為減少二氧化碳排放、提高燃油經(jīng)濟(jì)性，汽車制造商需要尺寸更小，功率輸出更高的發(fā)動(dòng)機(jī)。輝門公司(Federal-Mogul Corporation)(納斯達(dá)克代碼：FDML)開發(fā)出一種創(chuàng)新型鋁制活塞設(shè)計(jì)，能可靠地承受大幅增壓的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械及熱負(fù)荷，從而提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。名為DuraBowl®的輝門設(shè)計(jì)通過重熔活塞燃燒室邊緣周圍的合金強(qiáng)化活塞頂部，并在最需要的地方顯著提升鋁材的疲勞強(qiáng)度。因此，盡管仍是傳統(tǒng)鑄造活塞，但發(fā)動(dòng)機(jī)壽命延長(zhǎng)了4到7倍。

　　過去十年間，車用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)功率輸出從50千瓦/升(67bhp/升)提高至約70千瓦/升(94bhp升)。根據(jù)輝門動(dòng)力總成能源產(chǎn)品部高級(jí)副總裁Rainer Jueckstock所述，隨著二氧化碳減排日益成為大多數(shù)全球主要市場(chǎng)的迫切立法目標(biāo)，該趨勢(shì)將愈演愈烈。他表示：“提高特定的功率輸出會(huì)令許多部件承受更高的機(jī)械和熱負(fù)荷，而輝門在這方面擁有廣博的專業(yè)知識(shí)。DuraBowl活塞工藝是一個(gè)典范，展示了我們?nèi)绾纬晒Φ靥峁I(yè)工藝技術(shù)，幫助我們的客戶在不斷擴(kuò)展的各個(gè)市場(chǎng)領(lǐng)域中成功應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)?！?/P>

　　柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒在活塞頂部中進(jìn)行，溫度會(huì)超過400攝氏度(750華氏度)，壓力可超過200 帕(200個(gè)大氣壓)。愈加困難的燃燒條件提高了活塞燃燒室邊緣的失效系數(shù)。經(jīng)過廣泛分析，輝門工程師發(fā)現(xiàn)，活塞燃燒室的熱失效和機(jī)械失效均可追溯至遍布在鋁基中的自由原始硅粒子。鋁的延展性是硅的八倍，因此每次溫度變化均會(huì)在活塞內(nèi)部形成壓力。此外，每次氣缸點(diǎn)火時(shí)，重復(fù)機(jī)械負(fù)荷都可能在硅粒子的角點(diǎn)造成疲勞失效。硅是鋁合金的必要成份，擁有膨脹率低、鑄造性好等優(yōu)異特性，因此不能剔除。

　　迄今為止，該問題唯一可能的解決方案就是纖維強(qiáng)化活塞。

　　輝門活塞及活塞銷技術(shù)總監(jiān)Frank Doernenburg表示：“纖維必須在鑄造過程中摻入融化的合金，因此纖維強(qiáng)化活塞會(huì)提高制造難度。此外，現(xiàn)在還沒有一種不具破壞性的可靠方式來測(cè)試成品的完整性，但我們可以利用DuraBowl工藝，通過渦流檢測(cè)確保質(zhì)量?！?/P>

　　輝門的解決方案是先制造鑄造活塞，再對(duì)活塞燃燒室邊緣的合金進(jìn)行重熔處理。Doernenburg表示：“我們解決方案的優(yōu)勢(shì)和效率在于該工藝的操作非常簡(jiǎn)單，產(chǎn)品精密度受關(guān)鍵參數(shù)控制，確保質(zhì)量始終如一。最終成品融合了先進(jìn)的技術(shù)，性能卓越，而且無(wú)論與纖維強(qiáng)化活塞還是鋼活塞相比都極具成本競(jìng)爭(zhēng)力。”

　　重熔合金的冷卻速度是最初鑄造時(shí)的1000倍，因而能形成更小的硅粒子——體積只有之前的十分之一。冶金學(xué)家將此稱為微觀結(jié)構(gòu)細(xì)化，這種技術(shù)可用于提高合金強(qiáng)度和耐用性。

　　輝門及其客戶進(jìn)行了大量的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了這種工藝的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本效益。Doernenburg總結(jié)道：“重熔工藝能夠延長(zhǎng)活塞壽命，顯著增強(qiáng)其性能，并同時(shí)提高燃油效率，減少二氧化碳排放。據(jù)保守估計(jì)，飽受活塞燃燒室邊緣失效困擾的鑄造活塞的壽命將延長(zhǎng)四倍?！弊罱鼮橐患胰蝾I(lǐng)先的汽車制造商推出的高性能柴油發(fā)動(dòng)機(jī)首次采用了DuraBowl工藝。

　　DuraBowl®冶金技術(shù)

　　輝門獨(dú)特的鋁硅合金重熔工藝結(jié)合快速冷卻工藝，減小硅粒子和金屬互化物等硬化相的尺寸，從而顯著改變合金的微觀結(jié)構(gòu)。因此，活塞燃燒室邊緣前幾毫米鋁材的強(qiáng)度顯著提高，使發(fā)動(dòng)機(jī)制造商能夠縮小發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸或?qū)Πl(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行渦輪增壓，從而提升功率輸出。

　　關(guān)于輝門公司

　　輝門公司是一家具有創(chuàng)新精神的多元化全球零部件供應(yīng)商，銷售總額達(dá)69億美元，為汽車、輕型商用車、重型車輛和越野車制造商以及發(fā)電、航天、航海、鐵路及工業(yè)領(lǐng)域提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品、值得信賴的品牌和極具創(chuàng)意的解決方案。在動(dòng)力總成、密封、安全及防護(hù)領(lǐng)域，它是業(yè)界公認(rèn)的全球首要革新者，也是先進(jìn)技術(shù)的主要供應(yīng)商，這些技術(shù)能增強(qiáng)車輛性能，提高燃油效率，降低發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放，令世界更加清潔。輝門共有約39000名員工，遍布全球36個(gè)國(guó)家。