Motor em alumínio vs motor em ferro fundido

Já indicou a principal razão para os blocos de alumínio, que é a redução de peso. É o mesmo raciocínio que levou a Ford a produzir os seus camiões da série F com uma carroçaria de alumínio: a redução do peso equivale a uma melhor economia de combustível. A maioria dos fabricantes utilizam actualmente o alumínio em vários locais para reduzir o peso global do veículo. No que diz respeito à ferrugem, isto normalmente não é um problema nos blocos de ferro fundido, uma vez que a sua vida é passada sob cobertura. Só quando é deixado sentado nos elementos é que sofre este destino.

Uma vez que está a reduzir o peso na parte da frente do veículo, pode, na maioria dos casos, proporcionar também um melhor enviesamento de peso. Para os veículos que estão preocupados em centrar o peso do veículo (ou seja: Corvette), tirar 110 lbs da frente do carro (quando passaram para o motor LS1 e variantes) ajudou muito nesta transição (mover a transmissão para a traseira do carro também ajudou). Isto pode proporcionar uma melhor atitude em curva e ajudar com maneirismos de sobre/subdirecção.

Há três vantagens principais (que me ocorrem) para um bloco de ferro fundido sobre um de alumínio:

• Estabilidade Dimensional: O alumínio cresce mais durante o processo de aquecimento do que o ferro. Por conseguinte, devem ser tomadas precauções adicionais nos blocos de alumínio para contrariar esta condição e evitar problemas.
• Sem Forros Cilíndricos: Se você ever quiser reconstruir um bloco de alumínio onde as camisas de cilindro são torradas, estas devem ser substituídas. Esta é uma grande despesa de maquinação em comparação com ter de apenas perfurar os cilindros num bloco de ferro fundido.
  
• Custo: O ferro fundido é utilizado na indústria há muitos anos e é bastante fácil de produzir. O alumínio, por outro lado, custa muito mais para refinar a partir do minério de bauxite. Só nos materiais, o custo é maior. Depois, veja-se o custo das camisas de cilindro e dos processos de fundição especiais que devem ser empregues para que o bloco de alumínio esteja correcto e o custo seja ainda mais elevado. Há, no entanto, alguma compensação no processo de aquecimento (não é necessária tanta energia para fundir alumínio v. ferro fundido), e o alumínio é mais fácil de maquinar (menos desgaste na maquinaria/ferramentas v. ferro fundido).
  

Não tenho a certeza porque pensa que um determinado bloco de ferro fundido vai ser mais potente do que qualquer outro de alumínio? Tudo isto depende do motor que se está a ver e do que o fabricante fez no domínio do desempenho. Se estiver apenas a tentar comparar os dois, esta é uma decisão que terá de tomar por si próprio.

Em termos de propriedades do material, uma fundição de alumínio tenderá a ser mais leve para uma resistência equivalente e deverá ser mais fácil de arrefecer.

Muitas das desvantagens do alumínio resumem-se a questões de fabrico. As peças fundidas de alumínio são potencialmente propensas a defeitos e embora o alumínio seja macio, não é tão fácil de maquinar como o ferro fundido, especialmente no que diz respeito aos tipos de tolerâncias necessárias para um motor. Do mesmo modo, a sua maciez significa que quaisquer superfícies de suporte precisam de ser formadas com inserções (as camisas de cilindro já foram mencionadas noutra resposta) em vez de serem apenas maquinadas a partir da peça fundida. Pela mesma razão, superfícies de encaixe como cabeças de cilindros e conexões de colectores são mais propensas a danos durante a montagem e manutenção e o mesmo se aplica a roscas que são propensas a decapagem e gripagem.

Em comparação, o ferro fundido tem a propriedade particular de poder criar superfícies endurecidas numa peça fundida, colocando placas de arrefecimento no molde para criar superfícies de apoio resistentes ao desgaste. O ferro fundido tem também uma excelente estabilidade dimensional e boas propriedades de absorção de vibrações.

Embora pensemos no alumínio como sendo ‘não enferrujado’, a corrosão pode na realidade ser um grande problema nos blocos de alumínio. Uma razão para isto é que o contacto entre alumínio e aço pode causar corrosão galvânica, que é um problema particular quando se tem coisas como camisas de cilindro e pinos que têm de ser feitos de aço.

De um ponto de vista prático,

My 04 VW GTI tem um bloco de alumínio e turbo, e uma coisa a ter em mente: o alumínio é mais macio do que o ferro fundido e é mais fácil de tirar, ou cicatrizar. Tenho a experiência em primeira mão de fazer furos de tiras no turbo para o tubo inferior. Tempos em que se desejava que fosse ferro fundido. Também imagino que seria mais susceptível a problemas de compressão devido à quebra mais rápida do que o ferro fundido.

Apenas os meus pontos por baixo do capô.

Além disso, o peso extra à frente do veículo ouvido na Nova Inglaterra é provavelmente mais um benefício, uma vez que deveria ajudar com a tracção na estrada em condições escorregadias.

Há também ferro grafite compactado, os veículos têm vindo a utilizar esta nova alternativa desde 2004. Permite que as moléculas formem uma matriz mais densa no arrefecimento, o que proporciona os benefícios do ferro (muito mais duradouro), bem como os benefícios do alumínio (muito mais leve).

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

Quando o limite de potência é bater no motor, o que é frequentemente o caso, os motores de alumínio com as mesmas especificações/dimensões seriam mais resistentes a bater e tenderiam a ser capazes de mais potência. Por exemplo, com mais resistência a pancadas, uma coisa comumente feita é aumentar a compressão/bootamento/avanço de ignição para aumentar a potência de saída do motor.

Se todas as regulações do motor permanecerem as mesmas, como quando a afinação do motor não é ajustada para a mudança de materiais, o ferro fundido faria provavelmente uma pequena quantidade de mais potência. Isto acontece porque a câmara de combustão do ferro fundido rouba menos calor durante o evento de combustão, e mais calor seria conservado para o trabalho real.

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

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

Do ponto de vista da capacidade térmica, os motores de ferro fundido levarão mais tempo a aquecer, mas também mais tempo a arrefecer. Digamos que se pára o motor após a transmissão, e se o liga novamente dentro de algumas horas, o bloco de ferro fundido será muito mais quente do que o de liga leve, e se o fizer várias vezes, terá muito menos ciclos de aquecimento/arrefecimento, o que é melhor para o tempo de vida útil do motor. Este é um dos contribuintes da longevidade do motor em ferro fundido em comparação com motores de alumínio semelhantes.