Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of failures to inlet and exhaust valves of 4C90 diesel engine

Hejwowski T., Dębski H., Gardyński L., Nastaj T.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 3

171-178

EN

The paper presents results of MES calculations of temperature, stress and displacement distributions. The considered engine was the actual naturally aspirated one of 4C90. Calculations were performed by means of Abaqus Standard computer program. The engine elements considered were exhaust and inlet valves. This numerical tool used in the calculations enabled the execution of the finite element method calculations in non-linear range on the basis of iterative calculations of the geometrically non-linear issues using Newton - Raphson methods. The elements utilized in model were of C3D8T type, 8th. nodal, hexagonal to paired temperature-distortional analysis with the shape function of the first type. The elements of this type were used to model geometrically straight elements, such as: the valve seats, weld overlay, the valve guides, the valve disks, the valve stems. The remaining parts of engine were modelled with the utilization of C3D4T elements 4th nodal, tetragonal to paired temperature-distortional analysis with the shape function of the first type. The paired temperature-distortional analysis was carried out. The total number of elements was 371095, in this 20698 elements in inlet valve, 15117 elements in exhaust valve, 3264 elements in weld overlay, 2108 of elements in inlet valve seat, 1664 elements in exhaust valve seat, 126233 elements in the head. Obtained results are in fair agreement with similar studies for the other CI engines. Results of experimental studies into wear mechanisms at the valve seat surfaces are presented. Corrosion, adhesion and indentation wear were documented by means of SEM and EDX measurements. Results of numerical calculation proved that significant sliding takes place on the mating surfaces, which was caused by the mutual displacement of valve seat insert and valve stem.

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych wykonanych metodą elementów skończonych rozkładów naprężeń, temperatur i odkształceń. Rozpatrywanym silnikiem był wolnossący silnik ZS typu 4C90. Obliczenia wykonano przy pomocy programu Abaqus Standard. Rozpatrywanymi elementami silnika były zawory dolotowe i wylotowe. Zastosowane do obliczeń narzędzie numeryczne umożliwiało wykonywanie obliczeń MES w zakresie nieliniowym w oparciu o iteracyjne techniki obliczeń zagadnień geometrycznie nieliniowych z wykorzystaniem metody Newtona - Raphsona. W modelu wykorzystano elementy typu C3D8T 8-węzłowe, heksagonalne do analizy sprzężonej temperaturowo-odkształceniowej z funkcją kształtu 1-rzędu. Elementy tego typu były wykorzystane do zamodelowania elementów prostych geometrycznie, takich jak: gniazda zaworów, napoina, prowadnice zaworów, talerzyki zaworów, trzonki zaworów. Pozostałe części silnika zamodelowano z wykorzystaniem elementów C3D4T 4-węzłowych, tetragonalnych do analizy sprzężonej temperaturowo-odkształceniowej z funkcją kształtu 1-rzędu. Wykonano analizę sprzężoną temperaturowo-odkształceniową. Liczba elementów wynosiła 371095, w tym 20698 elementów w zaworze ssącym, 15117 elementów w zaworze wydechowym, 3264 elementy w napoinie, 2108 elementów w gnieździe ssącym, 1664 elementy w gnieździe wydechowym, 126233 w głowicy. Rezultaty analiz numerycznych są w dobrej zgodności z publikowanymi wynikami dla innych silników ZS. Zostały przedstawione wyniki badań eksperymentalnych mechanizmu zużywania powierzchni przylgni zaworów. Udokumentowano metodami SEM i EDX występowanie korozji, odkształcenia plastycznego oraz zużycia adhezyjnego. Rezultaty obliczeń numerycznych udowodniły, że występuje znaczny poślizg na powierzchni tarcia co jest spowodowane wzajemnym przemieszczeniem gniazd i zaworów.

2

Analysis of failure causes of 4C90 diesel engine head

Gardyński L., Dębski H., Hejwowski T., Weroński A., Nastaj T.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 3

179-185

PL

Warunki pracy głowic silników można określić jako ciężkie ze względu na występujące obciążenia mechaniczne i cieplne. Istotnym czynnikiem jest również nierównomierność nagrzewania się głowic silników. Głowice silników ze względu na swój skomplikowany kształt są wykonywane w technologii odlewniczej a najczęściej stosowanymi stopami są żeliwa stopowe i siluminy. Konstrukcja głowicy zależy od przyjętego systemu spalania, usytuowania zaworów i wałka rozrządu oraz liczby zaworów przypadających na cylinder. Powierzchnia głowicy pomiędzy gniazdami zaworów należy do najbardziej obciążonych cieplnie miejsc głowicy. W pracy przedstawiono przyczyny uszkodzeń głowic silnika 4C90. Podano rezultaty badań metalograficznych. Lokalizacja pęknięć była związana z rozkładami temperatur i naprężeń. Obliczenia numeryczne rozkładów temperatur i naprężeń były wykonane za pomocą programu MES Abaqus Standard. Pęknięcia pojawiały się w miejscach występowania najwyższych temperatur i naprężeń. Zwykle powstaje kilka pęknięć, z których jedno formuje złom. Obliczenia numeryczne MES określają rejon mostka międzyzaworowego jako miejsce najbardziej narażone na uszkodzenie, w którym występuje największe naprężenie, około 250 MPa. Miejscem podatnym na pękanie jest również mostek pomiędzy zaworem wylotowym i wkładką żarową. Ze względu na występujące wartości naprężeń, można scharakteryzować mechanizm uszkadzania powierzchni ogniowej głowicy jako zmęczenie niskocyklowe. Obliczone wartości temperatury i naprężeń są w dobrej zgodności z opublikowanymi pracami. Wyniki badań eksperymentalnych potwierdzają rezultaty obliczeń numerycznych.

EN

The work conditions of IC engines heads can be defined as heavy, considering the occurring mechanical and thermal loads. The essential factor is also inequality of warming of the engine heads. Considering their complicated shape, the heads of engines are manufactured in the casting process, and material most often applied is alloy iron or silicon aluminum alloy. The construction of head will depend of the assumed combustion system, valve and camshaft placement and the number of valves in the single cylinder. The head surface between the valve inserts is the most heavily thermally loaded head place. The paper reviews causes of failure to naturally aspirated 4C90 diesel engine heads. Results of metallographic examinations of scrapped engine heads are given. Locations of cracks were connected with stress and temperature distributions. Numerical analysis of temperatures and stresses developed in the engine head was performed by means of Abaqus Standard finite element program. Cracks origins appeared in regions of high temperature and stress levels. Usually a few cracks originated and one of them developed, forming fracture. Finite element method numerical calculations define inter-valve bridge region as the place most susceptible to the damage, in which the largest stresses, valued about 250 MPa are appearing. The place also susceptible on cracking is the bridge between exhaust valve and glow insert. Considering the values of stresses occurring, it is possible as to characterize the mechanism of the igneous head surface damage as a low cycle wear. The computed values of the temperature and the stresses are in the good conformability with values published in the literature. The results of experimental investigations confirm the results of numerical calculations.

3

Alloys for PTA deposition onto seatings of exhaust valves

Hejwowski T., Szewczyk S., Nastaj T.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 4

171-178

EN

The paper presents results of corrosion investigations of alloys used for PTA deposition and three experimental Ni-Co based alloys for plasma deposition containing 37.7-60.5% Ni, 22.8-38% Co and 10.8-18% Cr. Results were compared with experimental data obtained in the similar experiment on currently applied valve steels and H23N18 heat resistant steel. Experimental alloys containing 15-18% of chromium revealed higher heat resistance compared to valve steels and H23N18 heat resistant steel. Experimental alloys Nos 1 and 2 demonstrated lower linear loss in corrosion test carried out in molten salts compared to satellite grade 6. The chemistry of molten salts used in crucible tests resembled that of deposits formed on exhaust system elements of engines burning heavy fuels. Experimental alloys in corrosion research tests in the air atmosphere proved the smaller increase of mass in the temperatures of tests 1073 K and 1173 K, in comparison to Stellite grade 6 alloy, currently used to weld deposition on valve sealing surface. Considering of the contents of hard phases assuring good wear resistance and the their high corrosion resistance, coatings welded on with the powder mixtures based on nickel and cobalt can be poised for the application on sealing surfaces of exhaust valves of diesel engines instead of currently applied expensive Stellite grade 6 alloy.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań korozyjnych stopów stosowanych do napawania metodą plazmową oraz TIG a także trzech stopów eksperymentalnych na osnowie Ni-Co, o zawartości 37,7-60,5% Ni, 22,8-38% Co oraz 10,8-18% Cr i przewidywanych do napawania metodą plazmową. Rezultaty porównano z wynikami badań dla aktualnie stosowanych stali zaworowych i stali żaroodpornej H23N18. Stopy eksperymentalne o zawartości 15-18% Cr wykazały wyższą żaroodporność od stali zaworowych i stali żaroodpornej H23N18 i aktualnie stosowanego do napawania stopu stellite grade 6. Stopy eksperymentalne w badaniach korozyjnych w atmosferze powietrza wykazały, w porównaniu do aktualnie stosowanego do napawania przylgni zaworów stopu Stellite grade 6, mniejsze przyrosty masy w temperaturach testu 1073 K i 1173 K. Stopy Ni-Co nr 1 i 2 wykazały mniejszy ubytek liniowy w porównaniu do stellitu grade 6 w badaniach korozyjnych w stopionych solach, których skład chemiczny był zbliżony do składu osadów utworzonych na elementach układów wydechowych silników napędzanych ciężkimi paliwami. Z uwagi na zawartość twardych faz zapewniających dobrą odporność na zużycie oraz wysoką odporność na korozję powłoki napawane mieszaninami proszków na osnowie niklu oraz na osnowie kobaltu mogą być rozważane do zastosowania na przylgniach zaworów wylotowych silników Diesla zamiast aktualnie stosowanego kosztownego stellitu grade6.

4

Badania odporności powłok na zużycie w styku ślizgowym

Hejwowski T., Nastaj T.

Przegląd Spawalnictwa

|

2006

|

R. 78, nr 7

29-32

5

Badanie odporności na zużycie ścierne powłok napawanych stopami na bazie niklu

Nastaj T.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2003

|

nr 2

49-51

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad zużyciem ściernym powłok wykonanych stopami na osnowie niklu, metodą napawaniu gazowo-proszkowego. Badania zużycia ściernego przeprowadzono z wykorzystaniem mieliwa kwarcowego. korundu oraz węglika krzemu. Odporność powłok na zużycie ścierne zależy od ich twardości oraz mikrostruktury. Rankingi badanych powłok zależą od użytego w teście ścierniwa.

EN

The paper presents results of experiments on abrasive wear of flame deposited coatings. Tests were carried out with SiO2 Al2O3 and SiC. Abrasive nickel-based alloys wear resistance of coatings depends on their hardness and microstructure. Rankings of coatings depend on abrasives used in tests.

6

Badanie odporności na zużycie ścierne i adhezyjno-ścierne stopów na bazie kobaltu i niklu

Hejwowski T., Nastaj T.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2002

|

Vol. 6, nr 3

91-98

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zużycia w testach zużycia ściernego i testach tarcia ślizgowego metal-metal powłok napawanych metodą plazmową mieszaninami proszków na bazie niklu i kobaltu. Badania śladów zużycia przeprowadzone na mikroskopie skaningowym ujawniły występowanie podczas tarcia metal-metal transferu materiału i pękania powłoki. Nie stwierdzono korelacji pomiędzy składem chemicznym powłok lub ich twardością i ubytkiem masy w badaniach tarcia metal-metal. Odporność powłok na zużycie ścierne zależy od ich twardości.

EN

The paper presents results of experiments on abrasive and sliding wear of coatings plasma cladded with mixtures of nickel- and cobalt-based alloys, SEM examinations of wear scars revealed transfer of material between wearing surfaces and cracking of the coating. No distinct correlation was found between resistance to sliding wear of coatings and their hardness. Abrasive wear resistance of coatings depends on their hardness.

7

Badanie odporności na zużycie adhezyjno-ścierne powłok napawanych stopami na bazie kobaltu i niklu

Hejwowski T., Nastaj T.

Mechanics and Mechanical Engineering

|

2002

|

Vol. 6, nr 3

83-90

PL

W pracy przed sław i on o wyniki badań nad zużyciem adhezyjno-ściernym powłok wykonanych ze stopów niklu i kobaltu metodą natryskiwania gazowo-proszkowego i napawania plazmowego. Badania przeprowadzone w warunkach zbliżonych do warunków pracy zaworów silników Diesla wskazują na możliwość zastosowania do napawania przylgni zaworów materiałów na bazie niklu oraz niklu-kobaltu.

EN

The paper presents results of investigations on slinding wear of coatings flame sprayed and plasma transferred arc cladded with nickel-and cobalt-based alloys. Results of experiment carried out in conditions simulating working conditions of diesel engine valves prove that nickel or nickel-cobalt based coatings can be applied to valve seats.