Evaluation of the Wear of an Fe-Al Alloy Turbocharger Rotor Seal Ring under Selected Operating Conditions

• Autorzy: Bąkowski Henryk , Cebulski Janusz , Ćwiek Janusz

Warianty tytułu

PL

Ocena zużycia pierścienia uszczelniającego wirnika turbosprężarki wykonanego ze stopu Fe-Al w wybranych warunkach eksploatacji

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This publication presents the possibility of extending the service life of the rotor shaft seal ring in an automotive turbocharger by using an intermetallic Al-Fe alloy. Comprehensive results of tribological, metallographic and profilometric tests of this alloy (vacuum cast) operating in a sliding association on a T-05 bench allowed the representation of a real friction node. Based on empirical tests, it will be possible to determine which alloy (Al-Fe alloy or the one currently used for sealing rings of a car turbocharger rotor shaft) has better tribological properties. For this purpose, the research was based on an experiment that assumes three main factors determining the wear of the tested association. The result of the experimental plan was to obtain threedimensional diagrams showing the influence of the wear factors on the friction force and surface topography.

PL

W publikacji przedstawiono możliwość wydłużenia czasu eksploatacji pierścienia uszczelniającego wałka wirnika w turbosprężarce samochodowej poprzez zastosowanie międzymetalicznego stopu Al-Fe. Kompleksowe wyniki badań tribologicznych, metalograficznych oraz profilometrycznych tego stopu (odlewanego próżniowo) pracującego w skojarzeniu ślizgowym na stanowisku T-05 pozwoliły na odzwierciedlenie rzeczywistego węzła tarcia. Na podstawie przeprowadzonych badań empirycznych będzie można stwierdzić, który ze stopów (stop Al-Fe czy obecnie stosowany na pierścienie uszczelniające wałka wirnika turbosprężarki samochodowej) posiada lepsze właściwości tribologiczne. W tym celu badania oparto na eksperymencie, który zakłada trzy główne czynniki decydujące o zużyciu badanego skojarzenia. W wyniku przeprowadzonego planu eksperymentu możliwe było uzyskanie wykresów trójwymiarowych ujmujących wpływ czynników eksploatacyjnych na siłę tarcia oraz topografię powierzchni.

Słowa kluczowe

EN

wear abrasive; turbocharger rotor seal ring; Fe-Al alloy

PL

zużywanie ścierne; pierścień uszczelniający wirnika turbosprężarki; stop Fe-Al

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 1
• Strony: 19--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr., wz.

Twórcy

autor

Bąkowski Henryk

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Z. Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-9041-1991

autor

Cebulski Janusz

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering, Z. Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0002-3813-8705

autor

Ćwiek Janusz

• Silesian University of Technology, Faculty of Transport and Aviation Engineering, Z. Krasińskiego 8 Street, 40-019 Katowice, Poland.

• https://orcid.org/0000-0003-1829-2067

Bibliografia

• 1. Hadryś D., Bąkowski H., Stanik Z., Kubik A.: Analysis of shaft wear in turbocharges of automotive vehicles. Transport Problems, vol. 14, iss. 3, 2019, pp. 85–95.
• 2. Mysłowski J.: Doładowanie silników. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności. Warszawa 2016.
• 3. Schweizer B., Sievert M.: Nonlinear oscillation of automotive turbocharger turbines. Journal of Sound and Vibration. 321, 2009, pp. 955–975.
• 4. Cebulski J.: Application of FeAl intermetallic phase matrix based alloys in the turbine components of a turbocharger. Metalurgija, vol. 54, iss. 1, 2015, pp. 154–156.
• 5. Cebulski J.: Żaroodporność stopów na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl. Wydwnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2014.
• 6. Martinez-Botas R., Roamgnoli A.: Heat transfer analysis in a turbocharger turbine: An experimental and computational evaluation. Apllied Thermal Engineering, 38, 2012, pp. 58–77.
• 7. Jablońska M, Jasik A, Hanc A. Structure and some mechanical properties of Fe(3) Al-based cast alloys. Archives of Metallurgy and Materials. 54 (3), 2009, pp. 731–739.
• 8. Pint B.A., Haynes J.A., Armstrong B.L.: Performance turbocharger alloys and coatings at 850–950°C in air with water vapor. Surface & Coatings Technology, 215, 2013, pp. 90–95.
• 9. Shen p. Z., Song M., Gao H. Y., He Y. H., Zou J., Xu N. P., Huang B. Y., liu C. T.: Structural characteristics and high-temperature oxidation behavior of porous Fe-40% Al alloy. Journal of Materials Science, 44:4413, 2009.
• 10. Cebulski J., Pasek D.: Fe-Al Intermetallic Alloy: Its Heat-Resistant and Practical Application. Intermetallic Compounds – Formation and Applications. 2018.
• 11. Cebulski J.: Stopy na osnowie fazy międzymetalicznej FeAl. Monografia. Gliwice, 2020.
• 12. Cebulski J, Lalik S, Michalik R. Corrosion resistance of FeAl intermetallic phase based alloy in water solution of NaCl. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering. 27, 2008, pp. 15–18.
• 13. Ślebioda T., Krawczyk J., Bednarek S., Wojtaszek M., Paćko M.: Chosen tribological properties of FeAl alloys. Tribologia, 42, nr 4, 2011, pp. 253–261.
• 14. Ślebioda T.: Thermomechanical processing of FeAl alloys. AGH, Kraków, 2013, pp. 73–78.
• 15. Górecka R., Polański Z.: Metrologia warstwy wierzchniej. Wydawnictwo WNT, 1987.
• 16. Gabryś D.: Analiza termodynamiczna układu turbodoładowania silnika spalinowego. Archiwum Instytutu Techniki Cieplnej, vol. 2, 2016, pp. 35–58.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).