Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Advantages of using composite alloys for internal combustion engine pistons

Kowalski Mirosław, Jankowski Antoni

Archives of Transport

|

2020

|

Vol. 55, iss. 3

85--94

EN

Combustion engine pistons are subject to variable mechanical and thermal loads, and to variable deformations. The article presents the possibilities of using novel composite alloys for the construction of pistons for combustion engines. The novel alloys make it possible to meet high demands, especially for highly load designs, which practically cannot be met by conventional alloys used so far. These high requirements relate to the weight of the pistons, high temperature strength, alloy crystalline structure, abrasive wear resistance, dimensional stability. The requirements for pistons have an impact on the durability of the engine's operation, the level of noise emissions; exhaust gas blow-by into the crankcase, the level of emitted toxic exhaust components, mainly hydrocarbons. The research covered metallography (chemical composition, microstructure), material strength, abrasive wear, and thermal expansion. Investigations of the alloy crystallization process during casting were carried out using the Differential Thermal Analysis (DTA) method. The castings were used for metallographic tests. The strength of the samples was tested at room temperature (20°C) and elevated temperature (up to 350°C) on a testing machine equipped with a special climatic chamber. In particular, the article presents Thermal Derivative Analysis curves and representative microstructures of conventional AlSi12 alloy and the novel composite alloy; dependence of the tensile strength versus temperature for the samples of the novel alloy with various nickel content 2% and 4 %; comparison of the tensile strength for conventional alloy and the novel alloy at ambient and 250°C temperature; comparison of abrasive wear of samples, made of novel aluminium alloy and different cast iron; course of the linear expansion coefficient versus temperature for the conventional AlSi12 alloy with incorrect heat treatment; course of the linear expansion coefficient versus temperature for one of tested silumin alloy which expansion coefficient during sample cooling is smaller than during sample heating; course of the linear expansion coefficient versus temperature for the novel composite silumin alloy, after correct heat treatment. The great benefits of using this novel alloy and the introduction of novel alloying elements (in-Situ) have been confirmed in engine research.

2

Research of the resistance against thermal shocks of chosen elements of combustion engines

Jankowski A., Jankowska B., Ambrozik A., Ślęzak M.

Journal of KONES

|

2005

|

Vol. 12, No. 3-4

103-116

EN

The problem the resistance of elements and sets of machines on thermal shocks appears in many domains of the technique, from computers across machines and metallurgic devices, combustion engines to space devices. The range and the level of thermal loads is diverse and dependent from working conditions, as well as the temperature range has to be adapted to real conditions in which the given element, set or stage works. Appear two kinds of loads which can be due by thermal shocks: expanding and compressive. Thermal shocks appear during heterogeneous warming or the cooling with reference to homogeneous materials, or homogeneous warming or the cooling of heterogeneous materials. They appear also during homogeneous warming of homogeneous materials about complicated configuration. Theoretical bases of thermal shocks, bases thermal shocks with the special attention on the different influence of thermal shocks with reference to materials fragile and plastic are presented in the article. Main factors influencing on the resistance of materials on thermal shocks are introduced .Also the apparatus and self-operated with computer controlling investigative devices which let on the realization of the cycle of research of thermal shocks in the range of the temperature to 1150 about C are described in the paper. The result of initial researches with reference to pistons of combustion engines which showed, in following cycles of thermal shocks takes place exchanges of measurements are submitted. As well the attention on essential influent parameters on the resistance of materials on thermal shocks to which one ought to accept among other things the coefficient of linear expansion and Young's modulus.

PL

Problem odporności elementów i zespołów maszyn na szoki termiczne występuje w wielu dziedzinach techniki, od komputerów poprzez maszyny i urządzenia hutnicze, silniki spalinowe do urządzeń kosmicznych. Zakres i poziom obciążeń termicznych jest zróżnicowany i zależny od warunków pracy, jak również zakres temperatur musi być dostosowany do warunków rzeczywistych, w których dany element, zespół czy urządzanie pracuje. Występują dwa rodzaje obciążeń, które mogą być spowodowane przez szoki termiczne: rozciągające i ściskające. Szoki termiczne występują w czasie niejednorodnego nagrzewania lub chłodzenia w odniesieniu do jednorodnych materiałów, albo jednorodnego nagrzewania lub chłodzenia niejednorodnych materiałów. Występują także w czasie jednorodnego nagrzewania materiałów jednorodnych o złożonej konfiguracji. W artykule zaprezentowano podstawy teoretyczne szoków termicznych, przy czym zwrócono szczególną uwagę na różne oddziaływanie szoków termicznych w odniesieniu do materiałów kruchych i plastycznych. Przedstawiono główne czynniki wpływające na odporność materiałów na szoki termiczne. Przedstawiono też aparaturę i automatyczne, sterowane komputerem urządzenia badawcze, które pozwalają na realizację cyklu badań szoków termicznych w zakresie temperatury do 1150° C. Przedstawiono wynik wstępnych badań w odniesieniu do tłoków silników spalinowych, które wykazały, że w kolejnych cyklach szoków termicznych ma miejsce zmiany wymiarów. Zwrócono też uwagę na istotne parametry wpływające na odporność materiałów na szoki termiczne, do których należy zaliczyć między innymi współczynnik rozszerzalności liniowej i moduł Younga.

3

Badania wytrzymałości na zmęczenie materiałów na tłoki silników spalinowych

Gardyński L., Weroński A.

Journal of KONES

|

1999

|

Vol. 6, No. 3-4

59-64

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań prowadzonych pod kątem zwiększenia odporności tłoków silników wysokoprężnych na występowanie pęknięć denek spowodowanych obciążeniem cieplnym i mechanicznym. Opisano uzyskane wyniki badań zmęczenia mechanicznego. Badania odporności zmęczeniowej prowadzono na próbkach pobranych z różnych stref tłoków po eksploatacji w silniku oraz dla tłoków nowych. Badano także wpływ anodowego utleniania powierzchni próbek na ich odporność zmęczeniową. Praca jest kontynuacją badań prowadzonych w ramach grantu promotorskiego KBN nr PB 151/T12/96/11 "Badania nad podwyższeniem odporności na zmęczenie cieplne tłoków do wysoko doładowanych silników ZS".

EN

The paper presents the results of scientific research on piston body material resistance to crack growth. The main attention was put on the Diesel engines pistons' heads and their mechanical fatigue. Resistance to crack growth was investigated on samples gathered from different piston zones, both in new and operated engines. Moreover, an influence of anodic oxidation of sample's surfaces on their crack resistance was examined. The carried out research was a further continuation of the Ph.D. Project of Committee of Scientific Research No. PB 151/T12/96/11 "Research on increase of pistons' body resistance to thermal fatigue in high charged SI engines".

4

Nowy materiał kompozytowy na tłoki ekologicznych silników spalinowych

Siemińska-Jankowska B.

Journal of KONES

|

1998

|

Vol. 5, No. 1

252-264

PL

W publikacji przedstawiono wyniki badań nowego materiału kompozytowego, na tłoki silników spalinowych, wykonanego na bazie siluminów tłokowych AK 12 i AK 20 z dodatkiem węglika krzemu. Przeprowadzone badania właściwości mechanicznych i właściwości trybologicznych oraz stabilności wymiarowej wskazują, że uzyskano porównywalne, do materiału bazowego, właściwości mechaniczne oraz porównywalną stabilność wymiarową przy znacznej poprawie właściwości trybologicznych, co jest jednym z zasadniczych celów zastosowań materiałów kompozytowych na tłoki. W związku z tym, że zwiększeniu uległa odporność na zatarcia materiału kompozytowego a zmniejszeniu uległ współczynnik tarcia, przy podobnej wartości współczynnika rozszerzalności termicznej, możliwe jest zmniejszenie luzów między tłokiem a cylindrem, czego efektem będzie zmniejszenie zużycia oleju, zmniejszenie emisji węglowodorów, zmniejszenie przedmuchów do skrzyni korbowej oraz zmniejszenie hałaśliwości pracy silnika.

EN

Results of investigations of a new composite designed for IC - engine pistons, the common AK 12 and AK 20 aluminium alloys with silicone carbide addition are presented in this paper. Mechanical wear characteristics and thermal stability of the new material have been established providing evidence of an essential procurement of the features decisive in making the material suitable for IC - engine pistons. Thanks to increased resistance to wear and seizing and reduced friction coffiaeht the new material offers an opportunity to minimise the clearance between piston and the cylinder, leading to a reduced consumption of engine oil as well as a reduced emission of hydrocarbons.