Materiali in ghisa per blocchi di motori automobilistici

I. Stato di utilizzo attuale del ghisa nei blocchi di motori automobilistici

(I) Influenza degli elementi di ghisa sui blocchi del motore

La proporzione di elementi nella ghisa determina direttamente le prestazioni dei blocchi del motore. 

Il carbonio (c), il componente principale, varia dal 2,11% al 4,3%. Se presente come grafite, migliora la fluidità del ferro fuso per la fusione di strutture complesse, sebbene il carbonio eccessivo riduca la resistenza del materiale.

Il silicio (SI) promuove la grafitizzazione, riduce la tendenza alla bocca bianca e migliora la tenabilità/la lavorabilità aiutando al contempo la dissipazione del calore. 

Il manganese (MN) neutralizza lo zolfo (formando MNS) per migliorare la resistenza e la resistenza all'usura. 

Elementi dannosi come lo zolfo (riducendo la fluidità e la causa della crepa calda) e il fosforo (fragilità) devono essere strettamente controllati (in genere ≤ 0,08%).

(Ii) Attuale applicazione di ferro grigio e ferro duttile nei blocchi del motore

Il ferro grigio e il ferro duttile rimangono i materiali dominanti nella produzione di blocchi del motore. Il ferro grigio, con eccellente castabilità, macchinabilità e costi - efficienza, rappresenta oltre il 60% delle applicazioni di veicolo medio -basso. 

Il ferro duttile, valutato per una maggiore resistenza e tenacità, ha visto la sua quota di mercato salire a ~ 30% in motori ad alte prestazioni/grande potenza e design leggero, con il resto occupato da leghe di alluminio.

Ii. Ferro grigio per blocchi motori

(I) Vantaggi

Ottima castabilità: Fluisce prontamente in ferro grigio fuso per riempire stampi complessi, minimizzando i difetti di fusione e consentendo una formazione precisa di canali interni (ad es. Passaggi dell'acqua/olio).

Machinabilità superiore:La grafite Flake funge da lubrificante naturale durante il taglio, la riduzione dell'usura dello strumento e la riduzione dei costi di lavorazione del 15% - 20%.

Vibrazione smorzamento e resistenza all'usura:La grafite Flake assorbe le vibrazioni operative, mentre la sua struttura garantisce una resistenza all'usura a lungo termine, estendendo la durata del servizio a oltre 250.000 km.

Efficienza dei costi: Processi di produzione maturi e materie prime abbondanti rendono blocchi di ferro grigio 15% - 20% più economici rispetto ai materiali alternativi.

Conducibilità termica:L'elevata conducibilità termica (45 - 55 W/(M · K)) dissipa il calore del motore per mantenere temperature operative ottimali.

(Ii) Svantaggi

1. Resistenza meccanica limitata: La resistenza alla trazione (150 - 350 MPa) non è all'altezza dei motori ad alte prestazioni che richiedono resistenza a pressioni di 15 MPa 爆发 e sollecitazioni cicliche.

   
   

2. Alta densità:Non idonei per design leggeri, poiché aumenta il peso del veicolo e il consumo di carburante.

Iii. Dferro uctile per blocchi del motore

(I) Vantaggi

1. Alta forza e tenacità:La grafite sferica riduce al minimo l'interruzione della matrice, cedendo la resistenza alla trazione (400 - 900 MPa) e l'allungamento (2% - 18%) ideali per motori ad alto carico (ad es. SUV prestazionali).

2. Resistenza alla fatica: Responsabile delle sollecitazioni cicliche da frequenti avviamenti/fermate, riducendo i rischi di crack di fatica durante i test da banco di oltre 1.000 ore.

3. Potenziale leggero:Nonostante una densità simile al ferro grigio, l'elevata resistenza consente l'ottimizzazione strutturale per una riduzione del peso del 10% negli estensori di gamma EV.

4. Performance termica:Una conducibilità termica adeguata (35 - 45 W/(M · K)) supporta la gestione del calore del motore.

(Ii) Svantaggi

1. Costi più elevati: Trattamento di nodizzazione (utilizzando gli inoculanti basati su Mg) e rigorosi costi di controllo del processo del 20% - 30% rispetto al ferro grigio.

2. Casting complesso:Il decadimento della nodizzazione richiede il versamento entro 30 minuti, aumentando i tassi di difetti e la complessità di produzione.

IV.Giove in gigino contro alluminio: che è meglio per i blocchi del motore?

Le leghe di alluminio (1/3 la densità della ghisa) eccellono nei design evicanti e al carburante leggeri, ma mancano di resistenza alla durezza/usura (che richiedono trattamenti superficiali) e perdono forza ad alte temperature. 

Al contrario, il ghisa domina i motori tradizionali a causa della sua comprovata durata, costo - efficacia e resistenza al calore, critico per applicazioni di coppia di grandi dimensioni/alte. La selezione dipende dalle prestazioni del motore, dai costi e dalla fine - Utilizzare i requisiti.

V. Soluzioni in ghisa di V. Tiegu per i blocchi del motore

(I) Modelli e specifiche del prodotto

• Iron Grey HT250: trazione ≥ 250 MPa, HB 170 - 241, C: 3,2% - 3,6%, SI: 1,8% - 2,2% (adatto per veicoli a livello medio).

• Ferro duttile QT500 - 7: trazione ≥ 500 MPa, allungamento ≥ 7%, HB 170 - 230 (ideale per motori ad alte prestazioni).
  Tutti i prodotti soddisfano severi standard di impurità (S/P ≤ 0,08%).

(Ii) Casi di applicazione

• Una casa automobilistica leader utilizza HT250 per 3.000 tonnellate/anno di blocchi di autovetture, raggiungendo tassi di difetti <2% e guadagni di efficienza di lavorazione del 15%.

• Un fornitore di propulsori impiega QT500 - 7 per i blocchi SUV, passando test di pressione di 1.000 ore senza crepe/deformazioni.

Vi. Conclusione