Zużywanie w mikroskali skojarzenia żeliwny pierścień tłokowy – kompozytowa tuleja cylindrowa

• Autorzy: Posmyk A. , Bąkowski H.

Warianty tytułu

EN

Wear in the microscale of cast iron piston ring/composite cylinder liner contact

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono próbę wyjaśnienia mechanizmów zużywania skojarzenia żeliwny pierścień tłokowy/kompozytowa tuleja cylindrowa w mikroskali, używając płytkowego modelu perlitu. Do obliczeń lokalnych wartości naprężeń i odkształceń w perlicie stanowiącym osnowę żeliwa, stykającym się z włóknami zbrojącymi tulei cylindrowej zbudowano model geometryczny i wykonano obliczenia Metodą Elementów Skończonych. Do budowy modelu geometrycznego wykorzystano cechy stereologiczne ziaren perlitu i włókien zbrojących w kompozycie. W wyniku przeprowadzonych obliczeń uzyskano lokalne rozkłady wartości naprężeń i odkształceń w płytkach cementytu i ferrytu oraz w pobliżu włókna w osnowie kompozytu. Naprężenia wyliczone z użyciem modelu uproszczonego (izotropowe ziarna perlitu) są inne niż z użyciem modelu rozbudowanego (płytki cementytu i ferrytu w ziarnach perlitu). Wartości te pozwalają wyjaśnić mechanizm zużywania analizowanego skojarzenia.

EN

The paper presents an attempt to explain the mechanism of wear in a contact cast iron piston ring/composite cylinder liner analysed at a microscale by using of lamellar model of a pearlite. For calculation of local stresses and strains levels in a pearlite, which constitutes the matrix of cast iron being in a contact with reinforcing fibres in a cylinder liner, a geometrical model was built and calculations using FEM were carried out. Stereological parameters of pearlite grains and fibres in a composite were used for the construction of the geometrical model. Local distributions of stresses and strains in cementite and ferrite lamellas have been acquired as a result of calculations carried out. Stresses calculated by using the simplified model (isotropic pearlite grains) are different from those calculated by using the enlarged model (cementite and ferrite lamellas in pearlite grains). These values allow one to explain the wear mechanism of the investigated contact.

Słowa kluczowe

PL

zużycie; mikroskala; pierścień tłokowy; tuleja cylindrowa; mikrostruktura; perlit; MES

EN

wear; microscale; piston ring; cylinder liner; microstructure; pearlite; FEM

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 3
• Strony: 153--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Posmyk A.

• Politechnika Śląska, Wydział Transportu, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Polska

autor

Bąkowski H.

• Politechnika Śląska, Wydział Transportu, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Polska

Bibliografia

• 1. Archard J.F.: Elastic Deformation and the Laws of Friction. Proceedings of the Royal Society of London A, 243, 1957, 190–205.
• 2. Stanley H.M., Kato, T.: FFT-Based Method for Rough Surface Contact. Journal of Tribology, Transactions of the ASME, 119(3), 1997, 481–485.
• 3. Jackson R.L.: An Analytical Solution to an Archard-Type Fractal Rough Surface Contact Model. Tribology Transactions (1) 2010, 543–553.
• 4. Muskalski Z., Milenin A.: Development of Finite Element Model of Reorientation of Cementite Lamellae in Pearlite Colonies in Wire Drawing Process for Wires Made from High Carbon Steel. Solid State Phenomena, Vol. 165, 2010, 136–141.
• 5. Li M., Ghosh S., Richmond O., Weiland H., Rouns T.N.: Three dimensional characterization and modeling of particle reinforced metal matrix composites part II: damage characterization. Materials Science and Engineering A266, 1999, 221–240.
• 6. Zheng M., Heinen A.N., Bryzik W.: Model of wear and friction in cylinder liners and piston rings. Tribology Transactions 49, 2006, 315–327.
• 7. Posmyk A., Bąkowski H.: Wpływ cząstek Al2O3 w materiale kompozytowym na zużycie tribologiczne w badaniach modelowych. Kompozyty 9: 1, 2009, 29–33.
• 8. Posmyk A., Bąkowski H.: Mechanizm zużywania w skojarzeniu żeliwo szare-kompozyt zbrojony cząstkami Al2O3. Tribologia nr 2, (224), 2009, 183–190.
• 9. Posmyk A., Bąkowski H.: Mechanizm zużywania modelowego skojarzenia pierścień tłokowy–tuleja cylindrowa wykonanego z żeliwa i kompozytu zbrojonego włóknami Al2O3 ułożonymi stycznie do powierzchni. Tribologia nr 5, 2010, 173–180.
• 10. Posmyk A., Bąkowski H.: Wear mechanism of cast iron piston ring/aluminum matrix composite cylinder liner. Tribology Transactions, 56, 2013, 806–815.
• 11. Bon-Woong Koo at all: Experimental measurement of Young’s modulus from a single crystalline cementite. Scripta Materialia 82, 2014, 25–28.
• 12. Zubkova T.A., Yakovleva I.L., Karkina L.E., Veretennikova I.A.: Study of the hardness and elastic modulus of cementite in the structure of granular pearlite by the nano-indentation method. Metal Science and Heat Treatment, Vol. 56, 2014, 5–6.