PERFORMANCE DRIJFSTANGEN EN KRUKASSEN
De krukas en drijfstangen zetten de op-en-neer gaande kracht om in een roterende kracht.
Bij een performance motor zijn deze krachten veel groter, en is de kans op breuk ook groter. Daarom is het van cruciaal belang de juiste materiaal keuze te maken.
Zo op het eerste gezicht zien krukassen en drijfstangen er hetzelfde uit maar zijn dat niet. Het is dus verkeerd te veronderstellen dat, op basis van maatvoering, de ene krukas dezelfde is als de andere krukas.
Het zijn de zaken die je niet kunt zien die het belangrijke verschil maken.
Alles heeft te maken met de juiste materiaalkeuze in combinatie met de toepassing waar het voor gebruikt gaat worden. Totaal over de top gaan in een straatauto is net zo zonde van het geld als het monteren van standaard onderdelen in een high performance race motor die daardoor stuk gaat.
Wanneer de drijfstangen recht boven de krukas staan zullen die drijfstangen de krukas recht naar beneden, dus door het blok heen, willen duwen. Materiaalsterkte is dus van levensbelang.
Aan de andere kant is de trekkracht op de drijfstang door de steeds wisselende belasting, de bron van de meeste schades.
Er zijn op dit moment drie verschillende manieren van productie:
- Gieten
- Smeden
- Fabricage uit Billet materiaal
Het ontwerp, en de gebruikte materialen, zijn in grote mate afhankelijk van het gebruik van de motor.
Rotating Assemblies
Zo op het eerste gezicht zien krukassen en drijfstangen er hetzelfde uit maar zijn dat niet. Het is dus verkeerd te veronderstellen dat, op basis van maatvoering, de ene krukas dezelfde is als de andere krukas.
Het zijn de zaken die je niet kunt zien die het belangrijke verschil maken.
Alles heeft te maken met de juiste materiaalkeuze in combinatie met de toepassing waar het voor gebruikt gaat worden. Totaal over de top gaan in een straatauto is net zo zonde van het geld als het monteren van standaard onderdelen in een high performance race motor die daardoor stuk gaat.
Wanneer de drijfstangen recht boven de krukas staan zullen die drijfstangen de krukas recht naar beneden, dus door het blok heen, willen duwen. Materiaalsterkte is dus van levensbelang.
Aan de andere kant is de trekkracht op de drijfstang door de steeds wisselende belasting, de bron van de meeste schades.
Er zijn op dit moment drie verschillende manieren van productie:
- Gieten
- Smeden
- Fabricage uit Billet materiaal
Het ontwerp, en de gebruikte materialen, zijn in grote mate afhankelijk van het gebruik van de motor.
Rotating Assemblies
Complete voor gebalanceerde en bolt-on kits kunnen soms volstaan, maar het is beter om de onderdelen samen te stellen op basis van de gewenste performance eigenschappen en daarna optimaal te balanceren op juist die onderdelen.
Krukassen
Krukassen
In veel gevallen zal een standaard, gegoten, krukas volstaan als het om mild performance (straat+) gaat. Maar het overweldigend aanbod van performance parts zorgt er al snel voor dat de straat+ grens wordt overschreden. De enorme krachten die performance motoren genereren zullen een standaard krukas net zolang mishandelen totdat die breekt.
Een standaard, gegoten, krukas heeft een treksterkte van tussen 80,000-100,000psi, afhankelijk van het percentage koolstof in het materiaal.
Een krukas van 1053 materiaal (gegoten staal) heeft een treksterkte van 100,000psi en kan gebruikt worden in motoren tot 450pk.
Voor vermogens boven de 450pk is het aan te raden om een gesmede krukas te kiezen van 4340 staal. Een krukas van 4340 staal is bovendien het beste bestand tegen metaalmoeheid.
Het grote verschil in de gebruikte materialen is de kristal structuur, fabrikageproces en de mix van basis materialen in de legering. een 4130 en 4340 krukas bevatten een hoger percentage chroom en nikkel.
Een standaard, gegoten, krukas heeft een treksterkte van tussen 80,000-100,000psi, afhankelijk van het percentage koolstof in het materiaal.
Een krukas van 1053 materiaal (gegoten staal) heeft een treksterkte van 100,000psi en kan gebruikt worden in motoren tot 450pk.
Voor vermogens boven de 450pk is het aan te raden om een gesmede krukas te kiezen van 4340 staal. Een krukas van 4340 staal is bovendien het beste bestand tegen metaalmoeheid.
Het grote verschil in de gebruikte materialen is de kristal structuur, fabrikageproces en de mix van basis materialen in de legering. een 4130 en 4340 krukas bevatten een hoger percentage chroom en nikkel.
Voor de serieuze vermogens is een gesmede/billet krukas een absolute must. Sommige gesmede budget versies zijn van een mindere kwaliteit dan 4340 maar net even beter dan standaard. In instapversie om het maar zo te zeggen.
Hierbij dient wel opgemerkt te worden dat niet iedere 4340 legering dezelfde is. Het kan namelijk voorkomen dat verschillende fabrikanten een verschillende "recept" gebruiken voor hun 4340 legering
Treksterkte:
4130 legering ➙ treksterkte van 120,000-125,000psi
4340 legering ➙ treksterkte van 140,000-145,000psi, Vermoeidheidssterkte 160,000-165,000
De materialen die de treksterkte beïnvloeden zijn: Chroom, Nikkel en Molybdeen
Gloeitechnieken kunnen de sterkte van een normaal staal van 55,000psi verhogen tot wel 300,000psi. De sterkste billet krukassen die nu te koop zijn zijn ongeveer 165,000psi
Treksterkte:
4130 legering ➙ treksterkte van 120,000-125,000psi
4340 legering ➙ treksterkte van 140,000-145,000psi, Vermoeidheidssterkte 160,000-165,000
De materialen die de treksterkte beïnvloeden zijn: Chroom, Nikkel en Molybdeen
Gloeitechnieken kunnen de sterkte van een normaal staal van 55,000psi verhogen tot wel 300,000psi. De sterkste billet krukassen die nu te koop zijn zijn ongeveer 165,000psi
Een krukas moet het vermogen hebben om te kunnen rekken en buigen zonder definitieve vervorming.
In veel gevallen is het gebruik van standaard krukassen voorgeschreven in race-klasses. Hoewel het zeer wel mogelijk is om een rebuild te doen met een standaard krukas weet je nooit wat de historie van de krukas is. Het is daarom zeer aan te bevelen de krukas altijd te magnafluxen en te controleren op (haar)scheurtjes.
Naast de verschillende gloeitechnieken om het materiaal sterker en duurzamer te maken worden de lagervlakken vaak gechroomd, gehard of genitreerd. Sommige technieken kunnen de oppervlakte hardheid met 25% verhogen.
Veel moderne krukassen zijn genitreerd. Nitreren is het proces waarbij de krukas onder een constante temperatuur in een omgeving waarbij de zuurstof is vervangen door een gas dat tot 0.2mm in de krukas doordringt.
Het nadeel van nitreren is dat de krukas groeit en bewerkt moet worden voor dat de krukas gemonteerd kan worden.
Veel moderne krukassen zijn genitreerd. Nitreren is het proces waarbij de krukas onder een constante temperatuur in een omgeving waarbij de zuurstof is vervangen door een gas dat tot 0.2mm in de krukas doordringt.
Het nadeel van nitreren is dat de krukas groeit en bewerkt moet worden voor dat de krukas gemonteerd kan worden.
Drijfstangen
Net zoals dat de krukas vervangen moet worden bij high performance motoren zal dat ook moeten gebeuren met de drijfstangen. Er kan gekozen worden voor een gesmede of aluminium variant.
Natuurlijk speelt het gebruik een belangrijk rol in de keuze voor het materiaal.
Drijfstangen gaan over het algemeen niet stuk door de druk van de zuiger, maar gaan stuk door de trekkracht van de steeds wisselende belasting op de uitlaatslag (of hard afremmen op de motor).
Bij veel koppel is de druk enorm groot, en bij hoge rpm motoren is de trekkracht enorm groot. Hierom hebben performance drijfstangen een hogere compressiesterkte en een hogere treksterkte.
Een verkleurde drijfstang is het gevolg van oververhitting en bijna altijd het gevolg van uitgelopen lagers als gevolg van het wegvallen van de smeerfilm. Het is niet altijd goed te bepalen of de integriteit van het materiaal nog in takt is. Het beste is om de drijfstang te vervangen door een nieuwe.
Sinds kort is er een nieuw materiaal op de markt, de 300M legering.
300M is iets sterker dan 4340 door verhoogde percentages Koolstof en Molybdeen. Doordat de legering sterker is kunnen de krukassen 10-20% lichter worden uitgevoerd (met behoud van sterkte).
Natuurlijk speelt het gebruik een belangrijk rol in de keuze voor het materiaal.
Drijfstangen gaan over het algemeen niet stuk door de druk van de zuiger, maar gaan stuk door de trekkracht van de steeds wisselende belasting op de uitlaatslag (of hard afremmen op de motor).
Bij veel koppel is de druk enorm groot, en bij hoge rpm motoren is de trekkracht enorm groot. Hierom hebben performance drijfstangen een hogere compressiesterkte en een hogere treksterkte.
Een verkleurde drijfstang is het gevolg van oververhitting en bijna altijd het gevolg van uitgelopen lagers als gevolg van het wegvallen van de smeerfilm. Het is niet altijd goed te bepalen of de integriteit van het materiaal nog in takt is. Het beste is om de drijfstang te vervangen door een nieuwe.
Sinds kort is er een nieuw materiaal op de markt, de 300M legering.
300M is iets sterker dan 4340 door verhoogde percentages Koolstof en Molybdeen. Doordat de legering sterker is kunnen de krukassen 10-20% lichter worden uitgevoerd (met behoud van sterkte).
