了解機車的心臟-汽缸材質與種類介紹

2014/09/25 10:38

發文日期:2014/09/22



機車的動力來源就是在於引擎,而你知道汽缸是怎樣製作出來的嗎?汽缸類型&材質又分為哪幾個種類?就讓本篇來初步解說一下。

汽缸製作方式
本次到了工廠參訪由於工廠生產線安排,將介紹兩種製造氣缸的方式。首先看到第一種製造方式為重力壓鑄法。


我們在旁邊看到目前做汽缸最主要的原料“鋁錠”。(是不是看起來很樣古代的銀兩放大版啊XD)


在前一晚將鋁錠投入熔解保溫爐中,慢慢的將溫度提升至700度左右。


在隔天施工時看到鋁錠已經成功變為液體狀態,以便於倒入模具中澆鑄。


鋁合金汽缸製作大多使用重力鑄造法的方式。此法係利用模型中金屬(熔液)的重量來成型,並不使用其他的壓力來加壓。


鑄件取出後稍待冷卻一下,就可以完成一顆汽缸的毛胚。



後續的天柱孔位&汽缸壁內側還要靠後續加工來修飾。


使用重力鑄造法的優缺點:
優點:模具可以重複使用、良好的表面粗糙度、良好的尺寸精度。缺點:模具成本高、只能使用低熔點的熔融金屬進行鑄造、材料溫度太高模具壽命縮短。當天看到另外一種方式為殼膜鑄造法,同樣因為產線因素本次先介紹殼模製造方式。


殼模的母模為金屬模具,首先要將金屬模具加溫到大約250度。


將乾砂粉與酚樹脂混合,填入金屬模內。



稍待定型後將多餘粉料倒出。



等待殼模定型方可取出。



將兩副殼模以黏著劑接合後,在上方以重物施壓加速粘合



然後就出現了一組微焦的吐司汽缸殼模


使用殼模鑄造法優缺點:
優點: 公差低、清理成本低、表面光滑、用砂量少、易於自動化。缺點: 母模需使用金屬模、要持續加熱保溫及製造成本高。

基本加工與品質檢測方式


再開好孔位&外觀都修飾好的汽缸,我們會先做一道氣缸內部切削程序。


做好後可以看到汽缸內壁變得較平滑光亮,緊接著下一步開始進行圓筒度的檢測。

圓柱度是指任一垂直截面最大尺寸與最小尺寸差為圓柱度,圓柱度誤差包含了軸剖面和橫剖面兩個方面的誤差。
圓柱度的公差帶是兩同軸圓柱面間的區域,該兩同軸圓柱面間的徑向距離即為公差值。


首先我們先將“缸徑規”檢測頭換成適合的尺寸。



其他大小的尺寸都有做出清楚標示。



每個尺寸的汽缸都會有一塊特別訂製的校正塊,每一次品管量測時都需要校正歸零。


本次檢測是以東西向兩點+上中下三點,總共六點的方式來檢測。而針對不同的活塞&活塞環的搭配,每款汽缸的公差值也不盡相同。

常見汽缸材質&特性介紹


首先看到鑄鐵汽缸。

汽缸本體是全部以鑄鐵製成的產品,主要在早期二行程車款中最常見。不過鑄鐵與鋁合金的比重為0.00721:0.00257 (kg/cm3),同樣的體積之下鋁合金比鑄鐵輕上許多。目前國內較著名的鑄鐵汽缸就是三陽野狼所使用的史蒂田鐵氣缸,鑄鐵汽缸還是有其優異的地方,有著極佳的剛性表現,高耐熱、硬度高不易變形等優點。不過鑄鐵在導熱性部分的表現較鋁合金材質差,因此在相同工作溫度中鑄鐵的溫度也會比較高。



鑄鐵缸套鋁製汽缸算是目前最常見的汽缸產品。為何要以鋁合金來包覆鑄鐵缸套呢?因為鋁合金有著優異的導熱性,以便於將鑄鐵缸套所發出的熱傳導出去。



圖片中為鑄鐵缸套。



結合鑄鐵缸套其高耐熱、硬度高等特性的鋁質汽缸,克服了本身鋁材不耐磨的缺點目前此種汽缸被廣泛運用在市售車款&改裝品上。


鋁合金陶瓷汽缸


此汽缸可說是在目前汽缸中條件最優異的產品,市售單價也相對較高。

陶瓷汽缸是以全鋁合金汽缸為主體,經過各項必要加工之後,在進行電鍍陶瓷的作業。其電鍍層雖然薄薄一層,硬度卻非常高,並有著低摩擦係數、耐摩性以及抗高溫等優點,也因為電鍍層相當薄,因此有著極佳的熱傳導表現,所以在散熱方面陶瓷汽缸有著壓倒性表現。

而與純鋁質氣缸部分差異是因為材質特性表現與加工法所產生出,電鍍陶瓷部分硬度表現高於鑄鐵硬度,且有著更低的磨擦係數對於活塞做動負擔可以降低不少。


鋁製開放式水道水冷汽缸


目前使用車款有SMAX 155原廠採用開放式水道設計,由於汽缸頂部沒有任何支撐,一般認為跟封閉式水道相較之下,強度略嫌不足,在原廠設定值下開放式水道能夠維持正常使用是沒有問題的。但若經過加工加大當缸內壓力超過原廠設計的界限時汽缸有可能移位甚至破裂。那優點則是冷卻水在流通過汽缸床時較無阻礙冷卻效果佳。

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鋁製封閉式水道水冷汽缸


封閉式水道並不是把水道完全封閉的意思,將原有開放式水道之間填入鋁條以多點強化汽缸中心強度。其水冷散熱效果並不會與開放式的相差太多,適用於大排氣水冷車輛&改裝氣缸使用。



其水冷效果不會差太多的緣故就是,汽缸的上下墊片是有限制進出水口的孔位的。畢竟水冷還是要有良好的循環帶走廢熱才有用,但如果墊片使用過後老舊破掉了??那就是會變成“沖墊片”的情況機油會變成焦糖牛奶色的情況。如有此情況產生建議查詢一下水冷路線&墊片狀況。

訓車養缸小訣竅



有很多人有疑問按照是按照以往的平順訓缸方式好,還是直接暴力訓缸的方式好。

我們可以看到以現有材料&製成的汽缸,不管是鑄鐵缸套鋁質氣缸&陶瓷鋁質氣缸。汽缸內壁強度已經比早期強化上許多更加的耐磨,但是新的氣缸在缸壁上並沒有油膜形成,廠商建議在初期建議順順騎車避免轉速上起伏太大造成油膜附著不均勻。等待300~500公里後再解開封印也不遲啊!!!騎車是舒服且自由的。千萬不要輸在起跑點啊~~~~~

緊急參戰缸頭番外篇


廠商特別拿出水冷的氣缸頭讓我開開眼界,但是你是否發現有些不一樣呢???



原來是有切片啊!!!!超像中華一番的!!!!!



切片的用意在於大體積鑄造件,有時候會因為空氣未完全排出而造成砂孔產生。



切片之後就可以看到每一層的結構是否完整,像圖中天柱旁邊就有砂孔產生。受熱&機械震動影響就了就有可能從這邊產生裂痕等破壞。


而最底層進氣道中間也有出現砂孔,對於每一批氣缸頭&汽缸生產時。針對環境天氣與澆鑄方式做改變,不斷的測試找出最穩定的生產數據。這樣對於廠商是最費心的做法,但是對於消費者是最安心的保障。

本文章感謝 EPK汽缸 協力拍攝
各大資料參考

http://www.taiwan921.lib.ntu.edu.tw/mypdf/mf05.pdf
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B1%BD%E7%BC%B8%E6%9C%AC%E9%AB%94
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B8%E4%B9%85%E6%A8%A1%E9%91%84%E9%80%A0%E6%B3%95
http://www.twwiki.com/wiki/%E5%9C%93%E6%9F%B1%E5%BA%A6

本圖文來自小老婆汽機車資訊網:小老婆汽機車俱樂部
作者:阿冰
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