Virkningene av Coldfire på Racing Engines

Cryogenic behandling av motorkomponenter er ikke nødvendigvis ny - det er bare fått billig og systematisk nok til at massene nå har tilgang til teknologien. Coldfire er ett selskap som tilbyr kryogen behandling av motorkomponenter, en prosess som kan drastisk herde metallet ved å endre grunnleggende krystallstrukturen. Men mens cryo-behandling, medfører en rekke fordeler, det gjør det krever litt planlegging fremover.

Faser av Iron

Alle materialer går gjennom faseoverganger. De fleste er kjent med de fire grunnleggende fysiske tilstandsendringer - gass, væske, solid og plasma - men de fleste materialer går gjennom en rekke mindre fase endringer i disse statene. Jern kan gå gjennom en rekke små endringer når det gjelder krystallstruktur, avhengig av karboninnholdet og den temperatur ved hvilken den er behandlet. Hot jern som starter som en væske - uten struktur - da kjøler og crystalizes på rundt 2800 grader Fahrenheit inn en bunke med pyramidale krystaller kalles body-sentrert kubisk, eller BCC. Ytterligere avkjølt, blir jernet inn i en rekke sammenfoldede trekanter, kalt austentitic, eller flatesentrert, gitter kube.

Den Martensitisk Transformation

De fleste metaller vi bruker er austentite, som på en krystallinsk skala ser ut som en haug med små, men svært komplekse kuber stablet oppå hverandre. Og denne bunken er, som du kan forestille deg, ganske skjør; utsettes for noen form for belastning, vil disse kubene bare gli rundt og materialet ville ryke. Men å legge en bit av karbon fører disse kubene å flytte rundt, karbon slotting i mellom dem og opptre som en spacer å kaste terninger til en mer tilfeldig ordning. Mer karbon er, til en viss grad, bedre. Martenising metallet innebærer å få den opp til en lav transformasjon punkt temperatur - rundt 350 grader Fahrenheit - og deretter slippe temperaturen ned svært lav, til rundt negative 350 grader. Dette fører til disse pene terninger for å forvrenge som karbonatomene presse dem rundt, så fryse på plass, gjøre dem til tredimensjonale puslebiter. Disse rufsete og tilfeldige biter danne en mye sterkere og hardere bindingen uten å ty til ytterligere legeringselementer. Således går metallet fra austentite til martensitt.

Cryo Behandling

Den Martenising prosessen i seg selv er veldig enkel. Først blir den delen avkjøles sakte til negative-350 grader med flytende nitrogen - som forvrenger austentite er gitteret - og så det blir sakte varmet opp til positive 350 grader. Denne prosessen gjentas tre til fem ganger i løpet av en uke, noe som sikrer at alle materialets kube innhegninger er ikke lenger kuber, og at de er alle gode og låst sammen.

Styrke og vekt

Styrke er langt unna den viktigste faktoren hvor kryo-behandlet deler er bekymret. Materialet økte strekkfasthet og hardhet betaler utbytte, ikke bare for hvor mye strøm og turtall du kan kaste på kranken og stenger før noe bryter, men i komponent vekt også. Cryo-behandling kan tillate deg å bruke lettere stempler, stenger, veivaksler og valvetrain komponenter for mer kraft og høyere rpm. Det er derfor praktisk talt alt på en F1-bil laget av enten jern eller stål har vært gjennom cryo-behandling; delvis for styrke, og dels fordi det gir mulighet for lettere deler. Når du er ferdig opprettet på riktig måte, kan martensittisk jern eller stål hypotetisk tåle omtrent 2,5 ganger stress av en tilsvarende austentitic.

motorslitasje

Ultra-hardt stål kan holde finere toleranser og en glattere finish enn mykere stål. Dette betyr et par ting, men først og fremst er en reduksjon i slitasje. Slitasje reduseres delvis fordi de behandlede materialer deformeres mindre, delvis fordi de er mykere og slipperier, men mest fordi de er langt vanskeligere. Dette er spesielt viktig der kamaksler er bekymret, fordi de kraftige ventilfjærene som trengs i racing er helt brutal på cam fliker. Det samme gjelder for nesten alt i valvetrain, som opplever mer friksjonsslitasje enn de fleste andre deler av motoren.

Økt hestekrefter og dreiemoment

Selv uten å bruke lette komponenter, vil du oppleve en økning i hestekrefter og dreiemoment hvis du cryo-behandle alt i motoren din før maskinering. Dette kommer courtesy av noen få faktorer. Den første er å til med øket deler smøreevne og mykhet, noe som reduserer indre luftmotstand og tillater bruk av en lettere olje. Den andre faktoren har å gjøre med komponent deformasjon. Dine veivaksel, stenger, vippearmer, støtstenger og distributør drivkomponenter alle bøye litt under belastning; Cryo-behandling av disse komponentene vil holde alt i motoren dans til samme melodi, noe som kan gjøre noe dårlig for hestekrefter. Den siste faktoren bekymringer komponenttoleranser og forsegling; en glattere og hardere overflate gir strammere tetninger mellom bevegelige deler og på ventilsetene. Tettere toleranser bety høyere turtall potensial, og strammere-tettende ventilseter bety mer trykk i kammeret.

Drivstofføkonomi

Ene side fordelen av at redusert indre motstand er en økning i drivstofføkonomi på samme nivå hestekrefter. Mens drivstofføkonomi kan virke som en merkelig ting for en racer til å bekymre seg for de som aldri har satt sin fot på et spor, utholdenhet og sirkel-track racer vet at hver dråpe teller når det kommer til lange løp som involverer flere depotstopp. Og det er noe annet å vurdere: Hvis du må planlegge for det samme antall pit stopp i en gitt rase, så kan du likevel komme unna med å frakte mindre drivstoff etter at avgjørende siste pit-stop for en banzai kostnad over målstreken. Nettopp for dette formålet, kan du også se på behandling av andre viktige drivlinjekomponenter som overføring og differensialer tannhjul.

betraktninger

Martensitt er ikke så tett som austentite, noe som betyr at forutsatt at en del er massen forblir den samme etter inngrepet - og det skal - den delen som helhet vil være litt større enn det var på forhånd. Så her er der du får den eneste reelle ulempen av cryo-behandling: hver eneste toleranse som har å gjøre med at en del kommer til å forandre seg, så du må remachine eller i det minste finpusse den delen tilbake i spec etter behandling. Selv om disse endringene kan være ganske små, de kan være nok til å kaste av nanometer toleransene racing motorer vanligvis opererer på. Men, på den annen side, vil du ønsker å re-maskin den delen likevel å forlate en glattere overflate og dra full nytte av sin hardhet. Bare vær klar over dette faktum før du går å legge ut dollar for kryo-behandling.