Fournisseur premium de culasses et pièces automobiles en aluminium – Fabrication sur mesure

Aujourd'hui, l'aluminium est l'un des métaux les plus couramment utilisés dans de nombreuses industries, y compris l'automobile et l'aéronautique, et est souvent utilisé car il est léger. En fait, en 1903, les frères Wright ont utilisé un bloc moteur en aluminium dans le Wright Flyer pour cette raison précise. À cette époque, la fonte était le composant le plus largement utilisé pour les blocs moteurs — l'aluminium était rarement utilisé.

Cependant, dans les années 1960, de strictes réglementations environnementales pour réduire les émissions de carbone et la consommation de carburant ont fait pencher la balance en faveur de l'aluminium. Parce qu'il est plus léger que la fonte, les moteurs en aluminium brûlent moins de carburant et ont des émissions de carbone plus faibles. Maintenant, les moteurs en aluminium, particulièrement les culasses en aluminium sur mesure, dominent le marché.

Dans cet article, nous discutons des avantages des culasses en aluminium sur mesure et des avantages de l'aluminium comme matériau principal pour d'autres pièces utilisées dans les automobiles.

Avantages des culasses en aluminium sur mesure

Les alliages d'aluminium sont les mieux adaptés pour les culasses de moteur hautement sollicitées en raison de leur faible densité et de leur excellente conductivité thermique dans la plage de température critique de 250–300 °C (482–572 °F). Cette combinaison permet aux culasses en aluminium de libérer la chaleur générée par la combustion plus rapidement que leurs homologues en fonte.

L'aluminium peut également être bénéfique lorsqu'il est utilisé dans les composants du pont de soupape et de la chemise d'eau d'une culasse. Un pont de soupape permet à un seul culbuteur d'actionner plusieurs soupapes, tandis que les chemises d'eau sont des enveloppes remplies d'eau entourant les dispositifs du moteur nécessitant un refroidissement. Le pont de soupape subit une température extrême de plus de 300 °C (572 °F) en pleine charge et a tendance à se contracter quand le moteur refroidit, menant à une fatigue de bas cycle (LCF). Pendant ce temps, le côté chemise d'eau de la culasse est exposé à une fatigue de haut cycle (HCF) quand il traverse des millions de cycles de combustion. En résultat, la culasse développe des fissures autour de la chemise d'eau. Cette fissure peut mener à une défaillance complète de la pièce.

L'aluminium tend à résoudre ces deux problèmes avec aisance. Sa résistance à haute température offre une excellente résistance LCF, et il montre d'excellentes performances de fluage face aux fissures dans la zone du pont de soupape. Cependant, la résistance HCF de l'aluminium repose uniquement sur la microstructure, la porosité et la qualité de surface de l'aluminium utilisé.

L'aluminium a une bonne conductivité thermique de 204 W/(m·K) comparée à 29 W/(m·K) pour l'acier, c'est pourquoi les culasses en aluminium contribuent à une longue durée de vie du moteur. Les culasses absorbent la chaleur du moteur et de l'huile pendant les cycles de combustion et aident votre moteur à refroidir avec un radiateur efficace en action.

Quelques-uns des moteurs diesel turbo de voitures de tourisme les plus populaires avec l'aluminium utilisé comme matériau de culasse et de bloc incluent :

• BMW 2.0 turbo diesel
• Honda 2.2 i-CDTi
• Volkswagen 2.5 TDI
• Mazda 1.5 Skyactiv diesel
• Dodge 426 Hemi

Le nouveau moteur V-8 426 Hemi en aluminium délivre 590 chevaux et est 45 kg (100 livres) plus léger que les modèles 392 en fonte.

À cet égard, les culasses faites d'alliages d'aluminium A356, 319 et A357 atteignent une résistance au fluage plus élevée et une fatigue mécanique réduite grâce à l'ajout de formateurs de dispersoïdes. Ces alliages reçoivent un traitement thermique T4, T5, T6 ou T7 pour atteindre une résistance à la traction plus élevée.

Cependant, l'aluminium 6061 est encore plus résistant, avec une résistance à la traction d'au moins 290 MPa (42 000 psi). Il n'est utilisé que pour les blocs moteurs de plus haut niveau utilisés dans les sports mécaniques extrêmes.

Aluminium pour d'autres applications automobiles

L'aluminium n'est pas seulement utilisé dans les culasses sur mesure — il a aussi des avantages pour d'autres applications automobiles, comme dans la gestion des chocs, les rotors à cage d'écureuil et les appareils électriques, comme décrit ci-dessous.

Applications structurales

Outre les culasses en aluminium sur mesure, l'industrie automobile considère les alliages d'aluminium pour les applications à haute limite d'élasticité et la gestion des chocs. Les alliages d'aluminium moulés sous vide haute pression (HPVDC) offrent la flexibilité de conception de moulage pour produire des structures fines et légères avec moins d'étapes d'assemblage.

Applications structurales courantes de l'aluminium incluent :

• Tours de choc.
• Plaques de pare-chocs.
• Cadres spatiaux.
• Amortisseurs de vibration.
• Berceaux moteur.
• Boîtes de couple.

Ces structures se classent haut sur les paramètres de performance de résistance aux chocs tout en exhibant une excellente résistance à la corrosion sans revêtement secondaire.

Rotors à cage d'écureuil

En raison de leur haute conductivité électrique et résistance au fluage, les alliages d'aluminium sont préférés pour concevoir des rotors à cage d'écureuil dans les moteurs à induction à cage d'écureuil. Cependant, il est souvent difficile de trouver un équilibre entre conductivité et moulabilité avec les alliages d'aluminium. La pureté de l'aluminium est directement proportionnelle à sa conductivité électrique et indirectement proportionnelle à sa moulabilité.

Travailler avec un fournisseur local de métaux ayant une expertise métallurgique pour sourcer des alliages d'aluminium avec un contrôle de composition serré peut garantir une moulabilité maximale et une haute conductivité électrique à chaque niveau, vous permettant de créer des rotors en aluminium moulé qui pèsent 30 % de moins tout en offrant environ 60 % de la conductivité d'un équivalent en cuivre.

Appareils électriques

Les alliages d'aluminium de la série 6000, bien connus pour leur haute conductivité et résistance au fluage, sont utilisés pour la fabrication de câbles conducteurs. Bien que ces câbles soient souvent produits en cuivre, l'aluminium est une meilleure option en raison de son rapport poids/performance réduit. Il est même possible de tirer des fils jusqu'à 0,2 mm de diamètre avec certaines formulations d'alliage spécifiques.

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