Teknik: Gjutna vs Smidda kolvar

I vår senaste tidning kan man läsa om vilken kolv som passar bäst för ens fyrhjuling.

En gång i tiden var kolvarna i 2-taktsmotorer mer eller mindre förbrukningsvaror trots både 4 och 5 % oljeinblandning och hög bränsleförbrukning. Dessbättre har driftsäkerheten ökat för varje ny motorgeneration som utvecklats. I dagens fyrhjulingar är kolvhaverier relativt sällsynta och med de inbyggda säkerhetssystem som nu finns i motorerna beror ett kolvhaveri i många fall på något misstag hos användaren.

Dock är det ju så att kolvarna p.g.a. materialutmattning och slitage bör bytas efter en tid. Gångtiden-körsträckan för kolvbyte varierar mellan olika motortyper, men på högvarviga motorer och de med högt effektuttag och/eller stor kubik brukar 800-1000 mil vara en kritisk tid för kolvbyte (för racingmotorer gäller dock helt andra och tätare bytesintervaller).

Eftersom det på marknaden förekommer mängder av olika kolvfabrikat och kvaliteter fick jag frågan om vad som skiljer gjutna respektive smidda kolvar i en förbränningsmotor.

Gjutna och smidda kolvar skiljer sig markant hur de är tillverkade.
För de gjutna kolvarna är tillverkningsprocessen betydligt enklare, går snabbare och därmed mindre kostnadskrävande. De lämpar sig därför bättre för massproduktion och är därför originalmonterade i de flesta serietillverkade motorerna.
De smidda kolvarnas produktionsmetod som ger materialet högre hållfasthet är betydligt mera tidsödande och används därför oftast i tävlingsmotorer med hög belastning och höga effektuttag där hållbarheten är avgörande och kostnaden av underordnad betydelse.

Tillverkningen av gjutna kolvar sker genom att man häller en smält legering (vanligen aluminium med inblandning av silicon) i en gjutform med hög precision där den formas under avkylning. Precisionen vid denna tillverkningsprocess blir högre och kräver därför mindre maskinell efterbearbetning än vid smidningsprocessen.
Silicon inblandas i aluminiumlegeringen för att begränsa kolvens (aluminiumets) värmeexpansion och inblandningen varierar därför mellan olika fabrikat och motortyper beroende på dess design. Eftersom silicon tenderar att göra materialet (legeringen) sprödare försöker man att minimera inblandningen så mycket som möjligt utan att äventyra kontrollen över värmeexpansionen.
Smidda kolvar tillverkas genom att ett massivt stycke aluminiumlegering hettas upp, sätts in i en uppvärmd form och pressas under högt tryck eller hamras (smids) till dess slutliga utformning. Genom denna process blir materialet mycket mera homogent och får därmed betydligt högre hållfasthet och seghet. Den smidda kolven kräver dock betydligt mera maskinbearbetning innan produkten är färdig. Den får då mycket hög precision och måttnoggrannhet samt hög invändig finish, men till betydligt högre tillverkningskostnader.

Läs mer i tidningen. ATV-Quad 3-2013