He oído hablar de estos durante años y no entiendo completamente los beneficios, ¿alguien puede dar más detalles? Con frecuencia, los vehículos con partes internas forjadas tienen presiones de sobrealimentación graves, pero también he oído hablar de motores de aspiración natural y/o carburados que han sido mejorados.
Gracias
La forja es un proceso en el que el metal caliente de forma áspera se aplasta con mucha fuerza mediante troqueles de forma exacta, comprimiendo severamente las moléculas de metal o aleación. Hay tensiones internas creadas dentro de la estructura, que en última instancia resisten las tensiones puras y de tensión al tener una reserva de "fuerzas" contrarrestadas debido a la miríada de diminutos nodos de tensión creados por la forja en el interior. Los troqueles no son necesarios para forjar, ya que cualquier herrero o espadachín crea tensiones similares al golpear el metal caliente con un martillo mientras se enfría. Sin embargo, si la parte (o espada) se vuelve a calentar, gran parte de la ganancia se puede perder a medida que las moléculas relajan sus posiciones estrechas.
También está el enfriamiento rápido, que consiste en tomar una pieza de metal que está muy cerca de un punto eutéctico (cambio de fase) y enfriarla repentinamente en un baño de aceite o agua, tal vez incluso con gas licuado. Esto crea propiedades de resistencia similares, pero no se debe considerar como forjado ya que la ganancia es superficial y, por lo general, no se extiende a través de la pieza. A esto suele seguir el "recocido", que es un proceso de calentamiento y enfriamiento lento muy controlado que alivia ALGUNAS de las tensiones superficiales que podrían provocar grietas o roturas. Si la pieza tiene un tamaño irregular (como una biela con un extremo grande y un extremo pequeño), es probable que el proceso de enfriamiento provoque deformaciones que deben eliminarse, por lo general mecánicamente mediante la flexión. No estoy al tanto de que esto se use mucho para las piezas del motor.
La mayor parte de la producción en masa de piezas de motor se realiza con fundición, que es diferente a la forja en que el metal fundido se vierte "simplemente" en un molde casi en forma y se deja enfriar. Las moléculas de la aleación pueden moverse según sea necesario y la pieza tiene poca tensión interna. Este es un proceso menos costoso que la forja, ya que los moldes son mucho más baratos de fabricar que los troqueles de forja, además de muchas otras razones. Las piezas forjadas a menudo comienzan como piezas fundidas. En aplicaciones de alta potencia y otros casos donde las RPM y/o las presiones de los cilindros (BMEP) son muy altas, el costo adicional de las piezas forjadas bien vale la pena.
BMW, Porsche, Corvette, Ferrari, etc. utilizarán piezas forjadas donde el costo es una preocupación menor en comparación con el rendimiento y la percepción. Otra ventaja crucial es que las piezas se pueden forjar con menos material para un peso más bajo, sin dejar de ser más fuertes que una fundición de manzanas a naranjas. Esto es ENORME en algo como una biela (más un pistón), donde la mayoría de las fallas NO se deben a la compresión del refuerzo, sino a la tensión y la fatiga por el cambio de dirección después del punto muerto superior. Cada ensamblaje recíproco completo puede pesar solo unas pocas libras, pero imagínese el estrés si tuviera que tirar eso lejos de usted e instantáneamente devolverlo a usted: 15000 veces por minuto, 250 veces por SEGUNDO en una bicicleta de litro o motor F1 moderno. ESTA es la razón por la cual los motores de alta compresión, altas RPM y alto impulso usan componentes internos forjados... no tanto por la presión, pero debido a las fuerzas de tensión más altas creadas por fundiciones de mayor peso, fuerzas que son (creo recordar) CUBICADAS con respecto a las RPM y al cuadrado con respecto al peso. [ese recuerdo podría no ser exacto]... Ir más allá en la reducción de peso sugiere materiales como el titanio o compuestos exóticos de metal de carbono con nanopartículas yadayada, que van mucho más allá de responder a su pregunta o mi billetera.
TODOS estos procesos requieren un mecanizado posterior exacto para lograr las dimensiones exactas adecuadas para el ajuste del rodamiento y las roscas para el ensamblaje.
La metalurgia es increíblemente interesante. Hace 6000 años, los artesanos fabricaban espadas que aún no se han recreado por completo hasta el día de hoy. A pesar de los increíbles avances en la tecnología de trabajo de aleaciones y metales, sigo sintiendo que la única gran diferencia entre el arte de la alquimia y la ciencia de la metalurgia es que la metalurgia realmente funciona.
Me encantaría un juego de varillas forjadas de Manly o Crower para mi proyecto Saabaru EJ205, pero $1000-$1400 es probablemente 4 o 5 veces el costo de las piezas de stock perfectamente reparables para un vehículo de stock. Ni siquiera mencionaré el costo de un cigüeñal forjado. Y luego están estas cosas de pistón... [suspiro]
Un poco de experiencia del mundo turbo dodge (motores turbo 84-93 2.2/2.5l)
Había bielas fundidas y forjadas. Se dijo que el molde tenía alrededor de 200 hp, mientras que el forjado tendría alrededor de 400 hp sin problemas.
Había bielas fundidas y forjadas, pero no recuerdo haber oído hablar nunca de problemas con las bielas.
Todos los motores venían con pistones fundidos. Si te metiste en un gran impulso y tuviste una detonación, podrías romper fácilmente un aterrizaje en anillo. Los pistones forjados podrían soportar un poco más de abuso.
Es más probable que las piezas fundidas tengan fallas de fabricación que las piezas forjadas o, en otras palabras, hay más variables de proceso en la fundición. Es más probable que las piezas de fundición tengan grano grueso que las piezas forjadas; Eso se puede solucionar con un tratamiento térmico adicional (homogeneización + normalización), pero eso cuesta dinero. Algunas fundiciones pueden necesitar restauración de carbono, también más dinero. Durante décadas se han fabricado muchas piezas con polvo de metal y sinterizado, algunas contienen un poco de cobre y posiblemente otras aleaciones (no estoy familiarizado con ese proceso). Como viejo, me cuesta entender los árboles de levas, los pistones y las varillas hechas de polvo, pero la mayoría de los fabricantes los usan. Las forjas no están exentas de problemas; el flujo de grano debe orientarse correctamente en relación con la orientación de la tensión. Algunas partes complejas no pueden fabricarse razonablemente mediante forja. Asi que,
zipzit