Csoda diéta a fék rotorokhoz: nagy szilárdságú, magas hőmérsékletű alumínium

Írta: Marcia Goodrich

Publikálva 2010. október 11, 15:41

A fogyás nagy zsírügy Amerikában, és nem csak az emberek számára. Az autógyártók mindig keresik a módját, hogy leborotváljanak néhány fontot autóikból és teherautóikból. Ahogy a fogyás javíthatja az egészségét, a jármű karcsúsítása megkönnyítheti az üzemanyag iránti étvágyát, ami jót tesz a pénztárcájának és a környezetnek egyaránt.

A gyártók legnagyobb erőfeszítései ellenére néhány alkatrész továbbra is tartósan sertés marad. Köztük a fék rotorok, azok az öntöttvas tárcsák, amelyek megállásra késztetik, amikor megüt a fék.

Ha alumíniumból lehetne rotort készíteni, mondja Paul Sanders, az átlagos autó körülbelül 50 fontot fogyna. "Ez nagy szám egy autónál" - mondja Sanders, a Michigani Műszaki Egyetem anyagtudományi és mérnöki adjunktusa. „A járműben megtakarított minden 10 százalék nagyjából 4 százalék az üzemanyag-takarékossággal. 0,8 százalékot takaríthat meg az üzemanyagban. Nem hangzik soknak, de óriási lehet a flotta számára. ”

A gyártók nem tették meg a váltást, mert az alumínium viszonylag alacsony hőmérsékleten, 250 Celsius fokon (kb. 480 Fahrenheit fok) kezd szilárdságát veszteni. "Ha alumínium fékei lennének, akkor a Pike's Peak-on való lehajtás megtenné" - mondja Sanders. „Olyan alumíniumötvözeteket akartunk megtervezni, amelyek szilárdságukat akár 400 fokig is megtartják.” A

Ehhez Sanders, valamint végzős hallgatókból és egyetemistákból álló csapata különböző elemeket használ az alumíniumötvözet elkészítéséhez. Hagyományosan szilíciumot, rézet és magnéziumot adnak az alumíniumhoz annak tulajdonságainak javítása érdekében. Sanders felváltja őket cirkónium és ritkaföldfémek egzotikus keverékével, beleértve a skandiumot is.

Eddig stratégiája működik: az új ötvözet keménysége a varázslatos 400 foknál csúcsosodik meg. Most a csapat arra készül, hogy húzópróbákat hajtsanak végre a fémen az Északnyugati Egyetem hallgatóival együttműködve, ahol Sanders PhD fokozatot szerzett. "Gyanítjuk, hogy mindkét területen jó lesz - erős és nyújtós" - mondta Sanders. "Általában az anyagok jók az egyikben, de a másikban nem."

A nagy szilárdságú, magas hőmérsékletű alumínium a vas- és acél alkatrészeket is felválthatja a turbófeltöltőkben, amelyek akár 500 fokot is felmelegedhetnek. És kiszoríthatja a legtöbb dugattyúban használt szokásos alumíniumötvözetet. A motorok hatékonyabbá válása során annyi hőt termelnek, hogy a hagyományos alumíniumból készült dugattyúkat olajjal kell permetezni, hogy megakadályozzák a túlmelegedést és az erőveszteséget. "Ezt a teljes mechanizmust lecserélhetnénk, és együttműködni szeretnénk a Tech gépészeti osztályával, hogy ezeket az új ötvözeteket beépítsük az új motortervekbe" - mondta Sanders.

A csapat különféle ritkaföldfémekkel is kísérletezik a skandium pótlására, amelynek egyetlen hátránya van: kb. 3500 dollárba kerül kilogrammonként.

Örvendetes kihívás. Sanders imádkozik az anyagokkal, főleg a fémekkel, és nehéz jobb helyet találni erre, mint a Tech. "Sok régi iskola kohászati képességét megtartottuk" - mondja. „A legtöbb egyetemen már nincsenek. Óriási helyünk van, és olyan dolgokat is megtehetünk, amelyeket mások nem tehetnek olvasztás, öntés, lepedőhengerlés és egyebek terén.

Különösen az egyetemen van még öntöde. Ha a csapatnak el kell vetnie valamit, "csak annyit kell tennünk, hogy lemegyünk a földszintre" - mondta.

A létesítményekkel és a gyakorlati tapasztalatokra vágyó hallgatókkal az Egyetem ideális mátrixot nyújt ehhez az erőfeszítéshez. "Félelmetes helyzetben vagyok, hogy itt kutathassak" - mondta Sanders. "A Tech ideális hely a változásokhoz."

A Michigani Műszaki Egyetem nyilvános kutatási egyetem, ahol 54 ország több mint 7000 hallgatója él. Az 1885-ben alapított egyetem több mint 120 egyetemi és posztgraduális programot kínál természettudományi és technológiai, mérnöki, erdészeti, üzleti és közgazdasági, egészségügyi szakmák, bölcsészettudományok, matematika és társadalomtudományok területén. A michigani felső-félszigeten található campusunk a Keweenaw vízi útra néz, és csak néhány mérföldre található a Superior-tótól.

Utoljára módosítva: 2019. július 18, 11:37