Bat, motor z notranjim izgorevanjem

Iz Wikipedije, proste enciklopedije

BAT v motorju z notranjim izgorevanjem - Aluminijeve zlitine

Aluminijeve zlitine imajo številne prednosti, zaradi česar so postale dominantni strukturni material 20-ega stoletja. Aluminij ima majhno gostoto (2710kg/m3) v primerjavi z drugimi konkurenčnimi metalnimi zlitinami. Ima tudi dobro pripadajočo odpornost proti koroziji zaradi konstante zaščitne plasti oksida, ki nastane zelo hitro v kontaktu z zrakom. Dober je tudi zaradi svoje zmožnosti preoblikovanja, saj omogoča aluminiju in njegovim zlitinam da se lahko ekonomično zvijajo, iztisnejo, ali kujejo v uporabne oblike.

Lastnosti aluminija in njegovih zlitin v avtomobilski industriji in njegovo obnašanje med izdelavo so odvisne od zgradbe in mikrostrukture materiala.

Aluminij silicijeve zlitine, ki se uporabljajo za izdelavo bata, pri motorjih z notranjim izgorevanjem spadajo v tri glavne kategorije: evtektične, podevtektične in nadevtektične. Najlažje razložimo pomen teh besed na primeru dodajanja sladkorja v kozarec ohlajenega čaja. Ko sladkor dodamo in mešamo hladen čaj, se ta razgradi in tako postane neločljiv z čajem. Če je sladkor konstantno dodajamo, postane čaj zasičen s sladkorjem in ob še tako intenzivnem mešanju, sladkor samo pade na tla, kot usedlina kristalnih zrn.

Silicijevi dodatki aluminiju, so zelo podobni kot sladkor v čaju. Silicij je lahko dodan aluminiju, tako, da je popolnoma zlit in neločljiv z aluminijem. Če se dodajanje nadaljuje, bo aluminij tudi zasičen s silicijem. Silicij dodan nad točko nasičenja, se bo formaliziral v obliki trdih osnovnih silicijevih delcev, podobno kot sladkor v čaju.

Točka nasičenja v aluminiju je poznana kot EVTEKTIČNA TOČKA in se pojavi ko raven silicija doseže 12,7%. Aluminij z ravnjo silicija pod 12% so poznani kot podevtektični aluminij (silicij je razgrajen v mrežno strukturo aluminija). Aluminij z ravnjo silicija nad 12% pa je poznan kot nadevtektični aluminij (npr.: aluminij z 16% silicija ima 12% Si raztopljenega, ostalih 4% pa kot trdi delci Si).

Bati proizvedeni iz teh kategoriziranih zlitin imajo svoje specifične karakteristike.

1. Podevtektične zlitine vsebujejo ponavadi od 11-12% silicija, ki je sestavljen iz igličastega dendrita, ki je obkrožen z meddendritnim Al-Si evtektikom ( v razmerju 1:1 - odvisno od zlitine).. Ta zlitina je že mnogo let industrijski standard,vendar jo izrivajo evtektične in nadevtektične aluminijeve zlitine.
2. Evtektične zlitine (11%<Si<12,7%) so lahko sestavljene skoraj v celoti iz evtektika imajo večjo žilavost, boljšo odpornost proti obrabi, ter so bolj ekonomične za proizvajanje.
3. Nadevtektične zlitine, pa imajo nad 12,6% silicija in tisti primarni delci silicija dajo batu še boljšo temperaturno in obrabno odpornost. Primarni delci silicija delujejo kot izolator, tako zadržuje vročino v izgorevalni komori in preprečujejo prenos vročine na ostali del bata, kar omogoča, da ostali deli delujejo hladneje. Nadevtektični aluminij ima 15% manjšo temperaturno razteznost, kot običajne zlitine uporabljene za izdelavo bata. Nadevtektične zlitine, uporabljene za izdelavo bata imajo povečano natezno trdnost, zmanjšan termičen raztezek, nižjo temperaturno prevodnost, povečano drsno odpornost, manjše trenje in boljše obrabne lastnosti kot bati iz drugih zlitin.

Te lastnosti so tiste ki štejejo; vplivajo na oblikovanje bata in motorja. Na primer, povečana natezna trdnost omogoča, da so lahko bati izdelani iz tanjših plasti in zatorej lažji. Manjši temperaturni raztezek pomaga minimizirati razdaljo med batom in cilindrom, kar poveča stabilnost in zmanjša hrupnost bata. Majhna termična prevodnost povzroča, da se več temperaturne moči proizvedene v izgorevalni komori uporabi za uporabno delo, kot pa, da se porablja še dodatna energija za ohlajevalni sistem motorja.