Fornecedor de metal para cabeçotes de cilindro de alumínio personalizados e peças automotivas

Hoje, o alumínio é um dos metais mais usados ​​em muitas indústrias, incluindo automotiva e aeronáutica, e é frequentemente utilizado por ser leve. De fato, em 1903, os irmãos Wright usaram um bloco de motor de alumínio no Wright Flyer por esse motivo específico. Naquela época, o ferro era o componente mais usado para blocos de motor - o alumínio raramente era usado.

No entanto, na década de 1960, regulamentações ambientais rígidas para reduzir as emissões de carbono e o consumo de combustível inclinaram a balança em favor do alumínio. Por ser mais leve que o ferro, os motores feitos com alumínio queimam menos combustível e têm menos emissões de carbono. Agora, os motores de alumínio, principalmente os cabeçotes de alumínio feitos sob medida, estão dominando o mercado.

Neste artigo, discutimos os benefícios do uso de cabeçotes de alumínio feitos sob medida e as vantagens do alumínio como material primário para outras peças usadas em automóveis.

Benefícios dos cabeçotes de alumínio feitos sob medida

As ligas de alumínio são mais adequadas para cabeçotes de motor altamente estressados ​​devido à sua baixa densidade e excelente condutividade térmica na faixa de temperatura crítica de 482-572°F (50-300°C). Essa combinação permite que os cabeçotes de alumínio liberem o calor gerado pela combustão mais rapidamente do que os de ferro.

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

O alumínio tende a resolver esses dois problemas com facilidade. Sua resistência a altas temperaturas oferece excelente resistência a LCF e apresenta excelente desempenho de resistência à fluência para rachaduras na área da ponte da válvula. No entanto, a resistência ao HCF do alumínio depende apenas da microestrutura, porosidade e qualidade da superfície do alumínio usado.

O alumínio tem uma boa condutividade térmica de 118 BTU/(hr·ft⋅°F) em comparação com 17 BTU/(hr·ft⋅°F) para o aço, razão pela qual os cabeçotes feitos de alumínio contribuem para a longa vida útil do motor. As cabeças dos cilindros absorvem o calor do motor e do óleo durante os ciclos de combustão e ajudam o motor a arrefecer com um radiador eficiente em ação.

Alguns dos motores turbo diesel de automóveis de passageiros mais populares com alumínio usado como material de cabeça e bloco incluem o seguinte:

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

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

A este respeito, os cabeçotes feitos de ligas de alumínio A356, 319 e A357 alcançam maior resistência à fluência e menor fadiga mecânica devido à adição de formadores dispersóides. Essas ligas recebem um tratamento térmico T4, T5, T6 ou T7 para obter maior resistência à tração.

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

Alumínio para outras aplicações automotivas

O alumínio não é usado apenas em cabeçotes de cilindro feitos sob medida – ele também traz benefícios para outras aplicações automotivas, como gerenciamento de colisões, rotores de gaiola de esquilo e eletrodomésticos, conforme descrito abaixo.

Aplicativos Estruturais

Além dos cabeçotes de alumínio feitos sob medida, a indústria automobilística considera as ligas de alumínio para aplicações de alta resistência ao escoamento e gerenciamento de colisões. As ligas de alumínio de fundição sob pressão a vácuo de alta pressão (HPVDC) oferecem flexibilidade de projeto de fundição para produzir estruturas finas e leves com menos etapas de montagem.

As aplicações estruturais comuns do alumínio incluem:

• Torres de choque.
• Placas de pára-choques.
• Quadros de espaço.
• Amortecedores de vibração.
• Bases do motor.
• Caixas de toque.

Essas estruturas têm alta classificação nos parâmetros de desempenho de resistência ao choque, exibindo excelente resistência à corrosão sem qualquer revestimento secundário.

Rotores de gaiola de esquilo

Devido à sua alta condutividade elétrica e resistência à fluência, as ligas de alumínio são preferidas para projetar rotores de gaiola de esquilo em motores de indução de gaiola de esquilo. No entanto, muitas vezes é um desafio encontrar um equilíbrio entre 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 know-how metalúrgico para obter ligas de alumínio com controle de composição rígido pode ajudar a garantir a máxima fundição e alta condutividade elétrica em cada nível, permitindo que você crie rotores de alumínio fundido que pesam 30% menos e oferecem aproximadamente 60% de a condutividade de um cobre equivalente.

Aparelhos elétricos

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

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