalizados, dominam o mercado.

Neste artigo, discutimos os benefícios do uso de cabeçotes de cilindro de alumínio personalizados e as vantagens do alumínio como material principal para outras peças usadas em automóveis.

Benefícios de Cabeçotes de Cilindro de Alumínio Personalizados

As ligas de alumínio são mais adequadas para cabeçotes de cilindro de motor altamente tensionados devido à sua baixa densidade e excelente condutividade térmica na faixa crítica de temperatura de 250–300°C (482–572°F). Esta combinação permite que cabeçotes de cilindro de alumínio liberem o calor gerado pela combustão mais rapidamente que os equivalentes de ferro.

O alumínio também pode ser benéfico quando usado nos componentes de ponte de válvula e camisa de água de um cabeçote de cilindro. Uma ponte de válvula permite que um único balancim acione múltiplas válvulas, enquanto camisas de água são invólucros cheios de água que envolvem dispositivos no motor que requerem resfriamento. A ponte de válvula experimenta temperatura extrema de mais de 300°C (572°F) durante operação de carga total e tende a contrair quando o motor esfria, levando à fadiga de baixo ciclo (LCF). Enquanto isso, o lado da camisa de água do cabeçote é exposto a fadiga de alto ciclo (HCF) quando passa por milhões de ciclos de combustão. Como resultado, o cabeçote desenvolve trincas ao redor da camisa de água. Esta trinca pode levar a uma falha completa da peça.

O alumínio tende a resolver ambos os problemas com facilidade. Sua resistência a alta temperatura oferece excelente resistência LCF, e mostra excelente desempenho de resistência ao creep para trincas na área da ponte de válvula. No entanto, a resistência HCF do alumínio depende exclusivamente da microestrutura, porosidade e qualidade superficial do alumínio usado.

O alumínio tem boa condutividade térmica de 118 BTU/(hr·ft·°F) comparado a 17 BTU/(hr·ft·°F) para aço, por isso cabeçotes de cilindro feitos de alumínio contribuem para longa vida do motor. Os cabeçotes absorvem calor do motor e do óleo durante ciclos de combustão e ajudam seu motor a esfriar com um radiador eficiente em ação.

Alguns dos motores turbo diesel de carros de passageiro mais populares com alumínio usado como material de cabeçote e bloco incluem:

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

O novo motor V-8 426 Hemi de alumínio entrega 590 cavalos de potência e é 100 libras mais leve que os modelos 392 de ferro fundido.

A este respeito, cabeçotes feitos de ligas de alumínio A356, 319 e A357 alcançam maior resistência ao creep e fadiga mecânica reduzida devido à adição de formadores de dispersoides. Estas ligas recebem tratamento térmico T4, T5, T6 ou T7 para atingir maior resistência à tração.

No entanto, o alumínio 6061 é ainda mais forte, com resistência à tração de pelo menos 42.000 psi (290 MPa). É usado apenas para os blocos de motor de mais alto nível usados em automobilismo extremo.

Alumínio para Outras Aplicações Automotivas

O alumínio não é usado apenas em cabeçotes de cilindro personalizados — também tem benefícios para outras aplicações automotivas, como em gerenciamento de colisão, rotores de gaiola de esquilo e aparelhos elétricos, conforme descrito abaixo.

Aplicações Estruturais

Além de cabeçotes de cilindro de alumínio personalizados, a indústria automobilística considera ligas de alumínio para aplicações de alto limite de escoamento e gerenciamento de colisão. Ligas de alumínio de fundição sob vácuo de alta pressão (HPVDC) oferecem flexibilidade de design de fundição para produzir estruturas finas e leves com menos etapas de montagem.

Aplicações estruturais comuns de alumínio incluem:

• Torres de choque.
• Placas de para-choque.
• Estruturas espaciais.
• Amortecedores de vibração.
• Berços de motor.
• Caixas de torque.

Estas estruturas têm alta classificação em parâmetros de desempenho de resistência a colisão enquanto exibem excelente resistência à corrosão sem qualquer revestimento secundário.

Rotores de Gaiola de Esquilo

Devido à sua alta condutividade elétrica e resistência ao creep, ligas de alumínio são preferidas para projetar rotores de gaiola de esquilo em motores de indução de gaiola de esquilo. No entanto, é frequentemente um desafio equilibrar condutividade e fundibilidade com ligas de alumínio. A pureza do alumínio é diretamente proporcional à sua condutividade elétrica e indiretamente proporcional à sua fundibilidade.

Trabalhar com um fornecedor local de metal com conhecimento metalúrgico para obter ligas de alumínio com controle de composição apertado pode ajudar a garantir fundibilidade máxima e alta condutividade elétrica em cada nível, permitindo criar rotores de alumínio fundido que pesam 30% menos ainda oferecem aproximadamente 60% da condutividade de um cobre equivalente.

Aparelhos Elétricos

As ligas de alumínio da série 6000, mais conhecidas por sua alta condutividade e resistência ao creep, são usadas para fabricação de cabos condutores. Embora esses cabos sejam frequentemente produzidos usando cobre, o alumínio é uma opção melhor devido à sua relação peso-desempenho reduzida. É até possível estirar fios até 0,2mm de diâmetro com algumas formulações de liga específicas.

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