stempler: smidd eller støpt aluminium/beryllium?

[Black Lotus]

så, her kommer det, og dette har dere sikkert diskutert 100 ganger før, men etter mitt overfladiske søk kommer jeg ikke fram til noen særlig velbegrunnede svar, derfor tar jeg det opp igjen.

 

hvorfor bruker dere smidde stempler?

jeg ser poenget med dekomprimering ved ettermontert turbo, men la oss glemme akkuart det nå (det finnes andre, bedre løsninger).

 

jeg skal ikke gå i detaljer her, da ville posten bli alt for lang, men før dere svarer "det er fordi smidde stempler tåler mere", så vil jeg bare si at jeg er ikke helt grønn.

jeg er ute etter et mye dypere svar en det.

det er nemlig ikke så enkelt som at "smidde tåler mere".

smidde har noen egenskaper som er sterkere, ja riktig.

men på mange områder er også støypte sterkere enn smidde.

[Hondaen]

Det virker som du er en doktor i metallurgi. Du slenger jo ut påstander uten å argumentere hvorfor, tydligvis må det ligge noe stort bak det.

 

Kan du fortelle oss på hvilke "mange" områder støpte stempler er sterkere enn smidde?

 

Kan det være strekkfasthet og plastisk/flyt grense? Overlegne egenskaper på mohs skala?

Endret Mai 4, 2009 av Hondaen

[Black Lotus]

det kan være områder som metalltretthet og slitasje.

og som du nevner, hardhet og strekkfasthet ja faktisk.

jeg har ikke doktorgrad, det er derfor jeg spør. hadde jeg hatt doktorgrad hadde jeg kansje vist svaret selv.

 

det jeg derimot vet fra mine dager som mc-trimmer er at støypte stempler som regel var en legering av aluminium og beryllium som var mye sterkere en smidde stempler og stempler støypt av mer vanlige aluminium legeringer. dette er lenge siden, og jeg regner med dagens støypte stempler er stort sett alt i al/br legering.

i mc-verdenen så var grunnen for å kjøpe nye stempler alltid ending i kompresjon og vektreduksjon i stemplet. men vi ble til stadighet påminnet om at stempler kun smis fordi å smi er mye billigere enn å støype, når produksjonen er i små kvanta. de støypte originalstemplene var som regel sterkere på de fleste områder.

nå er jeg ikke så bevandret i verdenen av biltrimming, derfor lurer jeg på om det samme kan være tilfellet i bilverdenen.

[opel freak]

http://www.motorcycleproject.com/motorcycle/text/cows-pistons.html

[Einar]

Hele vitsen med å ha smidde stempel mot støpte er jo i utgangspunktet hva det tåler, det sier seg jo selv at ett stempel som er smidd, med de herdinger, og knusing av strukturen i forhold til støpte.

 

Nå vet jeg dessverre lite om smiprosessen på ett stempel, men hvis man sammenligner med for eksempel kniver, der de blir kjempesterke som følge av gjentatte slag som endrer strukturten i tillegg til oppvarming og nedkjøling, du ser jo bare hva ei øks tåler, som er laga på samme måte som en kniv, har du troa på ei støpt øks?

 

Er jo ikke verdens beste sammenligning, men er jo ett godt eksempel på at ett stempel som er smidd på helt korrekt måte blir utrolig sterkt.

På en 2-taktsmotor så er jo det viktigste at stempelet er lett, smtidig som det tåler bevegelsene og hastighetsendringene, er jo ikke noen store trykk der, kun ett middels høyt forbrenningstrykk, er jo også mottrykk på andre siden av stempelet, på en høyturtalls MC-motor blir det jo mye av det samme der også. Men å sammenligne det med en 4taktsmotor med overladning blir litt dumt, men uten overladning og kjøring på vanleg drivstoff trenger man jo sjelden noe bedre enn støpte stempel.

 

Som sagt, smidde stempel har sjelden noen stor fordel ovenfor støpte på en sugemotor, men er jo ikke noen uting å ha høyere kvalitet enn du trenger, bedre det enn for lav.

 

er ikke akkurat noen doktorgradsvar, men ett svar utav det altforlite av viten jeg har om emnet, mulig det hjalp deg noe.

[magnul]

Man kan ikke uten videre sammenligne med stål, siden det er helt andre herde- og kornforfiningsmekanismer i stål.

Et aluminiumsstempel som er smidd ved høy temperatur blir ikke nødvendigvis hardt, siden materialet kan rekrystallisere. Da blir det bare mykere. Knalegeringer kan ofte utherdes for å få økt styrke, men det gjelder ikke AlSi-legeringer som ofte brukes i stempler.

[Einar]

Har som nevnt ikke allverden peiling på stempel-konstruksjon, men er da ikke alle stempel som er laga i ALU, skjønt lettere er som regel bedre.

De fleste er val laga i spesielle legeringer.

[Black Lotus]

på totaktere kan du faktisk få temmelig høyt forbrenningstrykk, også sammenlignet med 4 taktere på tvungen induksjon.

ikke på en original 2 takter nei, selvsagt.

men på en trimmet bruker du ekspansjonskamre, og resonansen i disse kamrene gir et ladetrykk på flerfoldige bar, ved riktig turtall (det er derfor totaktere med "trimpotte" har så veldig markant og smalt turtall som de er sterke på).

nå vet jeg som sagt ikke så mye om trimming av bil, men det jeg husker fra mc-trimming var at støypte stempler tålte omtrent hvilket som helst ladetrykk, så lenge man bare var nøye med å unngå banking (til og med MotoGP sykler som nsr, rg og rz 500cc, som hadde bmep (ladetrykk i ekspansjonskammeret) tilsvarende 12 bar!).

 

også gamle flymotorer, (rolls royce merlin, napier sabre, bristol hercules) brukte gjerne støypte stempler i kombinasjon med tvungen induksjon. også her var man meget påpasselig med å unngå banking.

men så lenge man unngikk banking så gikk det bra, selv med svimlende ladetrykk.

 

så det jeg tenker er at hvis man bruker tvungen induksjon i kombinasjon med antidetonant innsprøytning så må det være mulig å beholde originalstemplene selv i en mongotrimmet motor.

jeg mener, om du vet hva du gjør, så skal ikke motoren din banke uansett.

å sette inn smidde stempler for å tåle bankingen ved høy induksjon mener jeg er å ta problemet fra feil ende.

motoren din skal ikke være slik at den banker, og tåler bankingen.

motoren din skal være slik at den ikke banker uansett.

og om den ikke banker, så er smidd ok.

[Einar]

Når du snakker om ekspansjonskammer så regner jeg med du snakker eksos, ekspansjonskammer i eksosen gjør jo så eksosen blir sugd ut, men dess bedre eksosen blir sugd ut dess bedre blir fyllingsgraden.

Men i de fleste totaktere så foregår det en viss forkomprimering i veivhuset, dette sevfølgelig for å hjelpe til med fyllinga når motoren fungerer uten ventiler, i beste fall en envegsventil(reed) på innsug.

Luft/gassblanding blir pressa inn og eksos blir blåst/sugd ut.

 

Beklager OT...

[Black Lotus]

den divergente delen av ekspansjonskammeret hjelper til å suge ut eksosen, ja riktig.

enklere ekspansjonskammer har bare divergent del, og disse hjelper bare å suge ut.

mere avanserte ekspansjonskammere har også en konvergent del bak den divergente.

i disse kamrene så suger først den divergene ut eksosen, og i tillegg også endel ekstra luft/bensin rett fra forgasseren, direkte inn i sylinderen igjennom boost porten (går ikke igjennom veivhuset først), og rett ut i potta. når trykkbølgen fra eksosen når den konvergente delen, så vil trykkbølgen reflekteres, og luft/bensina som er sugt ut i potta vil trykkes tilbake inn i sylinderen med et ladetrykk som tilsvarer pottas designede bmep. dette er ofte fra 8 til 12 bar, avhenging av ønsket maks effekt og turtallskarakteristikk (8 for enduro, 10 for crossere, 12 for roadracing, som tommelfingerregel).

når motoren går på riktig turtall så vil stempelet akkurat ha gått høyt nok opp til å sperre transferportene (fra veivhuset) og boostporten (direkte fra forgasseren), slik at ekstra bensin/luft som potta har sugd igjennom kan trykkes tilbake inn i sylinderen uten at de forsvinner tilbake ut i forgasseren og veivhuset.

 

dette er ritkignok litt offtopic, men ettersom temaet uansett er stempler til motorer med tvungen induksjon, så er det litt relevant å se at det er mye av samme problemstillingene mellom totakter med ekspansjonskammer, og firtakter med turbo.

Endret Mai 5, 2009 av Black Lotus

[opel freak]

Jeg tror det rett og slett er kostnad, er mye billigere og levere smidde stempler i overdimensjoner enn det er med støpte. Tenk om man hadde bestilt fire spesial lagde støpte stempel etter dine dimensjonskrav. Det ville ha blitt vanvittig dyrt og lagd form til akkurat dine stempler krav pluss at de skal ha provisjon på jobben. Da er det lettere og få maskinert stempler av smidde råemner som de har liggende og man får bare håpe at man får de maskinert innvendig vist ikke blir det unødig tunge. Akkurat når det gjelder overflødig materiale etter tilvirkning vil jeg tro støpte stempler har en fordel i.o.m at det er utrolig høy presisjon på støpte deler og det faktumet at det er ikke mer materiale enn nødvendig.

 

Vist man har to like stempler, ene som er støpt og det andre er av vanlig materiale som man bruker i smidde stempler idag. Hvilket ett tåler varme mest før det deformerer seg egentlig?

Støpt?

[Black Lotus]

godt spørsmål adaware. det støpte tåler varmen bedre i den forstand at det vil ikke deformere seg like mye. det holder formen sin.

de smidde vil utvide seg mye mere når de blir varme (og det er derfor motorer med smidde stempler ramler så jævlig når de er kalde. kalde stempler har stor klaring til sylinderen).

 

ellers tror jeg du har rett i at trimstempler stort sett er smidd fordi det produseres mye mindre kvanta av det, og støypeutstyret er forferdelig dyrt. det er kort og godt det eneste alternativet.