Motore in alluminio vs motore in ghisa

Hai già detto la ragione principale per i blocchi di alluminio che è la riduzione del peso. È lo stesso ragionamento che ha portato la Ford a produrre i suoi camion della serie F con una carrozzeria in alluminio: la riduzione del peso equivale a una migliore economia di carburante. La maggior parte dei produttori oggi usano l'alluminio in vari punti per ridurre il peso complessivo del veicolo. Per quanto riguarda la ruggine, questo di solito non è un problema per i blocchi di ghisa, dato che la sua vita è trascorsa al coperto. Solo quando viene lasciata agli elementi soffre di questo destino.

Dal momento che state riducendo il peso nella parte anteriore del veicolo, nella maggior parte dei casi può anche fornire una migliore polarizzazione del peso. Per quei veicoli che si preoccupano di centrare il peso del veicolo (cioè: Corvette), togliere 110 libbre dalla parte anteriore dell'auto (quando si sono spostati al motore LS1 e alle varianti) ha aiutato molto in questa transizione (anche spostare la trasmissione nella parte posteriore dell'auto ha aiutato). Questo può fornire un migliore atteggiamento in curva e aiutare con i manierismi di sovra/sottosterzo.

Ci sono tre vantaggi principali (che mi vengono in mente) per un blocco in ghisa rispetto a uno in alluminio:

• Stabilità dimensionale: L'alluminio cresce di più durante il processo di riscaldamento rispetto al ferro. Precauzioni extra devono quindi essere incorporate nei blocchi di alluminio in modo da contrastare questa condizione e prevenire problemi.
• Nessun rivestimento del cilindro: Se si vuole ricostruire un blocco di alluminio in cui le canne dei cilindri sono abbrustolite, queste devono essere sostituite. Questa è una grande spesa di lavorazione in confronto al dover solo alesare i cilindri in un blocco di ghisa.
  
• Costo: La ghisa è stata usata nell'industria per molti anni ed è abbastanza facile da produrre. L'alluminio, invece, costa molto di più da raffinare dal minerale di bauxite. Solo nei materiali, il costo è maggiore. Se poi si considerano i costi per le canne dei cilindri e i processi di fusione speciali che devono essere impiegati per ottenere un blocco di alluminio corretto, il costo sale ancora di più. C'è qualche compromesso, tuttavia, nel processo di riscaldamento (non ci vuole tanta energia per fondere l'alluminio contro la ghisa), e l'alluminio è più facile da lavorare (meno usura sulla macchina utensile / attrezzature contro la ghisa).
  

Non sono sicuro del perché pensi che qualsiasi blocco in ghisa sarà più potente di qualsiasi blocco in alluminio? Tutto questo dipende dal motore che state guardando e da ciò che il produttore ha fatto nel campo delle prestazioni. Se stai solo cercando di confrontare i due, questa è una decisione che dovrai prendere da solo.

In termini di proprietà del materiale, una fusione di alluminio tenderà ad essere più leggera per una forza equivalente e dovrebbe essere più facile da raffreddare.

Molti degli svantaggi dell'alluminio derivano da problemi di produzione. Le fusioni in alluminio sono potenzialmente soggette a difetti e, sebbene l'alluminio sia morbido, non è facile da lavorare come la ghisa, specialmente con il tipo di tolleranze richieste per un motore. Allo stesso modo la sua morbidezza significa che qualsiasi superficie di appoggio deve essere formata con inserti (le canne dei cilindri sono già state menzionate in un'altra risposta) piuttosto che semplicemente lavorata dalla fusione. Per la stessa ragione le superfici di accoppiamento come le teste dei cilindri e le connessioni dei collettori sono più soggette a danni durante l'assemblaggio e la manutenzione e lo stesso vale per le filettature che sono soggette a spellature e grippaggi.

In confronto, la ghisa ha la particolare proprietà di poter creare superfici indurite in una colata mettendo piastre di raffreddamento nello stampo per creare superfici di appoggio resistenti all'usura. La ghisa ha anche un'eccellente stabilità dimensionale e buone proprietà di assorbimento delle vibrazioni.

Anche se pensiamo all'alluminio come “non arrugginente”, la corrosione può essere in realtà un grosso problema nei blocchi di alluminio. Uno dei motivi è che il contatto tra l'alluminio e l'acciaio può causare la corrosione galvanica, che è un problema particolare quando si hanno cose come le canne dei cilindri e i prigionieri che devono essere fatti in acciaio.

Da un punto pratico,

Il mio 04 VW GTI ha un blocco e un turbo in alluminio, e una cosa da tenere a mente: l'alluminio è più morbido della ghisa ed è più facile da spogliare o sfregiare. Ho esperienza di prima mano spogliando i fori dei perni che vanno nel turbo al down pipe. Volte hai desiderato che fosse in ghisa. Inoltre immagino che sarebbe più suscettibile di problemi di compressione a causa di rompere giù più veloce di ghisa.

Solo i miei punti da sotto il cofano.

Inoltre, il peso extra nella parte anteriore del veicolo sentire nel New England è probabilmente più di un beneficio come dovrebbe aiutare con trazione sulla strada in condizioni scivolose.

C'è anche la ghisa compattata, i veicoli usano questa nuova alternativa dal 2004. Permette alle molecole di formare una matrice più densa al momento del raffreddamento, che fornisce i vantaggi del ferro (molto più durevole) così come i vantaggi dell'alluminio (molto più leggero).

I motori in alluminio hanno anche un migliore trasferimento del calore, che può ridurre i punti caldi del motore e la tendenza a bussare.

Quando il limite alla potenza è la detonazione del motore, che è spesso il caso, i motori in alluminio con le stesse specifiche/dimensioni sarebbero più resistenti alla detonazione e tendono ad essere capaci di più potenza. Per esempio, con una maggiore resistenza ai colpi, una cosa che si fa comunemente è aumentare la compressione/boost/anticipo di accensione per aumentare la potenza del motore.

Se tutte le impostazioni del motore rimangono le stesse, come quando la messa a punto del motore non è regolata per il cambiamento dei materiali, la ghisa probabilmente farebbe una piccola quantità di cavalli in più. Questo accade perché la camera di combustione in ghisa ruba meno calore durante la combustione, e più calore verrebbe conservato per il lavoro effettivo.

Un blocco motore in ghisa più forte sarebbe un vantaggio in qualche circostanza speciale in cui il motore è limitato dalla forza delle parti invece che dall'urto, come un motore a induzione forzata a bassa compressione e metanolo con grandi quantità di spinta e nitroso.

Come già detto prima: L'alluminio è più leggero (sg 2,5 invece di 7,8 kg/l) ha una migliore conducibilità termica, ma è più costoso da produrre, ma meno costoso da riciclare. L'alluminio fuso può essere riparato con la saldatura, esistono anche esempi di motori fusi e saldati. (Rover Metro ha amputato motori V8 a V6 per i rally negli anni ottanta) La ghisa normale (ghisa grigia lamellare) è più economica, più facile da fondere, ha proprietà meccaniche inferiori e migliori capacità di smorzamento delle vibrazioni. La ghisa è difficile da riparare con la saldatura. La ghisa nodulare è molto più forte ma ha una capacità meccanica di smorzamento delle vibrazioni molto più bassa. (ma è ancora superiore all'alluminio fuso). Nel corso degli anni il passaggio è stato fatto da tutti i motori in ghisa grigia (con anche pistoni in ghisa) (40HP / litro di cilindrata totale) a blocchi cilindri in ghisa con teste in alluminio (50-60 HP/L, a tutti i motori in alluminio (blocco cilindri più testa) fino a 80 HP/L (motori atmosferici) Oggi c'è una tendenza a passare alla ghisa nodulare a causa di costi e comfort) Nelle auto ad alte prestazioni, i motori in alluminio (fino a 140 HP/l atmosferici) sono ancora favoriti, a causa del risparmio di peso e capacità di raffreddamento, rendendo i costi meno rilevanti. Cordiali saluti, Jurgen Prinsen, ingegnere metallurgico e di saldatura, Petrolhead e proprietario di diverse auto italiane (Alfa Romeo (boxer, motori 4 Nord in linea e motori V6 Busso) e Ferrari 456 (motore 5.5L V12 116B)

Dal punto di vista della capacità termica, i motori in ghisa impiegheranno più tempo a scaldarsi, ma anche più tempo a raffreddarsi. Diciamo che si ferma il motore dopo la guida, e lo si riavvia tra un paio d'ore, il blocco in ghisa sarà molto più caldo di quello in lega, e se si fa questo più volte, si avranno molti meno cicli di riscaldamento/raffreddamento, il che è meglio per la durata del motore. Questo è uno dei fattori che contribuiscono alla longevità dei motori in ghisa rispetto a quelli simili in alluminio.