Motor de alumínio vs motor de ferro fundido

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Qual é a vantagem que os motores de alumínio oferecem sobre o motor de ferro fundido, além do fato de ferrugem e redução de peso.

Os fabricantes gostam de se gabar de todos os novos motores de alumínio, isso realmente significa algo para o cliente?

Devo comprar um motor de ferro fundido um pouco mais potente ou o de alumínio menos potente?

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— Shobin P
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Meu Jaguar de 1996 tinha um bloco de alumínio. Não é uma coisa nova. Também não tenho certeza de que haja vantagens em peso, pelo menos não nas mais antigas. Os blocos de aço apresentaram maior resistência ao volume de material utilizado. Hoje em dia, o design do material provavelmente é muito melhor, para que eles possam perder peso sem perder a força. Eu acho que a questão é a relação poder / peso. Se você passar o carro com motor é 10% mais poderoso, mas 20% mais pesado, você não ganhou nada.

— TafT 23/02

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Se o motor fizer 10% a mais de potência, mas for 20% mais pesado, você estará GANHANDO em um carro normal, porque o carro pode ficar 5% mais pesado e, portanto, terá um tempo de zero a 100K mais rápido.

— Autistic

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@Automático o carro com o motor mais leve pode ser mais ágil, manejar melhor e ter uma melhor distribuição de peso, de modo que pode ser mais rápido nas curvas, o que pode significar que, em certas estradas, é ponto a ponto que os tempos são mais rápidos. Os antigos motores Twin Spark da Alfa Romeo usavam blocos de liga leve. Isso significava que eles usavam mais óleo, uma vez que se flexionavam sob uso pesado, mas a maneira como esses carros lidavam era muito nítida.

— Steve Matthews

@TafT: Você está certo que não é novidade, o Hillman Imp de 1963 tinha um motor de alumínio.

— RedGrittyBrick

@Autistic se você estivesse referenciando meu comentário com os 10%, tomei o cuidado de expressá-lo como "Se o seu carro com motor de ferro for 10% mais poderoso, mas 20% mais pesado", de modo que eu estava falando sobre o peso e a potência de todo o carro apenas o motor. Desculpe se isso não estava claro o suficiente. Como outros já apontaram onde o peso também é alterado no manuseio dos carros, nem sempre é tão simples quanto mais pesado significa aceleração mais lenta ou mais aderência, mesmo sem mudança de potência.

— TafT 29/02

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Você já declarou o principal motivo dos blocos de alumínio, que é a redução de peso. É o mesmo raciocínio que levou a Ford a produzir seus caminhões da Série F com um corpo de alumínio: a redução de peso equivale a uma melhor economia de combustível. Atualmente, a maioria dos fabricantes está usando alumínio em vários lugares para reduzir o peso total do veículo. No que diz respeito à ferrugem, isso geralmente não é um problema em blocos de ferro fundido, pois sua vida é gasta sob cobertura. Somente quando é deixado sentado nos elementos ele sofre esse destino.

Como você está reduzindo o peso na extremidade dianteira do veículo, na maioria dos casos, também pode fornecer uma melhor polarização de peso. Para aqueles veículos que estão preocupados em centralizar o peso do veículo (ou seja: Corvette), retirar 110 libras da frente do carro (quando eles mudaram para o motor LS1 e as variantes) ajudou muito nessa transição (mover a transmissão para a traseira do carro também ajudou). Isso pode fornecer uma melhor atitude nas curvas e ajudar com maneirismos acima / abaixo da direção.

Há três vantagens principais (em que consigo pensar) para um bloco de ferro fundido em relação a um bloco de alumínio:

Estabilidade dimensional: o alumínio cresce mais durante o processo de aquecimento do que o ferro. Portanto, precauções extras devem ser construídas em blocos de alumínio para neutralizar essa condição e evitar problemas.
Não cilindro forros: Se você sempre deseja reconstruir um bloco de alumínio onde as camisas de cilindro são torradas, devem ser substituídos. Essa é uma grande despesa de usinagem em comparação com a necessidade de apenas perfurar os cilindros em um bloco de ferro fundido.
Custo: O ferro fundido é usado na indústria há muitos anos e é bastante fácil de produzir. Por outro lado, o alumínio custa muito mais para refinar o minério de bauxita. Apenas nos materiais, o custo é maior. Em seguida, observe o custo dos revestimentos dos cilindros e dos processos especiais de fundição que devem ser empregados para corrigir o bloco de alumínio e o custo é ainda maior. No entanto, existe algum trade-off no processo de aquecimento (não é necessária muita energia para derreter o alumínio versus ferro fundido), e o alumínio é mais fácil de usinar (menos desgaste das máquinas-ferramentas / acessórios contra ferro fundido) .

Não sei por que você acha que qualquer bloco de ferro fundido será mais poderoso do que qualquer bloco de alumínio? Tudo depende do mecanismo que você está olhando e do que o fabricante fez no domínio do desempenho. Se você está apenas tentando comparar os dois, esta é uma decisão que você terá que tomar por conta própria.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2
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Bom escrever como de costume, não estou dizendo que o ferro fundido é mais poderoso, dada a escolha entre os dois motores de um modelo específico, por exemplo, um carro tem um motor de ferro fundido de 1 litro produzindo 70 cv o outro é um alumínio cheio produzindo 64 cv , qual seria a melhor escolha? considerando que ambos custam o mesmo para o consumidor?

— Shobin P

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@ Anarach - Não sei se eu, nem ninguém, pode responder à pergunta, exceto você. Veja os outros fatores envolvidos nos motores, como a quilometragem do combustível. Descubra o que significa mais para você. É isso, ou peso, desempenho? Os blocos de ferro fundido geralmente duram mais que o alumínio, mas isso também depende de quem está fabricando o motor. É realmente uma porcaria.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Outro benefício do ferro fundido é que é mais fácil projetar. Quando trabalhei para um fornecedor de uma empresa de automóveis, teríamos alguns blocos de ferro fundido a cada ano para simplificar "estragamos alguma coisa?" testes e um monte de blocos de alumínio para "o que deu errado desta vez?" teste.

— Mark

Uma coisa que eu acrescentaria: os blocos de alumínio podem torcer sob uso intenso, o que pode levar a um maior consumo de óleo que um bloco equivalente de ferro fundido. Meu pai Alfa Romeo 155 2.0 Twinspark era conhecido por usar até meio litro de óleo em uma única unidade MUITO entusiasta de 80 km, enquanto minha Lancia Dedra 2.0 SE (o mesmo carro básico, mas com um motor Fiat / Lancia Twincam) não sofria de em qualquer lugar próximo desse nível de consumo de petróleo.

— 23816 Steve

@SteveMatthews - Eu acho que isso teria mais a ver com design do que com flexão. O alumínio é bastante rígido. Tão rígida, de fato, torna os risers mais fáceis do que o ferro fundido. Não estou dizendo o que você está errado, apenas dizendo que pode haver muito mais envolvimento aqui do que apenas o que o bloco é feito.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Em termos de propriedades do material, uma fundição de alumínio tende a ser mais leve para resistência equivalente e deve ser mais fácil de esfriar.

Muitas das desvantagens do alumínio se resumem a questões de fabricação. As peças fundidas de alumínio são potencialmente propensas a defeitos e, embora o alumínio seja macio, não é tão fácil de usinar quanto o ferro fundido, especialmente para os tipos de tolerâncias necessárias para um motor. Da mesma forma, sua suavidade significa que todas as superfícies dos rolamentos precisam ser formadas com insertos (as camisas do cilindro já foram mencionadas em outra resposta), em vez de serem usinadas a partir da fundição. Pela mesma razão, superfícies de contato como cabeças de cilindro e conexões do manifold são mais propensas a danos durante a montagem e manutenção e o mesmo se aplica a roscas que são propensas a decapagem e apreensão.

Em comparação, o ferro fundido tem a propriedade específica de criar superfícies endurecidas em uma fundição, colocando placas de resfriamento no molde para criar superfícies de rolamento resistentes ao desgaste. O ferro fundido também possui excelente estabilidade dimensional e boas propriedades de absorção de vibração.

Embora pensemos no alumínio como 'não enferrujando', a corrosão pode realmente ser um grande problema em blocos de alumínio. Uma razão para isso é que o contato entre o alumínio e o aço pode causar corrosão galvânica, o que é um problema particular quando você tem coisas como camisas de cilindro e pernos que precisam ser feitos de aço.

— Chris Johns
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Do ponto de vista prático,

Meu VW GTI 04 tem um bloco de alumínio e turbo, e uma coisa a ter em mente é que o alumínio é mais macio que o ferro fundido e é mais fácil de descascar ou arranhar. Tenho experiência em primeira mão, descascando os buracos dos prisioneiros que entram no turbo até o tubo de descarga. Vezes que você desejou que fosse de ferro fundido. Também imagino que seria mais suscetível a problemas de compressão devido à quebra mais rápida do que o ferro fundido.

Apenas meus pontos de vista.

Além disso, o peso extra na frente do veículo na Nova Inglaterra é provavelmente mais um benefício, pois deve ajudar na tração na estrada em condições escorregadias.

— Devin Gleason Lambert
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Na verdade, seu GTI tinha um bloco de ferro fundido cinza. A cabeça onde o turbo / coletor é anexado é AL.

— draksia

Oh uau, eu sempre pensei que era de alumínio. De qualquer forma, ainda acredito que minha resposta ainda esteja de pé.

— Devin Gleason Lambert,

Em condições escorregadias, você deseja mais peso nas rodas traseiras, e não na roda dianteira (onde o motor geralmente está).

— Dmitry Grigoryev

Se for um veículo com tração traseira, sim. se for um veículo com tração dianteira, coloque o peso na frente. Por isso, caminhões com tração nas duas rodas colocariam sacos de areia nas costas para ajudar na tração no inverno.

— Devin Gleason Lambert

Você está falando de caminhões sem abs?

— Dan Z

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Também existe ferro de grafite compactado; os veículos usam essa nova alternativa desde 2004. Permite que as moléculas formem uma matriz mais densa após o resfriamento, o que fornece os benefícios do ferro (muito mais duradouro) e os benefícios do alumínio (muito mais leve.)

— Jerome Wiley Segovia
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Bem-vindo ao Mechanics.SE! Embora eu concorde com sua avaliação, não tenho certeza de como isso realmente responde à questão do alumínio v ferro fundido?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Isso ajuda a fornecer contexto e talvez informar ao pôster que há informações adicionais que eles podem não ter ao fazer sua pergunta original. Como perguntar sobre a cisão democrata-republicana no Senado. E então alguém postou, dizendo "bem, você pode não saber disso, mas na verdade existem dois senadores registrados como Independentes".

— Jerome Wiley Segovia

Eu entendo de onde você está vindo. Lembre-se, porém, que o Stack Exchange trata de responder à pergunta do OP. Como o OP não está perguntando sobre alternativas ao alumínio ou ferro fundido, sua resposta não tem um lugar aqui ... não é pertinente para a cadeia de respostas. Perceba que não estou te perseguindo por causa de sua resposta, só estou tentando ajudá-lo a entender como o Stack Exchange funciona. Consulte a Central de Ajuda para obter mais informações sobre como responder a perguntas.

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Os motores de alumínio também têm melhor transferência de calor, o que pode reduzir os pontos quentes do motor e a tendência a bater.

Quando o limite de potência é a batida do motor, o que geralmente acontece, os motores de alumínio com as mesmas especificações / dimensões seriam mais resistentes a batidas e tendem a ser capazes de obter mais potência. Por exemplo, com mais resistência à batida, uma coisa comumente feita é aumentar o avanço da compressão / reforço / ignição para aumentar a potência do motor.

Se todas as configurações do motor permanecerem as mesmas, como quando o ajuste do motor não for ajustado para a mudança de materiais, o ferro fundido provavelmente aumentaria uma pequena quantidade de potência. Isso acontece porque a câmara de combustão de ferro fundido rouba menos calor durante o evento de combustão e mais calor seria conservado para o trabalho real.

Um bloco de motor de ferro fundido mais forte seria uma vantagem em algumas circunstâncias especiais em que o motor é limitado pela resistência da peça em vez de à batida, como um motor de metanol de indução forçada de baixa compressão com grandes quantidades de reforço e nitroso.

— Netduke
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Você pode qualificar melhor o seu segundo parágrafo? Parece que você está dizendo que um bloco de alumínio é capaz de gerar mais energia que um bloco de ferro?

— Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2

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Eu diria que isso é bastante impreciso, as cabeças dos cilindros AL definitivamente reduzem a probabilidade de um ponto quente em comparação com o ferro fundido, mas no bloco isso não deve realmente fazer diferença, quase todo o bloco é coberto pelo pistão quando ele chega ao a parte quente. Além disso, a AL, em sua maioria, possui revestimentos de ferro fundido.

— draksia

Obviamente, misturar componentes de motor de alumínio e ferro fundido teria resultados diferentes. Não estou comparando apenas o bloco do motor ou os componentes individuais aqui ... por motor de alumínio, quero dizer cabeça e bloco de alumínio, e por motor de ferro fundido, estou assumindo que isso significa cabeças e bloco de ferro.

— Netduke

@draksia: Parece que a maioria dos fabricantes alemães estão se movendo para motores de forro-less usando Alusil . Não sei por que mais fabricantes não estão se juntando a essa parte, parece que seria muito mais simples do que pressionar os revestimentos.

— TMN

Historicamente, houve muitos problemas com os revestimentos nikasil ou alusil. Geralmente, eles também não são substituíveis.

— draksia

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Como já mencionado anteriormente: o alumínio é mais leve (sg 2,5 em vez de 7,8 kg / l) tem melhor condutividade térmica, mas é mais caro para produzir, mas mais barato para reciclar. O alumínio fundido pode ser reparado por soldagem, mesmo exemplos de saídas de motores fundidos e soldados. (O Rover Metro amputou os motores V8 a V6 para comícios nos anos 80) O ferro fundido normal (ferro fundido cinza lamelar) é mais barato, mais fácil de fundir, possui propriedades mecânicas mais baixas e melhores capacidades de amortecimento de vibrações. É difícil reparar o ferro fundido por soldagem. O ferro fundido nodular é muito mais forte, mas possui uma capacidade de amortecimento mecânico muito menor para vibrações. (bunda ainda sobre alumínio fundido). Ao longo dos anos, a mudança foi feita de todos os motores de ferro fundido cinza (com pistões de ferro fundido iguais) (capacidade total do cilindro de 40HP / litro) para blocos de cilindros de ferro fundido com cabeças de alumínio (50-60 HP / L, para todos os motores de alumínio (bloco de cilindros e cabeçote) até 80 HP / L (motores atmosféricos) Atualmente, existe uma tendência a mudar para ferro fundido nodular devido a custos e conforto) Em carros de alto desempenho, motores de alumínio (até 140 HP / l atmosférica) ainda são os favoritos, devido à economia de peso e capacidade de refrigeração, tornando os custos menos relevantes. Atenciosamente, Jurgen Prinsen, engenheiro metalúrgico e de soldagem, Petrolhead e proprietário de vários carros italianos (Alfa Romeo (boxers, 4 motores Nord retos e motores V6 Busso) e Ferrari 456 (motor 5.5L V12 116B) devido à economia de peso e capacidade de refrigeração, tornando os custos menos relevantes. Atenciosamente, Jurgen Prinsen, engenheiro metalúrgico e de soldagem, Petrolhead e proprietário de vários carros italianos (Alfa Romeo (boxers, 4 motores Nord retos e motores V6 Busso) e Ferrari 456 (motor 5.5L V12 116B) devido à economia de peso e capacidade de refrigeração, tornando os custos menos relevantes. Atenciosamente, Jurgen Prinsen, engenheiro metalúrgico e de soldagem, Petrolhead e proprietário de vários carros italianos (Alfa Romeo (boxers, 4 motores Nord retos e motores V6 Busso) e Ferrari 456 (motor 5.5L V12 116B)

— Jurgen Prinsen
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Do ponto de vista da capacidade de aquecimento, os motores de ferro fundido levarão mais tempo para aquecer, mas também mais tempo para esfriar. Digamos que você pare o motor após a unidade e o ligue novamente em algumas horas, o bloco de ferro fundido será muito mais quente que o da liga e, se você fizer isso várias vezes, terá muito menos aquecimento / resfriamento ciclos, o que é melhor para a vida útil do motor. Esse é um dos fatores que contribuem para a longevidade do motor em ferro fundido em comparação com os motores de alumínio semelhantes.

— oryades
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