كيف تختار?وعاء الزيت المصنوع من سبائك الألومنيوم أو وعاء الزيت البلاستيكي

إن وعاء الزيت هي مكون أساسي في نظام تشحيم المحرك، حيث تقوم بوظائف متعددة بما في ذلك تخزين الزيت، وتبديد الحرارة، وترسيب الملوثات. واستجابةً للطلب المتزايد على خفة الوزن والفعالية من حيث التكلفة، حلت أحواض الزيت المصنوعة من سبائك الألومنيوم والبوليمر المركب (البلاستيك) تدريجياً محل النماذج التقليدية المصنوعة من الحديد الزهر، لتصبح الخيار السائد في السوق.

1.خصائص المواد وعمليات التصنيع

  A. وعاء الزيت المصنوع من سبائك الألومنيوم

    - التركيب المادي

تُصنع عادةً من ADC12 (سبيكة الألومنيوم والسيليكون والنحاس) أو A356 (سبيكة الألومنيوم والسيليكون والمغنيسيوم)، مع محتوى سيليكون يتراوح بين 8% ~ 12%، مما يضمن سيولة صب ممتازة.  

    - عملية التصنيع

صب القوالب بالضغط العالي (HPDC) أو الصب بالضغط المنخفض، مع معالجات سطحية مثل الطلاء بأكسيد الألومنيوم أو الطلاء لتعزيز مقاومة التآكل.  

    - الكثافة والوزن

تبلغ الكثافة حوالي 2.68 جم/سم مكعب، ويبلغ وزن وعاء الزيت النموذجي من 3.5 إلى 5 كجم (لمحرك سعة 1.5 لتر).  

                                                      سبائك الألومنيوم المحرك وعاء الزيت للجولف

  B. وعاء الزيت البلاستيك

    - التركيب المادي

في المقام الأول PA6 (النايلون 6) أو PA66 المقوى بالألياف الزجاجية 30% ~ 50% (GF) (على سبيل المثال، PA6-GF30)، مع بعض الأنواع المتطورة التي تحتوي على ألياف الكربون.  

    - عملية التصنيع

القولبة بالحقن، والتي تسمح بدورات إنتاج قصيرة ودمج الهياكل المعقدة (على سبيل المثال، الحواجز المدمجة).  

    - الكثافة والوزن

تبلغ كثافته حوالي 1.35 جم/سم مكعب، مما يجعله أخف وزنًا من الألومنيوم من حيث الحجم، بوزن نموذجي يتراوح بين 1.8 و2.8 كجم.

                                                        بلاستيك المحرك وعاء الزيت للجولف

2. الأداء في ظل ظروف العالم الحقيقي

  A. كفاءة تبديد الحرارة

تسمح الموصلية الحرارية العالية للألومنيوم بنقل الحرارة بسرعة من الزيت، مما يقلل من درجة حرارة الزيت بمقدار 8 إلى 12 درجة مئوية في ظروف القيادة القاسية (درجة حرارة الزيت > 110 درجة مئوية) عند إقرانها بزعانف التبريد.  

يعتمد البلاستيك على دوران الزيت لتبديد الحرارة، مما قد يؤدي إلى زيادة درجة حرارة الزيت بمقدار 10 إلى 15 درجة مئوية في ظل ظروف التحميل العالي لفترات طويلة، مما يستلزم أنظمة تبريد إضافية.

  B. الضجيج والاهتزاز والخشونة (NVH)

يمكن أن تقلل خصائص التخميد البلاستيكية من انتقال ضوضاء المحرك بمقدار 3 إلى 5 ديسيبل (مرجح A)، ويمكن ملاحظتها بشكل خاص في نطاق 2000 إلى 4000 دورة في الدقيقة.  

يتطلب الألومنيوم عوازل اهتزاز مطاطية إضافية لتجنب تضخيم الضوضاء الميكانيكية عالية التردد.

  C. مقاومة الصدمات والمتانة

الألومنيوم عرضة للتشوه الدائم من الصدمات الحجرية أو الاصطدامات تحت الهيكل، مع طاقة اصطدام حرجة تتراوح بين 50 و80 جول (محاكاة اصطدام بسرعة 25 كم/ساعة).  

يمكن أن تمتص أحواض الزيت البلاستيكية ما يصل إلى 801 تيرابايت 3 تيرابايت من طاقة الصدمات دون حدوث تشقق، ولكن التعرض طويل الأمد لدرجات الحرارة العالية (>150 درجة مئوية) قد يسرع من الزحف.

   D. موثوقية الختم

إن معامل التمدد الحراري للألومنيوم أقرب إلى معامل التمدد الحراري لكتلة المحرك (عادةً ما يكون من الحديد الزهر أو الألومنيوم)، مما يؤدي إلى إزاحة سطح مانع للتسرب من 0.1 إلى 0.3 مم في درجات الحرارة العالية.  

يكون معامل التمدد الحراري للبلاستيك أعلى من 2 إلى 3 مرات، مما يتطلب مواد مانعة للتسرب مرنة أو هياكل تعويض ديناميكية (مثل الشفاه المموجة).

4. استراتيجية الاختيار

  A. أحواض الزيت المصنوعة من سبائك الألومنيوم

    - السيارات عالية الأداء/سيارات السباق: يجب أن يتحمل درجات حرارة الزيت المرتفعة باستمرار (على سبيل المثال، المحركات ذات الشاحن التوربيني التي تصل درجة حرارة الزيت فيها إلى 130 درجة مئوية).  

    - الطرق الوعرة/غير المعبدة: تفوق المقاومة الأعلى للصدمات السفلية على خفة الوزن؛ حيث يمكن إصلاح الألومنيوم بعد التشوه.  

    - الاستخدام طويل الأمد: يدوم الألومنيوم عادةً لأكثر من 500,000 كيلومتر، بينما قد يصبح البلاستيك هشاً بعد قطع مسافة تتراوح بين 150,000 و200,000 كيلومتر.

  B:أحواض زيت بلاستيكية

   - مركبات الركاب في المناطق الحضرية: يمكن أن يؤدي تقليل الوزن بمقدار 4 كجم إلى خفض استهلاك الوقود بحوالي 0.1 لتر/100 كم (دورة القيادة الأوروبية الجديدة).  

   - السيارات الهجينة/الكهربائية: تجعل متطلبات عدم الضوضاء والاهتزاز والاهتزاز الصارمة من البلاستيك مثاليًا لتحسين الأداء الصوتي.  

   - نماذج حساسة للتكلفة: تكلف عملية القولبة بالحقن 30% ~ 50% أقل من الصب بالقالب، مما يوفر مزايا كبيرة في تكلفة الإنتاج.

  C:الحلول الهجينة 

تعتمد بعض الشركات المصنّعة تصاميم هجينة: هيكل رئيسي بلاستيكي مع صفيحة حماية مدمجة من الألومنيوم (مثل محرك مرسيدس-بنز M254)، مما يحقق التوازن بين خفة الوزن والحماية.

5. اتجاهات الصناعة والابتكارات

  A:التطورات المادية

    - ألومنيوم: يمكن لطلاءات السيراميك النانوية (على سبيل المثال، Al₂O₃-TiO₂) زيادة صلابة السطح إلى HV800، مما يحسن مقاومة التآكل بمقدار 3 أضعاف.  

    - بلاستيك: يمكن أن ترفع ألياف الكربون المقواة بألياف الكربون PA66 (CFRP) درجة حرارة الانحراف الحراري إلى 220 درجة مئوية وقوة الشد إلى ما بعد 200 ميجا باسكال.

  B:الابتكارات الهيكلية 

تتيح أحواض الزيت المطبوعة ثلاثية الأبعاد تحسين الطوبولوجيا. على سبيل المثال، حقق وعاء الزيت المصنوع من الألومنيوم في سيارة BMW i8 انخفاضاً في الوزن بمقدار 221 تيرابايت و3 أطنان من خلال التصميم الشبكي مع الحفاظ على صلابة مكافئة.

إن المنافسة بين أحواض الزيت المصنوعة من سبائك الألومنيوم وأحواض الزيت البلاستيكية هي في الأساس مفاضلة بين الإدارة الحرارية وخفة الوزن والتكلفة. بالنسبة للمستخدمين العاديين، يُفضّل استخدام البلاستيك للقيادة في المدن بسبب انخفاض تكاليف التشغيل. ومع ذلك، بالنسبة للمستخدمين الذين يركزون على الأداء أو المستخدمين على الطرقات الوعرة، يبقى الألومنيوم خياراً موثوقاً. ومع تقدم تقنيات المواد، ستضيق الفجوة في الأداء بين الاثنين، ولكن سيبقى منطق الاختيار القائم على السيناريو مناسباً في المستقبل المنظور.