Tłoki kompozytowe do silników spalinowych
 |
TŁOKI KOMPOZYTOWE DO SILNIKÓW SPALINOWYCH Dariusz Rudnik, Jerzy Sobczak ISBN 83-913045-7-4 Rok wydania: 2001 Liczba stron: 120 Cena wersji kolorowej 45 zł netto Cena wersji czarno-białej 20 zł netto |
|
Spis treści
|
W części ogólnej publikacji omówiono specyfikę pracy tłoka silnika spalinowego ze sprecyzowaniem wymagań konstrukcyjno-materiałowych, współczesnych tendencji i wymagań technicznych. Związane są one przede wszystkim z aspektami ekologicznymi jakie powinny być uwzględniane przy wprowadzaniu, na skalę przemysłową, nowych materiałów i technologii. z technicznego punktu widzenia występuje ścisły związek między skutkami wynikającymi z pracy tłoka i potrzebą zabezpieczenia potencjalnego użytkownika pojazdu przed toksycznością emitowanych do środowiska spalin. Równocześnie pojazd powinien spełniać wszystkie wymagania związane z bezpieczeństwem oraz komfortem jazdy a także z technicznymi osiągami w tym jak najniższym zużyciem paliwa oraz możliwie najwyższymi parametrami trakcyjnymi. Przedstawiono podstawowe problemy, związane z możliwościami technologicznymi w zakresie wytwarzania nowych materiałów - kompozytów metalowych na bazie stopów aluminium - jako nowatorskiego rozwiązania alternatywnego względem dotychczas stosowanych materiałów tradycyjnych. Po wniesieniu odpowiednich zmian konstrukcyjno-technologicznych, metodą prasowania w stanie ciekłym (squeeze casting) wytworzono aluminiowe tłoki kompozytowe do badań, zbrojone zarówno lokalnie preformą włóknistą na bazie włókien krótkich z tlenku glinu, jak i zbrojone w całej objętości (dyspersyjnie) cząsteczkami węglika krzemu (F3S.20S), grafitu niklowanego (AK12/grafit) i popiołem lotnym (kompozyty ALFA®). Kompleksowym badaniom poddano kompozyt na bazie stopu AK12, zawierający 22 obj. % włókien tlenku glinu (AK12/Al2O3). Badania pozostałych materiałów kompozytowych potraktowano w sposób uzupełniający i weryfikujący. Wyznaczono szereg charakterystyk fizycznych (gęstość, przewodność elektryczna, rozszerzalność cieplna), dokonując wstępnego oszacowania przewodności cieplnej z zastosowaniem zasady mieszania (rule of mixture). Testy odporności materiałów na szoki cieplne prowadzono na prototypowym, zautomatyzowanym urządzeniu pomiarowym, stosując oryginalną metodykę pomiarową. Przeprowadzono analizę wpływu zbrojenia na zjawisko pękania kompozytów wskutek zmiennego pola temperaturowo-czasowego, teoretycznie szacując ich odporność na szoki cieplne. Przeprowadzone badania właściwości wytrzymałościowych, zarówno w temperaturze otoczenia, jak i podwyższonej, badania twardości i udarności pozwoliły na potwierdzenie umacniającego wpływu fazy zbrojącej na osnowę kompozytu. Uproszczone badania tribologiczne, przeprowadzone na przykładzie kompozytów AK12/Al2O3 i AK12/grafit wykazały korzystny wpływ zbrojenia na zużycie ścierne osnowy metalowej. Przeprowadzono badania strukturalne metodą mikroskopii optycznej z analizą ilościową i mikroskopii skaningowej w celu wyjawienia wpływu struktury materiału kompozytowego na właściwości użytkowe tłoka silnika spalinowego. Sprecyzowano stosowne wnioski, dotyczące kierunków zmian konstrukcyjnych tłoka, wygenerowanych uzyskiwanym poziomem jego właściwości użytkowych. |
