Translate

vrijdag 20 januari 2012

Zuigers (2) - Materialen


Over het algemeen wordt er niet zoveel nagedacht over de zuigers. Eerlijk gezegd is dat ook niemand te verwijten omdat er in de meeste gevallen ook geen aanleiding voor is.
Alleen wanneer de motor wordt gereviseerd wordt de keuze van de juiste zuiger ineens belangrijk.

Gesmede- en Gegoten Zuigers
Het overgrote deel van alle zuigers wordt gegoten. Meer specifiek is de gebruikte methode "Press Cast". Dit betekent dat het gesmolten aluminium/Silicium onder druk in een mal wordt geperst.
Een gesmede zuiger wordt gemaakt uit een stuk billet aluminium dat onder zeer grote druk/hitte tot een ruwe zuiger wordt geperst. Uiteraard is het een stuk ingewikkelder maar u heeft nu een indruk van de verschillende productie methoden.

Gieten en Smeden geeft twee verschillende soorten zuigers. De mal van een gesmede zuiger moet makkelijk te verwijderen zijn en geeft dus een vrij simpel basisontwerp. Een gegoten zuiger kan daarentegen een meer complexe vorm hebben en lichter van gewicht zijn.

Gebruikte materialen voor gegoten zuigers
Ongeacht de applicatie van de zuiger zijn ze allemaal gemaakt van, in basis, aluminium en Silicium. De hoeveelheid Silicium die gebruikt wordt is van grote mate van invloed op de slijtvastheid van de zuiger. Silicium beïnvloed bovendien de uitzettingscoëfficiënt en de hardheid van het materiaal. Naast deze twee hoofdbestanddelen bevat een zuiger ook Koper, Nikkel, Mangaan en Magnesium die allemaal in meerdere of mindere mate de eigenschappen beinvloeden.


Hypoeutectisch, Hypereutectisch en Eutectisch
Deze termen beschrijven hoofdzakelijk het percentage Silicium dat in het Aluminium is verwerkt. Hypoeutectische zuigers bevatten tot 10% Silicium. Deze legering wordt nog maar zeer zelden gebruikt.
De meest voorkomende legering is Eutectisch. Dit betekent een Silicium bestanddeel van circa 12.5% en is gelijk aan de maximum hoeveelheid die nog door het Aluminium kan worden opgenomen.
Hypereutectische zuigers zijn bijna identiek maar bevatten meer Silicium, tussen 16-18%. Dit houdt in dat er een bepaalde hoveelheid onopgelost silicium "tussen" het aluminium bevindt. Dit type zuigers is zeer vormvast en goed bestand tegen slijtage.
Vanwege de vormvastheid kan volstaan worden met een kleinere zuigerspeling en dus een rustig lopende motor.

De belangrijkste reden om meer Silicium te gebruiken is om:
- de slijtage aan de ringgroeven te verminderen/voorkomen
- Kleinere "ringlands" te gebruiken
...en dus het totale gewicht van de zuiger omlaag te brengen.

Hypereutectische zuigers zijn NIET sterker dan de conventionele Eutectische zuigers. Indien er een sterkere zuiger nodig is die bovendien bestand moet zijn tegen hogere temperaturen dan zal er voor een Eutectische zuiger gekozen worden met een hogere concentratie van Koper en Nikkel.


Gegoten of Gesmede zuigers
Wanneer is het nodig om gegoten zuigers te vervangen door gesmede exemplaren. Het enige echte nadeel van een gegoten zuiger is dat deze sneller kan breken/kapot gaan.
Het grote voordeel van gesmede zuigers is dat ze beter bestand zijn tegen detonatie (langer heel blijven). In motoren met een hoog vermogen kan een gesmede zuiger meer betrouwbaarheid geven. Een vuistregel is dat bij een vermogen van meer dan 80pk per liter motorinhoud het aan te raden is om over te stappen naar gesmede zuigers.