Automotive nokkenas: materialen en prestatievergelijking

De nokkenas is een kritieke component in een interne verbrandingsmotor, die verantwoordelijk is voor het regelen van de opening en het sluiten van de kleppen. De prestaties zijn de motorefficiëntie, het vermogen en de duurzaamheid rechtstreeks beïnvloed. Onder de verschillende materialen die worden gebruikt voor de productie van de nokkenas, zijn gekoeld gietijzer en nodulair gietijzer twee van de meest voorkomende.

Gekoelde gietijzeren nokkenas

Gekoeld gietijzer is een gespecialiseerde vorm van gietijzer waarbij het oppervlak snel wordt afgekoeld (gekoeld) om een harde, slijtvaste laag te creëren met behoud van een relatief zachtere kern voor taaiheid.

Belangrijkste kenmerken:
Oppervlaktehardheid: 45-55 HRC (Rockwell C -schaal)
Core Hardheid: 20–30 HRC
Draagweerstand: uitstekend vanwege de geharde oppervlaktelaag
Machinabiliteit: Matig, vereist slijpen voor definitieve afwerking
Kosten: over het algemeen lager dan nodulair gietijzer

Voordelen:
Hoge slijtvastheid bij de nokkenlobben
Kosteneffectief voor massaproductie
Geschikt voor toepassingen met een hoge stress

Nadelen:
Bros vergeleken met nodulair gietijzer
Beperkte ductiliteit, waardoor het vatbaar is voor kraken onder extreme belastingen

Nodulaire gietijzeren nokkenas (ductiele ijzer nokkenas)

Nodulair gietijzer, ook bekend als ductiel ijzer, bevat grafiet in een bolvormige vorm, die verbeterde sterkte en ductiliteit biedt in vergelijking met traditioneel gietijzer.

Belangrijkste kenmerken:
Hardheid: 25–35 HRC (kan warmtebehandeld zijn voor hogere hardheid)
Trekkingssterkte: 450 - 600 MPa
Verlenging: 10-18% (hoger dan gekoeld gietijzer)
Machinabiliteit: goed, gemakkelijker te bewerken dan gekoeld gietijzer

Voordelen:
Betere impactweerstand en vermoeidheidsterkte
Duurzamer onder omstandigheden met hoge stress
Kan worden behandeld voor verbeterde hardheid

Nadelen:
Iets duurder dan gekoeld gietijzer
Lagere oppervlakte hardheid tenzij extra behandelingen worden toegepast

Prestatievergelijking: gekoeld gietijzer versus nodulair gietijzer