¿Cómo elegir? cárter de aceite de aleación de aluminio o cárter de aceite de plástico

En cárter de aceite es un componente esencial del sistema de lubricación de un motor, que cumple múltiples funciones, entre ellas el almacenamiento de aceite, la disipación del calor y la decantación de contaminantes. En respuesta a la creciente demanda de ligereza y rentabilidad, los cárteres de aleación de aluminio y compuestos de polímero (plástico) han suplantado gradualmente a los modelos tradicionales de hierro fundido, convirtiéndose en la opción predominante en el mercado.

1.Propiedades de los materiales y procesos de fabricación

  A. Bandeja de aceite de aleación de aluminio

    - Composición del material

Normalmente se fabrica con ADC12 (aleación de aluminio-silicio-cobre) o A356 (aleación de aluminio-silicio-magnesio), con un contenido de silicio de 8%~12%, lo que garantiza una excelente fluidez de colada.  

    - Proceso de fabricación

Fundición a alta presión (HPDC) o fundición a baja presión, con tratamientos superficiales como anodizado o revestimiento para mejorar la resistencia a la corrosión.  

    - Densidad y peso

La densidad es de aproximadamente 2,68 g/cm³, con un peso típico del cárter de aceite de 3,5~5 kg (para un motor de 1,5 L).  

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  B. Bandeja de aceite de plástico

    - Composición del material

Principalmente PA6 (nylon 6) o PA66 reforzada con fibra de vidrio (GF) 30%~50% (por ejemplo, PA6-GF30), con algunas variantes de gama alta que incorporan fibra de carbono.  

    - Proceso de fabricación

Moldeo por inyección, que permite ciclos de producción cortos y la integración de estructuras complejas (por ejemplo, deflectores incorporados).  

    - Densidad y peso

Su densidad es de aproximadamente 1,35 g/cm³, lo que lo hace 40%~50% más ligero que el aluminio en volumen, con un peso típico de 1,8~2,8 kg.

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2. Rendimiento en condiciones reales

  A. Eficiencia de disipación del calor

La alta conductividad térmica del aluminio permite la transferencia rápida del calor del aceite, reduciendo temperatura del aceite por 8~12℃ bajo condiciones de conducción agresivas (temperatura del aceite >110℃) cuando está juntada con las aletas de enfriamiento.  

El plástico depende de la circulación del aceite para disipar el calor, lo que puede aumentar la temperatura del aceite en 10~15℃ en condiciones de carga elevada prolongada, haciendo necesarios sistemas de refrigeración auxiliares.

  B. NVH (ruido, vibración y aspereza)

Las propiedades de amortiguación del plástico pueden reducir la transmisión del ruido del motor en 3~5 dB (ponderación A), especialmente perceptible en la gama de 2000~4000 RPM.  

El aluminio requiere aislantes de vibración de goma adicionales para evitar la amplificación del ruido mecánico de alta frecuencia.

  C. Resistencia al impacto y durabilidad

El aluminio es propenso a la deformación permanente por impactos de piedras o colisiones de los bajos, con una energía crítica de impacto de 50~80 J (simulando colisiones a 25 km/h).  

Las cubetas de plástico pueden absorber hasta 80% de energía de impacto sin agrietarse, pero la exposición prolongada a altas temperaturas (>150℃) puede acelerar la fluencia.

   D. Fiabilidad del sellado

El coeficiente de dilatación térmica del aluminio es más próximo al del bloque motor (normalmente hierro fundido o aluminio), lo que da lugar a un desplazamiento de la superficie de sellado de 0,1~0,3 mm a altas temperaturas.  

El coeficiente de dilatación térmica del plástico es de 2 a 3 veces superior, lo que requiere sellantes flexibles o estructuras de compensación dinámica (por ejemplo, bridas onduladas).

4. Estrategia de selección

  A. Bandejas de aceite de aleación de aluminio

    - Coches de alto rendimiento/de carreras: Debe soportar altas temperaturas sostenidas del aceite (por ejemplo, motores turboalimentados con temperaturas del aceite que a menudo alcanzan los 130℃).  

    - Carreteras sin asfaltar: La mayor resistencia a los impactos en los bajos compensa el aligeramiento; el aluminio puede repararse tras la deformación.  

    - Uso prolongado: El aluminio suele durar más de 500.000 km, mientras que el plástico puede volverse quebradizo después de 150.000~200.000 km.

  B:Aceiteras de plástico

   - Vehículos urbanos de cercanías: Reducir el peso en 4 kg puede disminuir el consumo de combustible en aproximadamente 0,1 l/100 km (ciclo NEDC).  

   - Vehículos híbridos/eléctricos: Los estrictos requisitos NVH hacen que el plástico sea ideal para optimizar el rendimiento acústico.  

   - Modelos sensibles a los costes: El moldeo por inyección cuesta 30%~50% menos que la fundición a presión, lo que ofrece importantes ventajas en los costes de producción.

  C:Soluciones híbridas 

Algunos fabricantes adoptan diseños híbridos: un cuerpo principal de plástico con una placa protectora de aluminio incrustada (por ejemplo, el motor Mercedes-Benz M254), equilibrando el peso ligero y la protección.

5. Tendencias e innovaciones del sector

  A:Avances materiales

    - Aluminio: Los revestimientos nanocerámicos (por ejemplo, Al₂O₃-TiO₂) pueden aumentar la dureza de la superficie hasta HV800, mejorando 3 veces la resistencia al desgaste.  

    - De plástico: La PA66 reforzada con fibra de carbono (CFRP) puede elevar la temperatura de deflexión térmica a 220℃ y la resistencia a la tracción por encima de 200 MPa.

  B:Innovaciones estructurales 

Los cárteres de aceite impresos en 3D permiten optimizar la topología. Por ejemplo, el cárter de aluminio del BMW i8 logró una reducción de peso de 22% gracias al diseño de celosía, manteniendo una rigidez equivalente.

La competencia entre los cárteres de aleación de aluminio y los de plástico es esencialmente un compromiso entre la gestión térmica, la ligereza y el coste. Para los usuarios medios, el plástico es preferible para la conducción urbana debido a sus menores costes de funcionamiento. Sin embargo, para los usuarios orientados al rendimiento o todoterreno, el aluminio sigue siendo una opción fiable. A medida que avancen las tecnologías de materiales, se reducirá la diferencia de rendimiento entre ambos, pero la lógica de selección basada en escenarios seguirá siendo relevante en un futuro previsible.