Motor de aluminio vs motor de hierro fundido

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¿Cuál es la ventaja que proporcionan los motores de aluminio sobre el motor de hierro fundido, aparte del hecho de la oxidación y la reducción de peso?

A los fabricantes les gusta jactarse de sus nuevos motores de aluminio. ¿Esto realmente significa algo para el cliente?

¿Debo comprar un motor de hierro fundido un poco más potente o el motor de aluminio menos potente?

engine engine-theory Shobin P
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Mi Jaguar 1996 tenía un bloque de aluminio. No es una cosa nueva. Tampoco estoy seguro de que haya ventajas de peso, al menos no en las anteriores. Los bloques de acero tenían mayor resistencia para el volumen de material utilizado. Hoy en día, el diseño del material es probablemente mucho mejor, por lo que pueden soportar peso sin afectar la resistencia. Supongo que la pregunta es la relación potencia / peso. Si planchas un automóvil con motor es un 10% más potente pero un 20% más pesado, no has ganado nada.
TafT
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Si el motor tiene un 10% más de potencia pero pesa un 20% más, está GANANDO en un automóvil normal porque el automóvil solo puede tener un 5% más de peso y, por lo tanto, tendrá un tiempo más rápido de cero a 100K.
Autista
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@Autistico, el automóvil con el motor más liviano puede ser más ágil, manejarse mejor y tener una mejor distribución del peso, por lo que en realidad puede ser más rápido en las curvas, lo que puede significar que, en ciertas carreteras, los tiempos de punto a punto son más rápidos. Los viejos motores Twin Spark de Alfa Romeo usaban bloques de aleación. Esto significaba que usaban más petróleo, ya que se flexionarían bajo un uso intensivo, pero la forma en que esos autos se manejaban era afilada.
Steve Matthews
@TafT: Tienes razón en que no es nada nuevo, el Hillman Imp de 1963 tenía un motor de aluminio.
RedGrittyBrick
@Autístico si hacía referencia a mi comentario con el 10%, tuve cuidado de expresarlo como "Si su automóvil con motor de hierro es un 10% más potente pero un 20% más pesado", por lo que estaba hablando del peso y la potencia del automóvil completo, no Solo el motor. Lo siento si eso no fue lo suficientemente claro. Como otros han señalado donde también se cambia el peso, el manejo de los automóviles no siempre es tan simple como más pesado significa una aceleración más lenta o más agarre, incluso sin cambios en la potencia.
TafT

Respuestas:

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Ya ha indicado la razón principal de los bloques de aluminio, que es la reducción de peso. Es el mismo razonamiento que ha llevado a Ford a producir sus camiones de la Serie F con un cuerpo de aluminio: la reducción de peso equivale a una mejor economía de combustible. La mayoría de los fabricantes actuales están utilizando aluminio en varios lugares para reducir el peso total del vehículo. En lo que respecta a la oxidación, esto generalmente no es un problema en los bloques de hierro fundido, ya que su vida se gasta bajo cubierta. Solo cuando se deja sentado en los elementos sufre este destino.

Como está reduciendo el peso en la parte delantera del vehículo, en la mayoría de los casos también puede proporcionar un mejor sesgo de peso. Para aquellos vehículos que se preocupan por centrar el peso del vehículo (es decir: Corvette), quitar 110 libras de la parte delantera del automóvil (cuando se movieron al motor LS1 y las variantes) ayudó mucho en esta transición (mover la transmisión a la parte trasera del auto también ayudó). Esto puede proporcionar una mejor actitud en las curvas y ayudar con los gestos de dirección excesiva / inferior.

Hay tres ventajas principales (que se me ocurren) para un bloque de hierro fundido sobre uno de aluminio:

  • Estabilidad dimensional: el aluminio crece más durante el proceso de calentamiento que el hierro. Por lo tanto, se deben incorporar precauciones adicionales en bloques de aluminio para contrarrestar esta condición y evitar problemas.
  • Sin camisas de cilindro: si alguna vez desea reconstruir un bloque de aluminio donde las camisas de cilindro están tostadas, deben reemplazarse. Este es un gran gasto de mecanizado en comparación con tener que perforar los cilindros en un bloque de hierro fundido.
  • Costo: el hierro fundido se ha utilizado en la industria durante muchos años y es bastante fácil de producir. El aluminio, por otro lado, cuesta mucho más refinar a partir del mineral de bauxita. Solo en materiales, el costo es mayor. Luego, observe el costo de las camisas de cilindro y los procesos especiales de fundición que deben emplearse para obtener el bloque de aluminio correcto y el costo es aún mayor. Sin embargo, existe una compensación en el proceso de calentamiento (no se necesita tanta energía para fundir aluminio v. Hierro fundido), y el aluminio es más fácil de mecanizar (menos desgaste en las herramientas / accesorios de la máquina v. Hierro fundido) .

No estoy seguro de por qué crees que cualquier bloque de hierro fundido será más poderoso que cualquier otro de aluminio. Todo esto depende del motor que esté viendo y de lo que el fabricante haya hecho en el ámbito del rendimiento. Si solo está tratando de comparar los dos, esta es una decisión que tendrá que tomar por su cuenta.

Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Buena redacción como de costumbre, no estoy diciendo que el hierro fundido sea más potente, dada la elección entre los dos motores para un modelo en particular, por ejemplo, un automóvil tiene un motor de hierro fundido de 1 litro que produce 70 hp y el otro es un aluminio completo que produce 64 hp ¿Cuál sería la mejor opción? considerando que ambos cuestan lo mismo para el consumidor?
Shobin P
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@Anarach - No sé que yo, ni nadie, pueda responder la pregunta excepto usted. Observe los otros factores relacionados con los motores, como el consumo de combustible. Averigua qué significa más para ti. ¿Es eso, o el peso, el rendimiento? Los bloques de hierro fundido generalmente durarán más que el aluminio, pero eso también depende de quién esté haciendo el motor. Realmente es un tiro de mierda.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Otro beneficio del hierro fundido es que es más fácil de diseñar. Cuando trabajaba para un proveedor de una empresa automotriz, recibíamos algunos bloques de hierro fundido cada año por el simple "¿arruinamos algo?" pruebas y un montón de bloques de aluminio para "¿qué salió mal esta vez?" pruebas.
Mark
Una cosa que agregaría es que los bloques de aluminio pueden torcerse bajo un uso intenso, lo que puede conducir a un mayor consumo de aceite que un bloque de hierro fundido equivalente. Se sabía que el viejo Alfa Romeo 155 2.0 Twinspark de mi padre usaba hasta medio litro de aceite en una sola conducción MUY entusiasta de 50 millas, mientras que mi Lancia Dedra 2.0 SE (el mismo auto básico pero con un motor Fiat / Lancia Twincam) no sufría en cualquier lugar cerca de este nivel de consumo de petróleo.
Steve Matthews
@SteveMatthews: creo que esto tendría más que ver con el diseño que con la flexión. El aluminio es bastante rígido. Tan rígido, de hecho, hace que los elevadores de estrés sean más fáciles que el hierro fundido. No digo que estés equivocado, solo digo que puede haber mucho más involucrado aquí que solo de qué está hecho el bloque.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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En términos de propiedades del material, una fundición de aluminio tenderá a ser más ligera para una resistencia equivalente y debería ser más fácil de enfriar.

Muchas de las desventajas del aluminio se deben a problemas de fabricación. Las piezas de fundición de aluminio son potencialmente propensas a defectos y, aunque el aluminio es blando, no es tan fácil de mecanizar como el hierro fundido, especialmente para los tipos de tolerancias requeridas para un motor. De manera similar, su suavidad significa que cualquier superficie de apoyo debe formarse con insertos (las camisas de cilindro ya se han mencionado en otra respuesta) en lugar de simplemente mecanizarse fuera de la fundición. Por la misma razón, las superficies de acoplamiento como las culatas y las conexiones del colector son más propensas a sufrir daños durante el montaje y el mantenimiento, y lo mismo se aplica a las roscas que son propensas a pelarse y agarrotarse.

En comparación, el hierro fundido tiene la propiedad particular de que puede crear superficies endurecidas en una fundición colocando placas de enfriamiento en el molde para crear superficies de apoyo resistentes al desgaste. El hierro fundido también tiene una excelente estabilidad dimensional y buenas propiedades de absorción de vibraciones.

Aunque pensamos que el aluminio es 'no oxidante', la corrosión puede ser un gran problema en los bloques de aluminio. Una razón para esto es que el contacto entre el aluminio y el acero puede causar corrosión galvánica, lo cual es un problema particular cuando se tienen cosas como camisas de cilindro y espárragos que deben estar hechos de acero.

Chris Johns
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Desde un punto práctico,

Mi 04 VW GTI tiene un bloque de aluminio y un turbo, y una cosa a tener en cuenta es que el aluminio es más suave que el hierro fundido y es más fácil de quitar o dejar cicatrices. Tengo experiencia de primera mano al cortar agujeros de espárragos que van al turbo hacia el tubo descendente. Veces que deseabas que fuera de hierro fundido. También me imagino que sería más susceptible a problemas de compresión debido a que se descompone más rápido que el hierro fundido.

Solo mis puntos debajo del capó.

Además, el peso adicional frente al vehículo que se escucha en Nueva Inglaterra es probablemente más beneficioso, ya que debería ayudar con la tracción en la carretera en condiciones resbaladizas.

Devin Gleason Lambert
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En realidad, su GTI tenía un bloque de hierro fundido gris. Sin embargo, la cabeza donde se une el turbo / múltiple es AL.
Draksia
Oh wow, siempre pensé que era aluminio. De todos modos, todavía creo que mi respuesta sigue en pie.
Devin Gleason Lambert
En condiciones resbaladizas, desea más peso en las ruedas traseras, no en la rueda delantera (donde generalmente está el motor).
Dmitry Grigoryev
Si es un vehículo de tracción trasera, sí. Si es un vehículo de tracción delantera, coloque el peso en la parte delantera. De ahí que los camiones con 2wd pusieran bolsas de arena en la parte trasera para ayudar con la tracción en el invierno.
Devin Gleason Lambert
¿Estás hablando de camiones sin abdominales?
Dan Z
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También hay hierro de grafito compactado, los vehículos han estado utilizando esta nueva alternativa desde 2004. Permite que las moléculas formen una matriz más densa al enfriarse, lo que proporciona los beneficios del hierro (mucho más duradero) así como los beneficios del aluminio (mucho encendedor.)

Jerome Wiley Segovia
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Bienvenido a Mechanics.SE! Si bien estoy de acuerdo con su evaluación, no estoy seguro de cómo esto realmente responde a la pregunta de aluminio v hierro fundido.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Ayuda a proporcionar contexto y tal vez informar al afiche que hay información adicional que podrían no haber tenido al hacer su pregunta original. Como preguntar por la división demócrata - republicana en el Senado. Y luego alguien publica, diciendo "bueno, puede que no lo hayas sabido, pero en realidad hay dos senadores que están registrados como independientes".
Jerome Wiley Segovia
Entiendo de dónde vienes. Sin embargo, recuerde que Stack Exchange se trata de responder la pregunta del OP. Dado que el OP no está preguntando sobre alternativas al aluminio o al hierro fundido, su respuesta no tiene lugar aquí ... no es pertinente para la cadena de respuesta. Tenga en cuenta que no lo estoy persiguiendo por su respuesta, solo estoy tratando de ayudarlo a comprender cómo funciona Stack Exchange. Consulte el Centro de ayuda para obtener más información sobre cómo responder preguntas.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Los motores de aluminio también tienen una mejor transferencia de calor, lo que puede reducir los puntos calientes del motor y la tendencia a golpear.

Cuando el límite de potencia es el golpe del motor, que suele ser el caso, los motores de aluminio con las mismas especificaciones / dimensiones serían más resistentes a los golpes y tendrían a ser capaces de tener más potencia. Por ejemplo, con más resistencia a los golpes, una cosa que se hace comúnmente es aumentar la compresión / impulso / avance de encendido para aumentar la potencia del motor.

Si todos los ajustes del motor siguen siendo los mismos, como cuando la melodía del motor no está ajustada para el cambio de materiales, el hierro fundido probablemente generará una pequeña cantidad más de potencia. Esto sucede porque la cámara de combustión de hierro fundido roba menos calor durante el evento de combustión y se conservaría más calor para el trabajo real.

Un bloque de motor de hierro fundido más fuerte sería una ventaja en algunas circunstancias especiales donde el motor está limitado por la resistencia parcial en lugar de golpe, como un motor de metanol de inducción forzada de baja compresión con grandes cantidades de refuerzo y nitroso.

Netduke
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¿Puedes calificar mejor tu segundo párrafo? Parece que estás diciendo que un bloque de aluminio es capaz de generar más energía que un bloque de hierro.
Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Diría que esto es bastante impreciso, las culatas de cilindros AL definitivamente reducen la probabilidad de un punto caliente en comparación con el hierro fundido, pero en el bloque esto realmente no debería hacer ninguna diferencia, casi todo el bloque está cubierto por el pistón cuando llega a La parte caliente. También AL en su mayor parte tiene revestimientos de hierro fundido.
Draksia
Por supuesto, mezclar componentes del motor de aluminio y hierro fundido tendría resultados diferentes. No estoy comparando solo el bloque del motor o los componentes individuales aquí ... por motor de aluminio me refiero a la cabeza y el bloque de aluminio, y por motor de hierro fundido estoy asumiendo que significa cabezas y bloque de hierro.
Netduke
@draksia: Parece que la mayoría de los fabricantes alemanes se están moviendo hacia motores sin revestimiento utilizando Alusil . No estoy seguro de por qué más fabricantes no se unen a esa fiesta, parece que sería mucho más simple que presionar los revestimientos.
TMN
Históricamente ha habido muchos problemas con los recubrimientos nikasil o alusil. En general, tampoco son reemplazables.
Draksia
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Como ya se mencionó anteriormente: el aluminio es más liviano (sg 2.5 en lugar de 7.8 kg / l) tiene una mejor conductividad térmica, pero es más costoso de producir, pero menos costoso de reciclar. El aluminio fundido puede repararse mediante soldadura, incluso ejemplos de salidas de motores fundidos y soldados. (Rover Metro amputó motores V8 a V6 para concentraciones en los años ochenta) El hierro fundido normal (hierro fundido gris laminar) es más barato, más fácil de fundir, tiene propiedades mecánicas más bajas y mejores capacidades de amortiguación de vibraciones. El hierro fundido es difícil de reparar mediante soldadura. El hierro fundido nodular es mucho más fuerte pero tiene una capacidad de amortiguación mecánica mucho menor para las vibraciones. (todavía a tope sobre aluminio fundido). A lo largo de los años, el movimiento se ha realizado desde todos los motores de hierro fundido gris (incluso con pistones de hierro fundido) (40 CV / litro de capacidad total del cilindro) a bloques de cilindros de hierro fundido con culatas de aluminio (50-60 HP / L, a todos los motores de aluminio (bloque de cilindros más cabezal) hasta 80 HP / L (motores atmosféricos) Hoy en día existe una tendencia a cambiar a hierro fundido nodular debido a los costos y la comodidad. En automóviles de alto rendimiento, motores de aluminio (hasta 140 HP / l atmosférico) siguen siendo los favoritos, debido al ahorro de peso y la capacidad de enfriamiento, lo que hace que los costos sean menos relevantes. Saludos cordiales, Jurgen Prinsen, ingeniero metalúrgico y de soldadura, Petrolhead y propietario de varios automóviles italianos (Alfa Romeo (boxers, 4 motores Nord y motores V6 Busso) y Ferrari 456 (motor 5.5L V12 116B) debido al ahorro de peso y la capacidad de enfriamiento, lo que hace que los costos sean menos relevantes. Saludos cordiales, Jurgen Prinsen, ingeniero metalúrgico y de soldadura, Petrolhead y propietario de varios automóviles italianos (Alfa Romeo (boxers, 4 motores Nord y motores V6 Busso) y Ferrari 456 (motor 5.5L V12 116B) debido al ahorro de peso y la capacidad de enfriamiento, lo que hace que los costos sean menos relevantes. Saludos cordiales, Jurgen Prinsen, ingeniero metalúrgico y de soldadura, Petrolhead y propietario de varios automóviles italianos (Alfa Romeo (boxers, 4 motores Nord y motores V6 Busso) y Ferrari 456 (motor 5.5L V12 116B)

Jurgen Prinsen
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Desde el punto de vista de la capacidad calorífica, los motores de hierro fundido tardarán más tiempo en calentarse, pero también más tiempo para enfriarse. Supongamos que detiene el motor después de la conducción y lo vuelve a encender en un par de horas, el bloque de hierro fundido será mucho más cálido que el de aleación, y si lo hace varias veces, tendrá mucho menos calentamiento / enfriamiento ciclos, que es mejor para la vida útil del motor. Este es uno de los contribuyentes de la longevidad del motor de hierro fundido en comparación con motores de aluminio similares.

oryades
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