Günümüzde modern alüminyumdan yapılan motor supap kapakları tipik olarak havacılık sınıfı 6061-T6 alaşımını kullanır. Bu parçalar yaklaşık 0,1 mm toleransına kadar CNC makinelerinde hassas şekilde işlenir ve bu da duvar kalınlığının boyunca tutarlı olmasını sağlar. Belirli bölgelerde zayıf noktalar bırakan geleneksel döküm yöntemlerinin aksine, bu yaklaşım sorunlu bölgeleri tamamen ortadan kaldırır. İlginç olan, bu parçaların plastik alternatiflere kıyasla aslında ne kadar daha güçlü olduğudur. Geçen yıl yapılan bazı raporlara göre, birim ağırlık başına yaklaşık üç kat daha fazla mukavemet gösterirler. Ayrıca basınç direncini de göz ardı etmeyelim. Dövme (billet) yöntemle üretilen kapaklar 20.000 psi'yi aşan basınca dayanabilir ve bu özellikle normal motor çalışması sırasında yanal kuvvetlerin önemli bir sorun haline geldiği değişken supap zamanlamalı sistemlerde oldukça önemlidir.
Alüminyum, plastikten yaklaşık 15 kat daha hızlı ısıyı dağıtır ve bu da yaklaşık 40 derece Celsius ile 150 derece Celsius arasında birçok kez ısınma ve soğuma döngüsünden sonra bile sıcaklığın sabit kalmasına yardımcı olur. Geçen yıl Thermal Management Journal'da yayımlanan bir araştırmaya göre, alüminyumun turbo şarjlı motorlarda kapak olarak kullanıldığında, plastik parçalara kıyasla contaların aşınmasını yaklaşık üçte ik kadar azalttığı görülmüştür. Bunun nedeni? Alüminyumun termal genleşme oranı yaklaşık 23 mikrometre/metreküp/derece Celsius'tur ve bu değer standart alüminyum motor bloklarıyla oldukça uyumludur. Bu da özellikle soğuk havalarda motor ilk çalıştırıldığında kapağın çarpılmasına karşı çok daha az eğilim göstermesini sağlar; bu durum plastik bileşenlerde sıkça sorun yaratır.
| Mülk | Alüminyum | Dökme Demir | Plastik |
|---|---|---|---|
| Eğilme dayanımı | 275 MPa | 150 MPa | 85 MPa |
| Arızaya Kadar Termal Döngüler | 1,000,000+ | 500,000 | 100,000 |
| Çatlak Yayılma Hızı | 0.002 mm/döngü | 0.005 mm/döngü | 0.15 mm/döngü |
Olarak Thermal Management Journal'da belgelenmiştir Uluslararası Otomotiv Mühendisliği Dergisi (2023), alüminyum, doğrudan enjeksiyonlu motorlara özgü yüksek titreşimli ortamlarda üstün performans gösterir. Plastik kapaklar termal çevrim altında 2-3 yıl içinde gevrek hâle gelirken, alüminyum sekiz yıllık kullanımın ardından darbe direncinin %95'ini korur.
BMW B58 motorları ve Ford EcoBoost modelleri için alüminyum supap kapakları, plastik muadillerine göre ısıyı çok daha iyi tolere eder. 150 bin mil boyunca sürülme testleri, bu parçalarda yaklaşık %40 daha az termal stres yaşandığını göstermiştir. 2023 yılında yayımlanan En İyi Performanslı Motor Raporu'ndaki bulgulara göre, CNC ile işlenmiş alüminyum parçalar kullanıldığında yağ sızıntılarında da dramatik bir düşüş olmuştur. Yüzeylerin genel olarak daha iyi sızdırmazlık sağlaması bunun nedenidir. Ayrıca gürültü azaltma açısından da unutulmamalıdır. Bu metal kapaklar, 400 ila 600 hertz arasındaki rahatsız edici yüksek frekanslı titreşimleri, preslenmiş çelik versiyonlara kıyasla yaklaşık 18 desibel kadar azaltır. Bu da ileride oluşabilecek sorunların azalması ve aracın iç kısmında duyulabilen ses seviyesinin belirgin şekilde düşmesi anlamına gelir.
Motorlar ağır çalışırken motor bölmesi içindeki sıcaklıklar 250 Fahrenheit'ı (yaklaşık 121 Santigrat) aşabilir. Bu tür sıcaklıklar bileşenler üzerinde ciddi stres yaratır ve bu nedenle ısı yönetimi hayati önem taşır. Alüminyum supap kapakları, diğer malzemelere göre ısıyı çok daha hızlı taşıdıkları için bu sorunu çözmeye yardımcı olur. Yapılan testler, bu kapakların tipik olarak gördüklerimizin aksine kaput altındaki sıcaklıkları yaklaşık %15 ila %20 arasında düşürdüğünü göstermektedir. 2022 yılında SAE International tarafından yayınlanan ve kaput altında ısı birikiminin nasıl arttığını inceleyen araştırmaya göre, alüminyum kapaklara geçiş, ateşleme bobinleri etrafındaki ısı birikimini yaklaşık %23 oranında azaltmaktadır. Bu durum, araçlar trafikte sıkışıp sürekli dur-kalk yaptığında büyük fark yaratır. Alüminyumun bu kadar iyi performans göstermesinin nedeni, atomik yapısına dayanır. Basitçe ifade etmek gerekirse, alüminyum plastikten yaklaşık üç kat daha hızlı ısı atar ve bu yüzden birçok üretici tasarımına bu malzemeyi entegre etmeye başlamıştır.
Alüminyum, yaklaşık 205 watt/metrekelvin değerinde ısı iletir ve bu değer, yalnızca 0,2 ila 0,4 W/mK arasında değerler üretebilen naylon bazlı plastiklere kıyasla on katından fazla üstündür. Türbo şarjlı motorlarda plastik parçalar sıcaklık yaklaşık 300 Fahrenheit (yaklaşık 149 Santigrat) düzeyine ulaştığında bozulmaya başlar. Ancak alüminyum çok yüksek sıcaklıklara kadar (yaklaşık 600 F veya yaklaşık 316 C'ye kadar) şekil değiştirmeden kalır. Alüminyumun kolayca deforme olmaması, çalışma sırasında yağ sızıntılarının azalmasına neden olur ve buharlaşma etkisinden kaynaklanan sorunlar olmadan buji düzgün çalışır.
Alüminyum supap kapakları, ateşleme bobinleri ve yakıt enjektörleri gibi önemli parçaların çok hızlı aşınmasını önlemek için ısıyı bir noktada birikmesine engel olur. Termal analizlerle performans motorlarını incelediğimizde, diğer malzemelere kıyasla yağ sıcaklıklarında yaklaşık 18 Fahrenheit düşüş gözlemlenmiştir. Bu, motordaki sürtünme kaybının yaklaşık %4 daha az olmasına karşılık gelir. Daha iyi sıcaklık yönetimi, yakıtın daha temiz yanmasına olanak tanır ve böylece tüm sistem daha verimli çalışır. Ayrıca katalitik konvertörler gibi egzoz kontrol bileşenlerinin maruz kaldığı baskı da azalır çünkü motorun altında fazla ısınma olduğunda bu parçalar aşırı stres altına girer.
Alüminyum supap kapakları, plastik alternatiflere göre çok daha sert montaj yüzeyleri sunar ve bileşenlerdeki eğilmeyi yaklaşık %60 oranında azaltır. Bu, motor çalışırken supap mekanizmasının stabil kalmasında gerçek bir fark yaratır. Artan rijitlik, özellikle modern doğrudan enjeksiyonlu motorlarda doğru supap zamanlamasını elde etmek açısından çok önemli olan kam mili hizalamasının korunmasına yardımcı olur. İlginç olan, bu kapakların aynı zamanda yeni nesil ateşleme sistemlerini desteklerken titreşimleri de sönümlemesidir. Performans motorlarında yapılan gerçek testler, geleneksel çelik tasarımlara kıyasla gaz tepkimesinin yaklaşık %20 oranında arttığını göstermiştir ve bu da otomotiv mühendisleri arasında hem güvenilirlik hem de tepki hızı arayanlar arasında popüler bir tercih haline gelmesini sağlamıştır.
Sıkıcı yüksek frekanslı titreşimleri emme konusunda, testlere göre aslında yaklaşık %40 daha iyi bir performans sergileyen 6061-T6 alüminyum, preslenmiş çelikle karşılaştırıldığında oldukça etkileyici bir iş çıkarır. Bu özellikle turbo şarjlı motorlarda büyük fark yaratır çünkü çalışma sırasında iç basınç bazen 2.500 psi'yi aşabilecek kadar çok yükselebilir. Bunun gerçek dünya avantajı nedir? Sürücüler, kabin içinde dolaşan ses seviyesinin önemli ölçüde azaldığını fark eder. Testler, 1.000 ila 4.000 Hz aralığındaki frekanslarda en fazla 12 desibel azalma göstermiştir ve bu aralık, otoyolda sürüş yaparken çoğu kişinin can sıkıcı motor homurtusunu duyduğu frekans bandıdır. Peki bu, günlük sürüş için ne anlama gelir? Toplamda belirgin şekilde daha sessiz bir sürüş demektir ve bu da uzun yolculukların kulaklar için daha az stresli geçmesini sağlar.
Alüminyumun ağırlık oranına göre sağladığı mukavemet avantajı, motorların dakikada 8.000 devirin üzerinde döndüğü durumlarda plastiklerin yaklaşık 6.500 devir civarında bükülmesinden çok daha ilerisinde dayanıklı kapan kapaklarının kullanılmasını mümkün kılar. Bu metal kapaklar, motor bölmesinin Fahrenheit 300 derece gibi yüksek sıcaklıklara ulaştığı durumlarda bile doğru şekilde çalışmaya devam eder ve yoğun yarış koşullarında yağ sızdırmadan sağlam kalır. Ağırlık farkı da önemli bir etkendir. Alüminyum kapaklar, alternatiflere kıyasla her biri yaklaşık 1,8 ile 2,4 pound arasında ağırlık tasarrufu sağlar ve bu da motordaki dönen kütlede azalmaya neden olur. Özellikle spor otomobiller için bu, ileri yönlü harekete karşı direnç gösteren ağırlığın azalması anlamına gelir ve dolayısıyla daha iyi ivme performansı sağlar.
Telif Hakkı © 2025 Hangzhou Nansen Otomotiv Parçaları A.Ş. tarafından saklıdır. — Gizlilik Politikası
EN
