Kliková hřídel je komponenta, která nemá dovoleno selhat. Pokud klika praskne, je v drtivé většině případů konec celého motoru. Jediné, co vám pak zbude, je rozhodování, jestli motor dáte na šrotku, nebo se ho budete pokoušet zachránit za částku, která se rovná pořízení slušné ojetiny.
Kovaná nebo litá kliková hřídel? Rozhoduje pevnost i cena
Články na téma kliková hřídel:
- Ložiska klikové hřídele: Proč nejsou kuličková?
- Kovaná kliková hřídel: V čem má výhodu oproti lité? - právě čtete
S ohledem na fakt, že klikovka je extrémně důležitá a musí přežít skutečně celou životnost vozidla, není překvapivé, že se výrobci ohledně klikových hřídelí drží konzervativních postupů a inovují jen tam, kde to dává smysl.
V praxi se dnes potkáváme se dvěma základními typy: litá kliková hřídel a hřídel kovaná. Pro úplnost je třeba zmínit, že u krajně výkonných motorů nebo speciálních aplikací se používají i kliky obrobené z plného materiálu (říká se jim billet). Ty ale prakticky nikdy nenajdete v sériovém autě, jsou to záležitosti motorů pro motorsport nebo extrémní stavby.
Jak se klikové hřídele vyrábí?
Litá kliková hřídel vzniká velmi přímočarým způsobem. Roztavená litina, případně i ocel se lije do formy, která má přibližně tvar konečné kliky. Po vychladnutí se odlitek vyjme, ofrézuje, obrobí a vznikne hotová komponenta. Postup je rychlý, levný a hodí se pro velkosériovou výrobu. Materiály se používají různé, nejhorší vlastnosti má klasická šedá litina, lepší tvárná litina a ještě o stupeň výš se posouvá ocelolitina. Pevnostní hodnoty se pohybují přibližně od 450 do 700 MPa v tahu, přičemž tvárná litina se dostává někam ke 650 MPa.
Kování je principiálně jiný proces. Hutní ingot, tedy zpracovaný blok oceli, se předehřeje a postupně se za vysokých sil tváří v zápustkách do tvaru kliky. Materiál se nikdy nedostane do tekutého stavu, takže si zachovává svou vnitřní strukturu. Vlákna kovu sledují tvar součásti, neexistují slévárenské vady jako bubliny, mikropóry nebo segregace.
Mez pevnosti továrně kovaných klik se běžně pohybuje kolem 760 MPa, u aftermarketových slitin typu 4340 ovšem klidně přes 1000 MPa. Tažnost, tedy schopnost materiálu se před lomem deformovat, je u kovaných klik trojnásobně až čtyřnásobně vyšší než u litých. To je v praxi důležitější než samotná pevnost. Křehký materiál vám totiž praskne bez varování, kdežto tažný se nejprve začne deformovat a často dá řidiči nějaký signál v podobě vibrací nebo zvuku.
- Přečtěte si také: Vyosení klikové hřídele vůči válci nese pozitiva i negativa
Kde litá klika obstojí?
Drtivá většina sériových atmosférických motorů a slabě přeplňovaných agregátů má hřídel litou. Není to z lenosti nebo z přílišné snahy o úsporu. Jednoduše to stačí. Pokud máte motor s nižším krouticím momentem, rozumnými otáčkami a žádným zásadním přetížením, lité provedení svou funkci plní po celou dobu životnosti vozu. Příkladem mohou být atmosférické čtyřválce v městských autech nebo starší vznětové motory s nižším tlakem v komoře.
Limit přichází v okamžiku, kdy začnete s motorem koketovat o tuningu. Třeba lehké zvýšení plnicího tlaku, agresivnější navyšování výkonu a podobně. Litá klika to nějakou dobu zvládne, ale životnost klesá rychle a hlavně náhodně. Obecně platí, že u motorů s litou klikou se nevyplatí jít se zvýšením výkonu o víc než asi 30 procent nad původní hodnoty.
- Mohlo by vás zajímat: Vliv výfuku na výkon motoru je dost zásadní (1. díl)
Kovaná klika v sériových autech
V sériové produkci se kovaná klika objevuje u motorů, kde výrobce počítá s vyšším zatížením od začátku. Tedy sportovní vozy, větší vznětové motory či přeplňované benzíny s vyššími hodnotami plnicího tlaku. Tady už je rezerva pevnosti vítaná.
U dieselů obecně se kovaná řešení vyskytují častěji, protože tlaky v komoře jsou jednoznačně vyšší. Není výjimkou tlak nad 200 barů, někdy se uvádí i přes 250 barů u moderních motorů, kdežto u benzínu jsme někde kolem 100 barů, u přeplňovaných benzínů 120 až 150. Cenově je kovaná klika výrazně nákladnější. Samotná výroba je zhruba třikrát dražší než lití, k tomu se přidávají operace tepelného zpracování. Standardně se používá indukční kalení, případně nitridace.
Výměna klikové hřídele
Ve stoprocentní většině případů řidič o materiálu kliky neuvažuje vůbec. A je to v pořádku, výrobce má dobrý důvod, proč použil to, co použil. Pokud ovšem plánujete tuning nebo přestavbu motoru a chcete jít s výkonem řekněme o polovinu výš, kovaná klika je vlastně podmínka.
Stejně tak je vhodná pro motory, které pojedou na bioethanol (což ladičům dovoluje nastavit mnohem vyšší plnicí tlaky a agresivnější předstih) nebo na zkapalněné plyny, kde se mění průběh hoření a zvyšuje se mechanické namáhání.
Zdroj info: EngineLabs, SCAT Enterprises, Eagle Specialty Products.
Zdroj médií: Depositphotos.
Zdroj médií: Depositphotos.
