Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Laser rebuilding of engine exhaust valves

Bogdanowicz Z., Grzelak K.

Journal of KONES

|

2011

|

Vol. 18, No. 1

57-68

EN

The study presents the results of tests concerning laser rebuilding of worn exhaust valve faces of combustion engines. Materials that are used for pad welding were reviewed and analyzed from the angle of their usability for pad welding of valve faces. The material that was selected was a powdered cobalt alloy (stellite). Subsequently, there was conducted a selection of the pad welding process parameters, taking into account, among other things, the heat capacity of valves being rebuilt. Rebuilding of worn out valves was realized and the properties of obtained layers were subject to evaluation. It was found, among other things, that it was necessary to make machining undercuts at the point of the valve face in order to locate the pad welded stellite layer properly. In the case of valves made of H9S2 steel, it was found that it was necessary to preheat the valves so as to eliminate cracks in the layer being pad welded. Microscopic analyses of the structures of layers rebuilt with the use of stellite as well as microhardness tests confirmed the possibility of the application of laser pad welding in order to rebuild worn out valve faces.

2

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.

3

Porównawcze badania zależności między geometrią zaworów silnikowych a ich stanem cieplnym

Nagórski Z.

Silniki Spalinowe

|

2007

|

R. 46, nr SC1

73-87

PL

Referat stanowi kontynuację tematyki symulacyjnych badań cieplnych zaworów wylotowych tłokowych silników spalinowych, m. in. podczas tzw. "zimnego" rozruchu. Przedstawiono zmodyfikowany, trójwymiarowy model nieustalonej wymiany ciepła w zespole zaworowym (gniazdo - zawór - prowadnica) z zaworami o różnych kształtach grzybków. W modelu odwzorowano ruch zaworów względem gniazd i prowadnic, uwzględniono zmienną w czasie temperaturę gniazd i prowadnic oraz charakterystykę termiczną cyklu roboczego silnika. Uzyskano chwilowe rozkłady pól temperatury i jej gradientów w zaworach z grzybkami: płaskim, wklęsłym i wypukłym oraz dla trzech rodzajów materiałów grzybków, przy takich samych charakterystykach termicznych cyklu roboczego. Pola temperatury posłużyły do wyznaczenia przebiegów temperatury w wybranych punktach grzybków zaworowych. Pozwala to na porównawczą ocenę wpływu geometrii i rodzaju materiałów zaworowych na stany cieplne zaworów np. w okresie "zimnego" rozruchu silnika oraz wybór najkorzystniejszego wariantu zaworu.

EN

The present work is the continuation of the simulational thermal investigations of exhaust valves of piston combustion engines during so called cold start. The modified 3D model of unstable heat transfer in valve unit (valve + valve-seat + valve-guide) for different forms the valve-head. The model refers to valves motion with respect to valveseats and valve-guides considering valve-seat and valve-guide temperature fluctuations in time as well as the thermal characteristic of engine working cycle. The transient temperature fields distributions were obtained for plane, convex and concave valve-heads. Three different materials of valve-heads were tested under the same thermal conditions of engine working cycle. The temperature fields were used to formulate the time distribution of temperature in selected points of valve-heads. In the result the comparative estimation of the influence of geometry and material properties on the valve thermal state were obtained for engine cold start, as an example, and the optimal choice of valve shapematerial was possible.

4

Temperature gradients in the exhaust valves during "cold" start simulation of combustion engine

Nagórski Z.

Journal of KONES

|

2006

|

Vol. 13, No. 3

233-244

EN

Characteristic heat states corresponding to start, load increase, stable work, load decrease and cooling may be figured out during combustion engines work. Among the mentioned states the engine start, and in particular, "cold" start is the one responsible for the highest velocity of temperature increase and the highest temperature gradients observed in engine components. The exhaust valves are the members currying the biggest heat loads. In order to investigate the heat flow process in the valves during the engine "cold" start a simulation heat model was formulated with consideration of the possibility to compare transient distributions of temperature in the valves [5,6] of different shape and material properties working under arbitrary assumed heat loads. Model parts ("quarter") of two valves, located in cylindrical co-ordinate system, represent valves of different shapes and different material properties. Independent, various in time boundary conditions and initial heat transfers representing the engine heat cycle and valves movement are applied to surfaces of the valves. The temperature of the valve seat and valve guide is time dependent quantity. The modified simulation model, giving possibilities to apply independent heat conditions of the working cycle of each valve and analyse transient distributions of temperature gradients, was presented. The simulations and analysis of temperature gradients were made for valves of the same geometry and material properties under two different working cycles and two rotation velocities.

PL

W pracy silnika spalinowego można rozróżnić charakterystyczne stany cieplne odpowiadające: rozruchowi. zwiększaniu obciążenia, pracy w warunkach ustalonych, zmniejszaniu obciążenia i stygnięciu. Spośród wymienionych, rozruch silnika - a w szczególności "zimny" rozruch jest okresem charakteryzującym się największą szybkością przyrostów temperatury i największymi gradientami temperatury w elementach silnika. Do najbardziej obciążonych cieplnie elementów silnika należą zawory wylotowe. W celu bliższego poznania przepływu ciepła ir zaworach podczas ".zimnego" rozruchu silnika opracowano symulacyjny model cieplny, pozwalający jednocześnie porównywać chwilowe rozkłady pól temperatury w zaworach [5, 6] o różnych kształtach i właściwościach materiałowych, poddawanych dzialaniu dowolnie kształtowanych wymuszeń cieplnych. Modelowe wycinki {"ćwiartki") dwóch zaworów, osadzone w walcowym układzie odniesieniu, reprezentują dwa zawory o różnych kształtach i właściwościach materiałowych. Na powierzchniach zaworów zadawane są niezależne, zmienne w czasie warunki brzegowe i początkowe wymiany depta, reprezentujące cieplny cykl pracy silnika oni: przemieszczanie się zaworów względem prowadnic i gniazd, których temperatury są także funkcjami czasu. Poniżej przedstawiono zmodyfikowany model symulacyjny; pozwalający dodatkowo zadawać niezależne warunki cieplne cyklu roboczego dla każdego z zaworów oraz analizować chwilowe rozkłady gradientów temperatury; Obliczenia symulacyjne i analizę gradientów temperatury przeprowadzono dla zaworów o takich samych wtasciwosciach materiałowych i geometrii, dla dwóch różnych cykli pracy silnika i dwóch prędkości obrotowych.

5

Modyfikacja warstwy wierzchniej stali 50H21G9N4 z wykorzystaniem azotowania jarzeniowego

Napadłek W., Bogdanowicz Z., Kowalczyk S., Pakowski C., Szudrowicz M.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

534-536

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki badań warstwy wierzchniej wytworzonej przy użyciu azotowania jarzeniowego na stali zaworowej 50H21G9N4. Określono wpływ azotowania na mikrostrukturę, skład chemiczny, mikrotwardość oraz właściwości tribologiczne wytworzonej warstwy. W wyniku doboru parametrów obróbki cieplno-chemicznej, ustalono takie, przy których należy prowadzić przemysłowy proces azotowania jarzeniowego stali zaworowej. Przeprowadzone wyniki badań potwierdziły możliwość zastosowania tej technologii w procesach modyfikacji warstwy wierzchniej zaworów wylotowych stosowanych w silnikach spalinowych.

EN

The article presents some chosen results of the research of the surface layer made on a 50H21G9N4 austenitic steel by ion nitriding. The influence of the nitriding onto microstructure, chemical constitution, microhardness and tribological properties of created layer, was determined. Because of the different variants of thermochemical treatment, the best conditions were established to industrial ion nitriding of austenitic steel. Obtained results of investigations confirmed the possibility of using this technology in modification processes of exhaust valves in combustion engines.