Τι ενορχηστρώνει σιωπηλά την κίνηση των έμβοντων και το άνοιγμα των βαλβίδων μέσα σε έναν κινητήρα, όπως ένας ακριβής αγωγός; Η απάντηση βρίσκεται στον άξονα ζυγών.Αυτό το φαινομενικά απλό στοιχείο ενσωματώνει περίπλοκη μηχανική και επιστήμη των υλικών, επηρεάζοντας άμεσα την ισχύ ενός οχήματος και την αποδοτικότητα καυσίμου.Οι μηχανικοί έχουν από καιρό διερευνήσει νέα υλικά και τεχνικές κατασκευής για να βελτιώσουν την αντοχή του αξόνου, αντοχή στην φθορά και ελαφρύτητα.
Ως κεντρικό συστατικό του συστήματος βαλβίδων ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης, ο άξονας ζεύξης ελέγχει με ακρίβεια το άνοιγμα και το κλείσιμο της βαλβίδας για να διευκολύνει τον κύκλο τεσσάρων χρονολογιών του κινητήρα: πρόσληψη, συμπίεση,καύσηΜέσω των περιστρεφόμενων καμάρων του, τα οποία συγχρονίζονται με τα έμβολο και τον στριφογυρίζοντα άξονα, διασφαλίζει τον βέλτιστο συγχρονισμό των βαλβίδων για τις καλύτερες επιδόσεις του κινητήρα.Αυτός ο συγχρονισμός επιτυγχάνεται συνήθως μέσω άμεσων μετατροπών, αλυσίδες ή ζώνες για τη διατήρηση της μηχανικής ακρίβειας.
Τα παραδοσιακά καμψάφια χύνονται ή σφυρηλατούν ως μεμονωμένα κομμάτια χρησιμοποιώντας υλικά όπως λευκό σίδερο, ψυγμένο σίδερο ή σφυρηλατημένο χάλυβα.Δεδομένου ότι η επαφή μεταξύ καμάρες και ανυψώτες υποφέρει υψηλή πίεση κατά τη διάρκεια συμπίεσης ελατήρια βαλβίδας, η σκληρότητα της επιφάνειας είναι κρίσιμη για την αντοχή στην φθορά.
Πρόσφατα, οι σύνθετοι άξονες ζεύξης έχουν κερδίσει έλξη.Οι λοβοί παράγονται συχνά με μεταλλουργία σκόνης με χαμηλό κράμα χάλυβα, μερικές φορές ενισχυμένο με χρώμιο ή άνθρακα για αντοχή στην φθορά.
Το ψυγμένο σίδηρο, ιδιαίτερα οι παραλλαγές υψηλής περιεκτικότητας σε χρώμιο, παραμένει το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό ελαστικού άξονα.Η διαδικασία κατασκευής αξιοποιεί τις μοναδικές ιδιότητες στερεώσεως του σιδήρου: η ελεγχόμενη ψύξη δημιουργεί μια σκληρή καρβιδική επιφάνεια στους λοβούς για μεγαλύτερη αντοχή.
Η παραγωγή ζεστών καμνών από ψυγμένο σίδερο απαιτεί ακριβή έλεγχο της ψύξης.Για σκληρότερους λοβούςΗ ψύξη επιταχύνεται με τη χρήση σιδερένιων "ψυγίων" που ενσωματώνονται στο καλούπι.με κλίση σκληρότητας (45 HRC στις κορυφές έναντι25 HRC κεντρικά) που αντικατοπτρίζουν τα ποσοστά ψύξης.
Η μαζική παραγωγή αντιμετωπίζει προκλήσεις στην εξάλειψη του γραφίτη για ομοιόμορφη σκληρότητα.Εναλλακτικά, η επανελιξία σκληρύνει τους λοβούς μετά το χύτευμα μέσω πηγών θερμότητας υψηλής ενέργειας (π.χ. συγκόλληση TIG), αν και αυτό προσθέτει πολυπλοκότητα.
Οι ζώνες χρονομέτρησης, οι αλυσίδες ή τα γρανάζια συγχρονίζουν τους καμίστες με τους στρογγυλοβόλους.Τα στροβίδια χρησιμοποιούν υλικά από χάλυβα έως κράματα αλουμινίου (eΟι αλυσίδες και τα ζυγαριά χρησιμοποιούν σκληροποιημένους (C15, 16MnCr5) ή σκληροποιημένους χάλυβες (C45, 41Cr4).
Οι άξονες ανάγλυψης είναι επίσης χαρακτηριστικά των ρυθμιστών χαλαρότητας των φρένων, όπου τα γρανάζια σκουλήκις συντονίζουν τις γωνίες "S-cam" χωρίς αποσυναρμολόγηση.Ενώ το μανίκι αποτρέπει την αντίδραση..
Τα κράματα αλουμινίου (Al-Si, Al-Cu-Mg) μειώνουν το βάρος σε τροχαλίες, αντλίες και ρουλεμάν.Το τιτάνιο (Ti-6Al-4V) προσφέρει αντοχή και αντοχή στη διάβρωση για βαλβίδες και αντλίες καυσίμου, αν και εξακολουθούν να υφίστανται φραγμοί κόστους.
Τα αλουμινένια ρουλεμάνια που υποστηρίζονται από χάλυβα κυριαρχούν σε εφαρμογές με λιπαντικό πετρέλαιο (π.χ. ρουλεμάνια αλεξίπτωτου).Οι γερμανικοί κινητήρες χρησιμοποιούν ρουλεμάν AlZn5Ni1Pb1Mg1Si1 για θερμική συμβατότητα με μπλοκ κράματος.
Τα ρουλεμάν του κινητήρα (κρανκ-άξονας, καμ-άξονας) αντέχουν δυναμικά φορτία.
Τα κράματα όπως το χρώμιο ενισχύουν τα καρβίδια, ενώ το μολυβδένιο εξασφαλίζει ευέλικτους πυρήνες περγαριλίτη.Τα ελαττώματα όπως οι "μαύρες γραμμές" κάτω από την επιφάνεια (περιλήψεις περγαριλίτη) προκύπτουν από τις διακυμάνσεις ψύξης.
