Metalllieferant für maßgefertigte Zylinderköpfe und Automobilteile aus Aluminium

Heute ist Aluminium eines der am häufigsten verwendeten Metalle in vielen Branchen, einschließlich der Automobil- und Flugzeugindustrie, und wird häufig verwendet, weil es leicht ist. Tatsächlich verwendeten die Gebrüder Wright 1903 aus genau diesem Grund einen Motorblock aus Aluminium im Wright Flyer. Zu dieser Zeit war Eisen die am häufigsten verwendete Komponente für Motorblöcke – Aluminium wurde selten verwendet.

Doch in den 1960er Jahren gaben strenge Umweltauflagen zur Eindämmung von CO2-Ausstoß und Kraftstoffverbrauch den Ausschlag für Aluminium. Da es leichter als Eisen ist, verbrauchen Motoren aus Aluminium weniger Kraftstoff und haben geringere CO2-Emissionen. Jetzt dominieren Aluminiummotoren, insbesondere maßgefertigte Aluminiumzylinderköpfe, den Markt.

In diesem Artikel diskutieren wir die Vorteile der Verwendung von maßgefertigten Aluminium-Zylinderköpfen und die Vorteile von Aluminium als Hauptmaterial für andere Teile, die in Automobilen verwendet werden.

Vorteile von maßgefertigten Aluminium-Zylinderköpfen

Aluminiumlegierungen eignen sich aufgrund ihrer geringen Dichte und hervorragenden Wärmeleitfähigkeit im kritischen Temperaturbereich von 50–300 °C (482–572 °F) am besten für hochbelastete Motorzylinderköpfe. Diese Kombination ermöglicht es Aluminium-Zylinderköpfen, die durch die Verbrennung erzeugte Wärme schneller abzugeben als Gegenstücke aus Eisen.

Aluminium kann auch vorteilhaft sein, wenn es in der Ventilbrücke und den Wassermantelkomponenten eines Zylinderkopfs verwendet wird. Eine Ventilbrücke ermöglicht es einem einzelnen Kipphebel, mehrere Ventile zu betätigen, während Wassermäntel wassergefüllte Gehäuse sind, die Geräte im Motor umgeben, die gekühlt werden müssen. Die Ventilbrücke erfährt während des Volllastbetriebs eine extreme Temperatur von mehr als 300 °C (572 °F) und neigt dazu, sich zusammenzuziehen, wenn der Motor abkühlt, was zu einer Ermüdung bei niedrigen Zyklen (LCF) führt. Unterdessen ist die Wassermantelseite des Kopfes einer Hochzyklusermüdung (HCF) ausgesetzt, wenn sie Millionen von Verbrennungszyklen durchläuft. Als Ergebnis entwickelt der Kopf Risse um den Wassermantel herum. Dieser Riss kann zu einem kompletten Ausfall des Teils führen.

Aluminium neigt dazu, diese beiden Probleme mit Leichtigkeit zu lösen. Seine Hochtemperaturfestigkeit bietet eine hervorragende LCF-Beständigkeit und zeigt eine hervorragende Kriechfestigkeit gegenüber Rissen im Bereich der Ventilbrücke. Die HCF-Beständigkeit von Aluminium hängt jedoch ausschließlich von der Mikrostruktur, Porosität und Oberflächenbeschaffenheit des verwendeten Aluminiums ab.

Aluminium hat eine gute Wärmeleitfähigkeit von 118 BTU/(hr·ft⋅°F) im Vergleich zu 17 BTU/(hr·ft⋅°F) für Stahl, weshalb Zylinderköpfe aus Aluminium zu einer langen Motorlebensdauer beitragen. Die Zylinderköpfe nehmen während der Verbrennungszyklen Wärme vom Motor und vom Öl auf und helfen Ihrem Motor, sich mit einem effizienten Kühler in Aktion abzukühlen.

Einige der beliebtesten Turbodiesel-PKW-Motoren mit Aluminium als Kopf- und Blockmaterial sind die folgenden:

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

Der neue 426 Hemi V-8-Aluminiummotor liefert 590 PS und ist 100 Pfund leichter als die 392 Gusseisenmodelle.

Dabei erreichen Zylinderköpfe aus den Aluminiumlegierungen A356, 319 und A357 durch den Zusatz von Dispersoidbildnern eine höhere Kriechfestigkeit und eine geringere mechanische Ermüdung. Diese Legierungen werden einer T4-, T5-, T6- oder T7-Wärmebehandlung unterzogen, um eine höhere Zugfestigkeit zu erreichen.

6061 Aluminium ist jedoch noch stärker, mit einer Zugfestigkeit von mindestens 42.000 psi (290 MPa). Es wird nur für Motorblöcke auf höchstem Niveau verwendet, die im extremen Motorsport eingesetzt werden.

Aluminium für andere Automobilanwendungen

Aluminium wird nicht nur in maßgefertigten Zylinderköpfen verwendet – es hat auch Vorteile für andere Automobilanwendungen, z. B. im Crash-Management, in Käfigläufern und Elektrogeräten, wie unten beschrieben.

Strukturelle Anwendungen

Abgesehen von maßgefertigten Aluminium-Zylinderköpfen zieht die Automobilindustrie Aluminiumlegierungen für Anwendungen mit hoher Streckgrenze und Crash-Management in Erwägung. Aluminiumlegierungen im Hochdruck-Vakuum-Druckguss (HPVDC) bieten Flexibilität beim Gussdesign, um dünne, leichte Strukturen mit weniger Montageschritten herzustellen.

Zu den üblichen strukturellen Anwendungen von Aluminium gehören:

• Stoßtürme.
• Stoßfängerplatten.
• Raumrahmen.
• Vibrationsdämpfer.
• Motorhalterungen.
• Haubenschachteln.

Diese Strukturen haben einen hohen Stellenwert in Bezug auf die Crash-Leistungsparameter und weisen gleichzeitig eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit ohne Sekundärbeschichtung auf.

Kurzschlussläufer

Aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit und Kriechfestigkeit werden Aluminiumlegierungen bevorzugt zur Konstruktion von Käfigläufern in Käfigläufer-Induktionsmotoren verwendet. Es ist jedoch oft eine Herausforderung, bei Aluminiumlegierungen ein Gleichgewicht zwischen Leitfähigkeit und Gießbarkeit zu finden. Die Reinheit von Aluminium ist direkt proportional zu seiner elektrischen Leitfähigkeit und indirekt proportional zu seiner Gießbarkeit.

Die Zusammenarbeit mit einem lokalen Metalllieferanten mit metallurgischem Know-how zur Beschaffung von Aluminiumlegierungen mit strenger Kontrolle der Zusammensetzung kann dazu beitragen, maximale Gießbarkeit und hohe elektrische Leitfähigkeit auf jeder Ebene zu gewährleisten, sodass Sie Aluminiumgussrotoren herstellen können, die 30 % weniger wiegen und dennoch etwa 60 % bieten die Leitfähigkeit eines äquivalenten Kupfers.

Elektrogeräte

Die Aluminiumlegierungen der Serie 6000, die vor allem für ihre hohe Leitfähigkeit und Kriechfestigkeit bekannt sind, werden zur Herstellung von Leiterkabeln verwendet. Während diese Kabel häufig aus Kupfer hergestellt werden, ist Aluminium aufgrund seines geringeren Gewichts-Leistungs-Verhältnisses die bessere Option. Mit einigen spezifischen Legierungsformulierungen ist es sogar möglich, Drähte bis zu einem Durchmesser von 0,2 mm zu ziehen.

Kaufen Sie neues und recyceltes Aluminium von einem zuverlässigen Metalllieferanten

Industrial Metal Service mit Sitz in der San Francisco Bay Area verfügt über mehr als zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Lieferung und dem Recycling von Metallen. Wir haben einen großen Bestand an neuem und recyceltem Aluminium und anderen Metallen, einschließlich Titan, Stahl und Kupfer. Wir bieten Mühlentestberichte (MTRs) für die von uns verkauften Metalle an, die direkt aus US-Mühlen bezogen werden, und für unsere Metallreste überprüfen wir ihre Qualität und Zusammensetzung mit Thermo Fisher Scientific XRF-Analysatoren.