カスタムメイドのアルミ シリンダー ヘッドと自動車部品の金属サプライヤー
今日、アルミニウムは、自動車や航空機を含む多くの産業で最も一般的に使用されている金属の 1 つであり、軽量であるためよく利用されています。実際、1903 年に、ライト兄弟はこの特定の理由で、ライト フライヤーにアルミニウム エンジン ブロックを使用しました。当時、鉄はエンジン ブロックに最も広く使用されていた部品で、アルミニウムはほとんど使用されていませんでした。
しかし、1960 年代には、炭素排出量と燃料消費量を抑えるための厳しい環境規制により、アルミニウムが支持されるようになりました。鉄よりも軽いため、アルミニウムで作られたエンジンは燃料の燃焼が少なく、炭素排出量が少なくなります。現在、アルミニウム エンジン、特に特注のアルミニウム シリンダー ヘッドが市場を支配しています。
この記事では、カスタムメイドのアルミニウム シリンダー ヘッドを使用する利点と、自動車で使用される他の部品の主要材料としてのアルミニウムの利点について説明します。
特注アルミシリンダーヘッドのメリット
アルミニウム合金は、482 ～ 572°F (50 ～ 300°C) の臨界温度範囲で密度が低く、熱伝導率が優れているため、非常に応力のかかるエンジン シリンダー ヘッドに最適です。この組み合わせにより、アルミ製のシリンダー ヘッドは、燃焼によって発生した熱を鉄製のシリンダー ヘッドよりも迅速に放出することができます。
アルミニウムは、シリンダー ヘッドのバルブ ブリッジおよびウォーター ジャケット コンポーネントに使用する場合にも有益です。バルブ ブリッジにより、1 つのロッカーで複数のバルブを作動させることができます。一方、ウォーター ジャケットは、冷却を必要とするエンジン内のデバイスを囲む、水で満たされたケーシングです。バルブ ブリッジは、全負荷運転時に 572°F (300°C) を超える極端な温度にさらされ、エンジンが冷えると収縮する傾向があり、低サイクル疲労 (LCF) につながります。一方、ヘッドのウォータージャケット側は、数百万回の燃焼サイクルを経ると、高サイクル疲労 (HCF) にさらされます。その結果、ヘッドはウォータージャケットの周りにクラックが発生します。このひび割れは、部品の完全な故障につながる可能性があります。
アルミニウムは、これらの両方の問題に簡単に対処する傾向があります。その高温強度は優れた耐LCF性を提供し、バルブブリッジ領域のクラックに対して優れたクリープ強度性能を示します。ただし、アルミニウムの HCF 耐性は、使用されるアルミニウムの微細構造、多孔性、および表面品質のみに依存します。
アルミニウムの熱伝導率は、鋼の 17 BTU/(hr・ft・°F) と比較して 118 BTU/(hr・ft・°F) と良好です。これが、アルミニウム製のシリンダーヘッドがエンジンの長寿命化に貢献する理由です。シリンダー ヘッドは、燃焼サイクル中にモーターとオイルから熱を吸収し、効率的なラジエーターが作動してエンジンの冷却を助けます。
アルミニウムをヘッドとブロックの材料として使用した最も人気のあるターボ ディーゼル乗用車エンジンには、次のものがあります。
- BMW 2.0 ターボ ディーゼル
- ホンダ 2.2 i-CDTi
- フォルクスワーゲン 2.5 TDI
- マツダ 1.5 スカイアクティブ ディーゼル
- ダッジ 426 ヘミ
新しい 426 Hemi V-8 アルミニウム エンジンは 590 馬力を発揮し、392 鋳鉄モデルよりも 100 ポンド軽量です。
この点で、A356、319、および A357 アルミニウム合金で作られたシリンダー ヘッドは、分散質フォーマーの追加により、より高い耐クリープ性と機械的疲労の軽減を達成します。これらの合金は、T4、T5、T6、または T7 熱処理を受けて、より高い引張強度を実現します。
ただし、6061 アルミニウムはさらに強く、少なくとも 42,000 psi (290 MPa) の引張強度があります。極端なモータースポーツで使用される最高レベルのエンジン ブロックにのみ使用されます。
その他の自動車用途向けアルミニウム
アルミニウムはカスタムメイドのシリンダー ヘッドに使用されるだけでなく、以下で説明するように、衝突管理、リス ケージ ローター、電化製品など、他の自動車用途にも利点があります。
構造用途
カスタムメイドのアルミニウム シリンダー ヘッドとは別に、自動車業界では、降伏強度の高いアプリケーションと衝突管理のためにアルミニウム合金を検討しています。高圧真空ダイカスト (HPVDC) アルミニウム合金は、鋳造設計の柔軟性を提供し、より少ない組み立てステップで薄く軽量な構造を製造します。
アルミニウムの一般的な構造用途は次のとおりです。
- ショックタワー
- バンパー プレート。
- スペース フレーム。
- 振動ダンパー。
- エンジン受け台。
- トークボックス。
これらの構造は、二次コーティングなしで優れた耐食性を示しながら、耐衝撃性能パラメーターで上位にランクされています。
リスケージローター
高い導電性と耐クリープ性により、かご型誘導電動機のかご形回転子の設計にはアルミニウム合金が好まれます。ただし、アルミニウム合金の導電率と鋳造性のバランスを取ることは、多くの場合、課題です。アルミニウムの純度は、導電率に正比例し、鋳造性に間接的に比例します。
冶金のノウハウを持つ地元の金属サプライヤーと協力して、厳密な組成制御でアルミニウム合金を調達することで、各レベルで最大の鋳造性と高い導電率を保証することができます。同等の銅の伝導率.
電化製品
導電性と耐クリープ性が高いことで知られる 6000 シリーズのアルミニウム合金は、導体ケーブルの製造に使用されます。これらのケーブルは多くの場合、銅を使用して製造されますが、重量と性能の比率が低いため、アルミニウムの方が適しています。いくつかの特定の合金配合を使用して、ワイヤーを直径 0.2 mm まで引き下げることさえ可能です。
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