Matériaux en fonte pour les blocs de moteur automobile

I. État d'utilisation actuelle du fer à fonte dans les blocs de moteur automobile

(I) Influence des éléments de fer à porc sur les blocs moteurs

La proportion d'éléments dans le fer à fonte détermine directement les performances des blocs de moteur. 

Le carbone (C), le composant principal, varie de 2,11% à 4,3%. Lorsqu'il est présent comme du graphite, il améliore la fluidité de fer en fusion pour la coulée des structures complexes, bien que le carbone excessif réduit la résistance du matériau.

Le silicium (SI) favorise le graphitisation, réduit la tendance à la bouche blanche et améliore la ténacité / machinabilité tout en aidant la dissipation de la chaleur. 

Le manganèse (MN) neutralise le soufre (formant des MN) pour améliorer la résistance et l'usure de la résistance. 

Des éléments nocifs comme le soufre (réduction de la fluidité et provoquant des fissures à chaud) et du phosphore (fragilité) doivent être strictement contrôlés (généralement ≤ 0,08%).

(Ii) Application actuelle de fer gris et de fer ductile en blocs moteur

Le fer gris et le fer ductile restent les matériaux dominants dans la fabrication de blocs moteurs. Le fer gris, avec une excellente coulée, la machinabilité et l'efficacité du coût, représente plus de 60% des applications de véhicules moyens à faibles à faible fin. 

Le fer ductile, évalué à une résistance et à une ténacité plus élevés, a vu sa part de marché augmenter à ~ 30% dans des moteurs à haute performance / grande puissance et à des conceptions légères, avec le reste occupé par des alliages en aluminium.

Ii Fer gris pour les blocs moteurs

(I) Avantages

Excellente coulée: Le fer gris fondu s'écoule facilement pour remplir des moules complexes, minimiser les défauts de coulée et permettre une formation précise de canaux internes (par exemple, des passages d'eau / huile).

Machinabilité supérieure:Le graphite en flocons agit comme un lubrifiant naturel lors de la coupe, réduisant l'usure des outils et abaissant les coûts d'usinage de 15% à 20%.

Résistance à l'amortissement et à l'usure des vibrations:Le graphite floconneux absorbe les vibrations opérationnelles, tandis que sa structure assure une résistance à l'usure à long terme, prolongeant la durée de vie en bloc à plus de 250 000 km.

Rentabilité: Les processus de production matures et les matières premières abondantes font que les blocs de fer gris 15% à 20% moins chers que les matériaux alternatifs.

Conductivité thermique:Une conductivité thermique élevée (45 - 55 W / (M · K)) dissipe la chaleur du moteur pour maintenir des températures de fonctionnement optimales.

(Ii) Inconvénients

1. Résistance mécanique limitée: La résistance à la traction (150 - 350 MPa) est en deçà de moteurs à haute performance nécessitant une résistance à 15 MPa 爆发 Pressions et contraintes cycliques.

   
   

2. Haute densité:Inapte aux conceptions légères, car elle augmente le poids du véhicule et la consommation de carburant.

Iii. DIron uctile pour les blocs moteurs

(I) Avantages

1. Haute résistance et ténacité:Le graphite sphérique minimise la perturbation de la matrice, produisant une résistance à la traction (400 - 900 MPa) et l'allongement (2% - 18%) idéal pour les moteurs à charge élevée (par exemple, SUV de performance).

2. Résistance à la fatigue: Résiste aux contraintes cycliques des départs / arrêts fréquents, réduisant les risques de fissure de fatigue lors de 1 000 heures de banc.

3. Potentiel léger:Malgré une densité similaire au fer gris, une forte résistance permet une optimisation structurelle pour une réduction de poids de 10% des extensibles de la plage EV.

4. Performance thermique:La conductivité thermique adéquate (35 - 45 W / (M · K)) prend en charge la gestion de la chaleur du moteur.

(Ii) Inconvénients

1. Coûts plus élevés: Le traitement de la nodulisation (en utilisant des inoculants basés sur Mg) et le contrôle strict des processus augmentent les coûts de 20% à 30% par rapport au fer gris.

2. Casting complexe:La désintégration de la nodulisation nécessite de couler dans les 30 minutes, augmentant les taux de défaut et la complexité de production.

Iv.Fer de porc contre l'aluminium: Quel est le meilleur pour les blocs moteurs?

Les alliages en aluminium (1/3 de la densité de la fonte) excellent dans des véhicules électriques légers et des conceptions efficaces, mais manquent de résistance à la dureté / d'usure (nécessitant des traitements de surface) et perdent leur force à des températures élevées. 

À l'inverse, le fer à porc domine les moteurs traditionnels en raison de sa durabilité éprouvée, de son coût - efficacité et de sa résistance à la chaleur - critique pour les applications de grande - déplacement / haut de couple. La sélection dépend des performances du moteur, du coût et des exigences d'utilisation.

V. Solutions de fer de porc de Tiegu pour les blocs moteurs

(I) Modèles de produits et spécifications

• Grey Iron HT250: Tensile ≥ 250 MPa, HB 170 - 241, C: 3,2% - 3,6%, Si: 1,8% - 2,2% (adapté aux véhicules à mi-parcours).

• Iron ductile QT500 - 7: Tensile ≥ 500 MPa, allongement ≥ 7%, HB 170 - 230 (idéal pour les moteurs à haute performance).
  Tous les produits répondent aux normes d'impureté strictes (S / P ≤ 0,08%).

(Ii) les cas de candidature

• Un constructeur automobile de premier plan utilise HT250 pour 3 000 tonnes / an de blocs de voitures de tourisme, atteignant <2% de taux de défaut et 15% de gains d'efficacité d'usinage.

• Un fournisseur du groupe motopropulseur emploie QT500 - 7 pour les blocs de SUV, passant des tests de pression de 1 000 heures de haut sans fissures / déformations.

Vi. Conclusion