Zużycie tłoków silnikowych – charakterystyka mikrostrukturalna materiałów wykorzystywanych do ich produkcji

• Autorzy: Walczak Mariusz , Bieniaś Jarosław , Stradomska Bogna , Jankowski Adam , Bielecki Daniel

Warianty tytułu

EN

Wear of engine pistons – microstructural characteristics of materials used to produce them

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dynamiczny rozwój motoryzacji wyznacza nowe kierunki w zakresie inżynierii materiałowej, stawiając konstruktorom i technologom początku XXI wieku potrzebę intensywnego poszukiwania nowych materiałów konstrukcyjnych, zapewniających podwyższenie trwałości eksploatacyjnej elementów składowych silnika. Obserwowana tendencja w motoryzacji do podwyższanie osiągów silników wskazuje, że efektywność działania tłoków silników spalinowych zależy w głównej mierze od trwałości materiałów stosowanych do produkcji tych elementów jak i warunków pracy samego silnika. Jednymi z najbardziej perspektywicznych, a zarazem nowoczesnych materiałów są metalowe materiały kompozytowe. W artykule przedstawiono uszkodzenia tłoków silnikowych powstałe w wyniku przeciążeń cieplnych oraz mechanicznych. Ponadto scharakteryzowano mikrostrukturalne właściwości wybranych metalowych materiałów kompozytowych o osnowie stopu aluminium zbrojonych: popiołami lotnymi (fly ash) cząsteczkami grafitu i cząsteczkami SiC (F3S.20S), a także monolitycznego stopu AK12.

EN

Dynamic development of automotive sector determines new tendencies in the area of material engineering, creating for the engineers and technologists of early twenty-first century the need for intensive search for new structural materials, providing increased service life of engine components. The observed trend in the automotive industry for increasing engine performance indicates that the effectiveness of the internal combustion engine piston depends largely on the durability of materials used to manufacture this items, as well as on working conditions of the engine itself. One of the most promising, and modern materials are metal composite materials. The paper presents examples of damages to engine pistons caused by thermal and mechanical overload. Microstructural properties of selected metal composite materials with aluminum alloy matrix reinforced with fly ash, graphite particles, SiC particles (F3S.20S) and the monolithic alloy AK12.

Słowa kluczowe

PL

tłok silnikowy; zużycie; charakterystyka mikrostrukturalna materiałów

EN

engine pistons; wear; microstructural characteristics of materials

• Wydawca: Innovatio Press Wydawnictwo Naukowe Wyższej Szkoły Ekonomii i Innowacji
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe WSEI. Seria Transport i Informatyka
• Rocznik: 2011
• Tom: T 1, nr 1
• Strony: 59--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Walczak Mariusz

• Politechnika Lubelska

autor

Bieniaś Jarosław

• Politechnika Lubelska

autor

Stradomska Bogna

autor

Jankowski Adam

autor

Bielecki Daniel

Bibliografia

• 1. Weroński A., Zmęczenie cieplne metali, Przegląd Mechaniczny, 1983, Nr 3, s. 22-25.
• 2. Weroński A., Zmęczenie cieplne metali, Wydawnictwo WNT, Warszawa 1983.
• 3. Wojciechowski A., Motoryzacja XXI wieku. Metalowe materiały kompozytowe. Motor, 2003, Nr 21, s. 68-70.
• 4. Gardyński L., Weroński A., Próba podwyższenia odporności na zmęczenie cieplne powierzchni tłoków silników spalinowych, Inżynieria Materiałowa, 2000, Nr 6, s. 283-288.
• 5. Gardyński L., Badania nad podwyższeniem odporności na zmęczenie cieplne tłoków do wysoko doładowanych silników ZS, Rozprawa doktorska, Politechnika Lubelska, Lublin 1999.
• 6. Silva F.S., Fatigue on engine pistons – A compendium of case studies, Engineering Failure Analysis, 2006, No 13, pp. 480-492.
• 7. MAHLE, Części do silników i filtry: zdjęcia wad, przyczyny i ich unikanie. Dostępny: http://camisa.com.mx/C12570B3006C0D49/vwContentByUNID/CF2A60A5F6E8B236C12576470056D00B/$FILE/Schadensbrosch%C3%BCre_polnisch_final.pdf z dnia 20.02.2011.
• 8. Ubysz W., Współczesne silniki samochodowe, Politechnika Śląska, Gliwice 1996.
• 9. Niewczas A., Trwałość zespołu tłok-pierścienie tłokowe-cylinder silnika spalinowego, WNT, Warszawa 1998.
• 10.Sahin Y., Özdin K., Model for the abrasive wear behaviour of aluminium based composites, Materials and Design, 2008, No 29, pp. 728-733.
• 11.García-Romero A. M., Egizabal P., Irisarri A. M., Fracture and fatigue behaviour of aluminium matrix composite automotive pistons, Applied Composite Materials, 2010, No 17, pp. 15-30.
• 12. Rao R.N., Das S., Effect of SiC content and sliding speed on the wear behaviour of aluminium matrix composites, Materials and Design, 2011, No 32, pp. 1066-1071.
• 13.Rajaram G., Kumaran S., Srinivasa Rao T., Kamaraj M., Studies on high temperature wear and its mechanism of Al-Si/graphite composite under dry sliding conditions, Tribology International, 2010, No 43, pp. 2152-2158.
• 14.Guo R.Q., Rohatgi P.K., Ray. S., Casting Characteristic of Aluminium Alloy, Fly Ash Composites. Transactions of the American Foundrymen’s Society, Vol. 104, 1996, pp. 1097-1101.
• 15.Prabhakarana K., Warriera K. G. K., Rohatgib K., Preparation of Free Flowing Fly Ash Granules Containing Multifunctional Molecules, Ceramics International, No. 27, 2001, pp. 749-754.
• 16.Sobczak J., Sobczak N., Przystaś G., Zastosowanie materiałów odpadowych w odlewnictwie na przykładzie popiołów lotnych, Stan aktualny i perspektywy zastosowania, Wyd. Instytutu Odlewnictwa, Kraków 1999.
• 17.Bieniaś J., Walczak M., Surowska B., Sobczak J., Microstructure and Corrosion Behaviour of Aluminium Fly Ash Composites, Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, Vol. 5, No. 2, 2003, pp. 493-502.
• 18.Bieniaś J., Analiza wpływu fazy ceramicznej i struktury osnowy na odporność korozyjną kompozytów Al-Si zbrojonych dyspersyjnie grafitem, Rozprawa doktorska, Politechnika Lubelska, Lublin 2004.
• 19.Suresha S., Sridhara B. K., Effect of silicon carbide particulates on wear resistance of graphitic aluminium matrix composites, Materials and Design, 2010, No 31, pp. 4470-4477.
• 20.Rohatgi P. K., Cast Metal-Matrix Composites. ASM Handbook. Casting, ASM International, Vol. 15, USA 1992.
• 21.Pietrowski S., Krystalizacja, struktura i właściwości siluminów tłokowych, Wyd. Pol. Łódzkiej, Łódź 1999.
• 22.Sobczak J., Metalowe materiały kompozytowe. Stan aktualny i perspektywy rozwoju w świetle polityki naukowej, technologii i praktyki przemysłowej Stanów Zjednoczonych, Wyd. Instytut Odlewnictwa, Kraków 1996.
• 23.Sobczak J., Wojciechowski A., Tendencje rozwojowe metalowych materiałów kompozytowych w budowie samochodu, Instytut Transportu Samochodowego, Warszawa 1999.
• 24.Rudnik D., Studium eksperymentalne materiału tłoka kompozytowego do silnika spalinowego, Autoreferat pracy doktorskiej, Lublin 2001.
• 25.Walczak M., Właściwości i zastosowanie aluminiowych kompozytów zbrojonych SiC w budowie samochodu, I Sympozjum Doktoranckie pt. Współczesne technologie w Budowie Maszyn, Zeszyt Politechniki Lubelskiej, Lublin 2002.