سرسیلندر یکی از قطعات مهم و چالش­ برانگیز موتور است که خستگی ناشی از تنش­ های ترمومکانیکی نقش موثری در ایجاد آسیب و کاهش عمر خستگی آن دارد. هدف این پژوهش ارزیابی عمر خستگی کم ­چرخه سرسیلندر با تغییر جنس آن از آلیاژ آلومینیم A356 به آلیاژ منیزیم AZ91  است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی کم­ چرخه سرسیلندر با استفاده از روش اجزای محدود و نرم ­افزار انسیس به منظور پیش­ بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی کم­ چرخه با استفاده از تئوری مارو و نرم­افزار ANSYS nCode Design Life انجام شده است. ثابت­های سخت شوندگی سینماتیک و همگن آلیاژ منیزیم AZ91با استفاده از تست­های خستگی کم­چرخه در دماهای مختلف محاسبه گردید. تست­های خستگی کم­چرخه به وسیله نرم­افزار انسیس شبیه­سازی شد و نشان داده شد که انطباق بسیار مناسبی بین نتایج تجربی و شبیه­سازی شده تست­های خستگی وجود دارد. نتایج تحلیل حرارتی نشان داد که جایگزینی آلیاژ منیزیم AZ91 با آلیاژ آلومینیم A356 باعث افزایش دمای سرسیلندر درحدود 23 درجه سانتیگراد می­شود. باتوجه به نتایج تحلیل ترمومکانیکی، هرچند سرسیلندر منیزیمی دمای بیشتری نسبت به سرسیلندر آلومینیمی تحمل می­کند اما حدود 13 مگاپاسکال تنش وان مایسس کمتری نسبت به سرسیلندر آلومینیمی تحمل می­کند. بنابراین آلیاژ منیزیم AZ91 می­تواند جایگزین مناسبی برای آلیاژ آلومینیم A356 باشد. عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر آلومینیمی و منیزیمی به­ترتیب 1799 و 1930 سیکل در ناحیه بحرانی پل بین سوپاپ ­های گاز پیش­بینی گردید. نتایج تحلیل عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر نشان داد که جایگزینی آلیاژ منیزیم AZ91 با آلیاژ آلومینیم A356 باعث افزایش عمر خستگی کم­ چرخه سرسیلندر حدود 7.3 درصد می­شود.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

با در نظر گرفتن یک موتور اشتعال جرقه ای به صورت یک سیستم، به منظور کسب یک برآورد کلی از مقدار انرژی های تولید شده و مصرف شده در موتور اشتعال جرق های و نحوه توزیع انرژی در آن، احتیاج به انجام موازنه انرژی و بررسی قانون اول ترمودینامیک در موتور می باشد. در این مقاله برآورد و محاسبه موازنه انرژی در یک موتور 1600 سی سی اشتعال جرقه ای و بررسی پارامتریک آثار مختلف نظیر دور موتور، بار موتور، جنس سرسیلندر، تغییر زاویه آوانس جرقه، نسبت تراکم و تغییر جهت مسیر سیال خنک کننده در سرسیلندر بر موازنه انرژی در این موتور انجام پذیرفته است. نتایج حاصله نشان دهنده بالاتر بودن راندمان حرارتی در دورهای میانی با ضریب تراکم بالا، سرسیلندر آلومینیمی و زاویه آوانس جرقه بیشتر می باشد.

یکی از مهمترین مسائل دوام موتور ترک های ایجاد شده در پل بین سوپاپ های سرسیلندر است. بنابراین شبیه سازی و تحلیل ترک های خستگی ضروری است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی کم چرخه سرسیلندر با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار انسیس به منظور پیش بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی کم چرخه با استفاده از تئوری مارو و نرم افزار ان کد دیزاین لایف انجام شده است. از ترکیب الگوی سخت شوندگی غیرخطی همگن-سینماتیک چابوچه با قانون تنش ویسکوز به منظور درنظر گرفتن اثر تنش ویسکوزیته استفاده شده است. خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم- سیلیسیم-منیزیم با استفاده از تست های خستگی کم چرخه در دماهای مختلف بدست آمده است.  تست های خستگی کم چرخه به وسیله نرم افزار انسیس شبیه سازی شد و نشان داده شد که انطباق بسیار مناسبی بین نتایج تجربی و شبیه سازی شده وجود دارد. نتایج تحلیل اجزای محدود نشان داد که ماکزیمم دما و تنش در سرسیلندر 205.67 درجه سانتیگراد و 83.958 مگاپاسکال است. نتایج تحلیل عمر خستگی کم چرخه نشان داد که درنظر نگرفتن اثر تنش ویسکوزیته  باعث می شود که تعداد سیکل های گسیختگی 105 سیکل یا حدود 5.9 درصد بیشتر از میزان مجاز تخمین زده شود. بنابراین لازم است اثر تنش ویسکوزیته در تحلیل عمر خستگی کم چرخه سرسیلندر درنظر گرفته شود.

یکی از مهمترین مسائل دوام موتور ترک های ایجاد شده در پل بین سوپاپ های سرسیلندر است. بنابراین شبیه سازی و تحلیل ترک های خستگی ضروری است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی کم چرخه سرسیلندر با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار انسیس به منظور پیش بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی کم چرخه با استفاده از تئوری مارو و نرم افزار ان کد دیزاین لایف انجام شده است. از ترکیب الگوی سخت شوندگی غیرخطی همگن-سینماتیک چابوچه با قانون تنش ویسکوز به منظور درنظر گرفتن اثر تنش ویسکوزیته استفاده شده است. خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیم- سیلیسیم-منیزیم با استفاده از تست های خستگی کم چرخه در دماهای مختلف بدست آمده است.  تست های خستگی کم چرخه به وسیله نرم افزار انسیس شبیه سازی شد و نشان داده شد که انطباق بسیار مناسبی بین نتایج تجربی و شبیه سازی شده وجود دارد. نتایج تحلیل اجزای محدود نشان داد که ماکزیمم دما و تنش در سرسیلندر 205.67 درجه سانتیگراد و 83.958 مگاپاسکال است. نتایج تحلیل عمر خستگی کم چرخه نشان داد که درنظر نگرفتن اثر تنش ویسکوزیته  باعث می شود که تعداد سیکل های گسیختگی 105 سیکل یا حدود 5.9 درصد بیشتر از میزان مجاز تخمین زده شود. بنابراین لازم است اثر تنش ویسکوزیته در تحلیل عمر خستگی کم چرخه سرسیلندر درنظر گرفته شود.

با توجه به پیشرفت های چشمگیر روش های ساخت افزایشی در صنایع گوناگون انتظار می رود که ساخت افزایشی در صنعت ریخته گری سنتی تحولاتی ایجاد کند و آن را به گونه ای ارتقاء دهد که توسعه سریع، تولید یکپارچه و کم هزینه قطعات صنعتی با کارایی بالا و اشکال پیچیده را محقق سازد. فناوری ساخت افزایشی که معمولاً در ساخت قالب و ماهیچه ریخته گری به کار می رود، می تواند به فرایند توسعه محصول جدید سرعت بخشد. در این مقاله، ماهیچه ماسه ای درگاه هوا در سرسیلندر یک موتور توسعه یافته جدید که با فرایند افشانش چسب ساخته شده است، با ماهیچه ماسه ای ساخته شده با فرایند جعبه سرد با یکدیگر مقایسه و نتایج اندازه گیری ابعادی و هندسی مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که میانگین دقت ابعادی و هندسی در قطعه ساخته شده با فرایند افشانش چسب در مقایسه با روش جعبه سرد حدود 50 درصد بهبود یافته است. با این حال نتایج اندازه گیری صافی سطح و بررسی ریخت شناسی سطح تفاوت چندانی بین این دو فرایند نشان نمی دهد؛ اما با توجه به قابل کنترل بودن پارامترها در فرایند چاپ سه بعدی می توان بهبودهایی در رابطه با کیفیت سطح نیز ایجاد کرد.

پدیده خستگی سایشی زمانی رخ می دهد که تنش های تماسی باعث شکل گیری و در ادامه رشد ترک بین دو جسم یا سطوح در حال تماس شود. با در نظر گرفتن سایش های اصطکاکی و بارگذاری های متناوب مکانیکی امکان رخ دادن پدیده خستگی سایشی در قطعات موتور خودرو وجود دارد. با توجه به وجود بارگذاری های سیکلی و وجود سایش در سرسیلندر خودرو احتمال وقوع پدیده خستگی سایشی را افزایشی می دهد در این پژوهش، تأثیر روانکاری و نیروی سایشی بر رفتار خستگی سایشی آلیاژ آلومینیوم سرسیلندر، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین نتایج برای مقایسه نمونه های با و بدون ذرات نانو بدست آمده است. بررسی ریزساختار و سطح شکست توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شده است. نتایج نشان داد که اعمال روانکاری و کاهش نیروی سایشی سبب افزایش عمر خستگی برای نمونه با ذرات نانو شده است. همچنین، با توجه به نتایج بدست آمده از نمودار، تأثیر افزودن ذرات نانو به آلیاژ سرسیلندر در شرایط بدون اعمال روانکاری و در سطح نیرو سایشی 15 نیوتن، سبب افزایش 50 برابری عمر خستگی شده است.