تكنولوجيا الشعيرات الجديدة تعزز الكفاءة في تصنيع السيارات

ما الذي يهيئ بهدوء حركة المكبسات وفتح الصمامات داخل المحرك، مثل موصل دقيق؟ الجواب يكمن في عمود العجلات.هذا العنصر البسيط على ما يبدو يتضمن هندسة معقدة وعلوم المواد، وتؤثر بشكل مباشر على طاقة السيارة وكفاءة الوقود.لقد بحث المهندسون منذ فترة طويلة عن مواد وتقنيات تصنيع جديدة لزيادة قوة عمود العجلات، مقاومة الارتداء، وخصائص خفيفة الوزن.

وباعتبارها المكون المركزي لسلسلة صمامات محرك الاحتراق الداخلي، فإن عمود الكام يتحكم بدقة في فتح الصمامات وإغلاقها لتسهيل دورة المحرك بأربع ضربات: استيعاب، ضغط،الاحتراقمن خلال عجلاتها الدورية، متزامنة مع البستنات والعمود المتحرك، فإنه يضمن توقيت الصمام الأمثل لأعلى أداء المحرك.يتم تحقيق هذا التزامن عادة عن طريق محركات التروس المباشرة، السلاسل، أو الأحزمة للحفاظ على الدقة الميكانيكية.

يجب أن تتوفق مواد العمود اللاصق بين القوة والمتانة. يتم صب أو صياغة العمود اللاصق التقليدي كقطع فردية باستخدام مواد مثل الحديد الأبيض أو الحديد المبرد أو الصلب المقلد.منذ الاتصال بين الكام والرفعات يتحمل ضغوط عالية خلال ضغط الصمام الربيع، تصلب السطح أمر بالغ الأهمية لمقاومة الارتداء.

في الآونة الأخيرة ، اكتسب عمود الكام المركب جاذبية. هذه تجمع الفصوص الكام الفردية على عمود فولاذي مجوف ، مما يحسن الوزن والأداء.غالبًا ما يتم إنتاج الفصوص عن طريق معدنية المسحوق باستخدام الصلب ذو السبائك المنخفضةفي بعض الأحيان معززة بالكروم أو الكربون لمقاومة الارتداء.

يظل الحديد المبرد، وخاصة المتغيرات عالية الكروم، هي المادة الأكثر استخدامًا في عمود الكام. تظهر أجزاءها صلابة عالية، في حين يحتفظ العمود بقوة وصلابة.عملية التصنيع تستفيد من خصائص الصلبة الفريدة للحديد: التبريد المسيطر يخلق سطحًا كربيديًا صلبًا على الفصوص لتحسين المتانة.

إنتاج عمود الكام الحديدي المبرد يتطلب تحكمًا دقيقًا في التبريد. خصائص صب الرمال العازلة تبطئ التبريد ، مما يسمح للكربون بتشكيل رقائق الجرافيت في العمود - مثالية لسطحات المحامل.للفص الصلبةويتم تسريع التبريد باستخدام الحديد المضمن في القالب. هذه تمتص الحرارة بسرعة، مما يعزز تشكيل الكربيد.مع منحدرات الصلابة (45 HRC في القمم مقابل25 HRC مركزيا) تعكس معدلات التبريد.

يواجه الإنتاج الضخم تحديات في القضاء على الجرافيت من أجل صلابة متساوية. يغير التطعيم عوامل مثل السيليكون الحديدي إلى الحديد المنصهر، مما يمنع البقع الناعمة غير المرغوب فيها.بدلاً من ذلك، إعادة الصهر يصلح الفصوص بعد الصب عن طريق مصادر الحرارة عالية الطاقة (على سبيل المثال ، لحام TIG) ، على الرغم من أن هذا يضيف التعقيد.

أحزمة التوقيت أو السلاسل أو العجلات المزامنة بين عمود الكام مع العمود المتحرك. ظهرت أحزمة المطاط في عام 1962 (Glas 1004) ، والتي تم استبدالها الآن بالكلوروبرين أو البولي يوريثان مع تعزيز الألياف الفولاذية / الزجاجية.تستخدم العجلات مواد من الصلب إلى سبائك الألومنيوم (eالسلاسل والعجلات الدوارة تستخدم الفولاذ المقاوم (C15، 16MnCr5) أو المقاوم (C45، 41Cr4).

تتميز أدوات الكمشافات أيضًا في مُعايِلات فراغ الفرامل ، حيث تقوم عجلات الدودة بتعديل زوايا "S-cam" دون تفكيكها. يقوم مُعايِل هيكسجنالي بتدوير عجلة الدودة للقضاء على الإفراط في الإفراج عن الطبل ،في حين أن غطاء القفل يمنع رد فعل عنيف.

سبائك الألومنيوم (Al-Si ، Al-Cu-Mg) تقلل من الوزن في المراوح والضخات والحاويات. تمكن معالجة المعادن بالمسحوق من قطع معقدة مثل دلائل ضاغط التيار المتردد.التيتانيوم (Ti-6Al-4V) يقدم قوة ومقاومة للتآكل للصمامات ومضخات الوقود، على الرغم من أن الحواجز التكلفية لا تزال قائمة.

تهيمن أدوات الألومنيوم المدعومة بالفولاذ على التطبيقات المزينة بالزيت (على سبيل المثال ، محامل عمود الكام). محامل الألومنيوم الصلبة ، التي كانت شائعة في محركات الديزل ، تخدم الآن أدوار محددة.تستخدم المحركات الألمانية محامل AlZn5Ni1Pb1Mg1Si1 للتوافق الحراري مع كتلة السبائك.

تحمل محامل المحركات (عمود الكركان، عمود الكام) الأحمال الديناميكية. معادلة رينولدز، التي يتم حلها عن طريق طريقة تحرك بوكر، تتوقع سمك فيلم الزيت والاحتكاك في البرمجيات التجارية.

هذا الحديد الرمادي المتخصص يعزز المناطق الحديدية البيضاء المحلية للصلابة. تساعد السبائك مثل الكروم على تعزيز الكربيدات ، في حين يضمن الموليبدينوم أن تكون نواة اللؤلؤة قابلة للتلاعب.العيوب مثل "الخطوط السوداء" تحت السطح (إدماج اللؤلؤ) تنشأ من اختلافات التبريد.