عنوان
ساخت و مشخصه‌يابي دوفلزي آلومينيوم-چدن ريختگي جهت استفاده در موتورهاي احتراق داخلي
نويسنده اصلي
تيموري، فرشاد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
چكيده
در سال‌هاي اخير ساخت بلوك موتور خودرو از جنس آلومينيوم با بوش چدني روبه افزايش است و خودروسازان را بر آن داشته تا با استفاده از آن وزن و در نتيجه مصرف سوخت خودروها را كاهش دهند. اين امر با استفاده از آلومينيوم با چگالي كمتر در تشكيل بدنه اصلي بلوك سيلندر و جايگذاري بوش‌هاي چدني با خودروانكاري مطلوب در درون آن محقق شده است. پيش‌تر، بوش‌هاي چدني با يك لقي مجاز بصورت پرسي و يا بوش‌هاي از نوع آب‌بندي با واشر در درون بلوك سيلندر آلومينيومي قرار مي‌گرفت، اين امر باعث عدم انتقال حرارت مناسب بين دوفلز و كاهش طول عمر سرسيلندر در موتور مي‌شد. تحقيقات نشان مي‌دهد ريخته‌گري آلومينيوم به دور بوش‌هاي چدني باعث انتقال حرارت مناسب و عملكرد مطلوب موتور خواهد شد. اين پژوهش به بررسي اتصال دوفلزي آلومينيوم-چدن ريختگي در بلوك سيلندرهاي آلومينيومي با بوش چدني مي‌پردازد. به‌منظور انتخاب آلياژ آلومينيوم مناسب براساس كاربرد آن‌ها در صنعت خودروسازي، مطالعات لازم و كافي در ارتباط با موضوع پژوهش صورت گرفت. بدين منظور آلياژهاي AlSi9Cu3 و A413 با ويژگي مناسبي كه براي قطعات ريختگي دارند، انتخاب گرديد. در اين مطالعه با جايگذاري بوش‌هايي از جنس چدن خاكستري درون قالب و ريخته‌گري آلومينيوم با آلياژ مناسب به دور آن، ميزان چسبندگي بين دوفلز، صافي سطح و نوع پوشش‌دهي روي بوش‌هاي چدني مورد بررسي قرار گرفت. در اين راستا بوش‌هاي چدني با پوشش مس، آلومينيوم، روي و بدون پوشش با هم و به دو روش ريخته‌گري با قالب ثقلي و قالب تحت فشار بالا با هم مقايسه مي‌شوند. در پژوهش حاضر، به‌منظور دستيابي به يك بلوك سيلندر دوفلزي، تاثير پارامترهاي مختلف بر كيفيت قطعه ريخته‌گري شده آلومينيوم-چدن و استحكام اتصال بين دوفلز بوسيله آزمون‌هايي در مرز اتصال بين دوفلز از نظر مكانيكي و متالورژيكي مورد آزمايش قرار گرفت. در اين راستا با توجه به ماهيت انجام ريختگي، قالب ثقلي بصورت استوانه‌اي و قالب تحت فشار بالا طراحي و ساخته شدند. نتايج آزمونهاي اتصال بين دوفلز در قطعات ريخته‌گري شده با قالب ثقلي نشان داد كه اين روش با هر نوع پوششي نمي‌تواند فرآيند مناسبي براي دستيابي به يك قطعه آلومينيوم-چدن يكپارچه باشد. بصورت چشمي نيز قابل مشاهده شد كه قطعات چسبندگي مناسبي به هم ندارند. از طرفي قطعات ريخته‌گري شده با قالب تحت فشار بالا با توجه به آزمونهاي انجام شده از نظر چسبندگي ميزان مطلوبي را دارا مي‌باشند. لذا به‌منظور بررسي بهتر پارامترهاي مختلف از قبيل صافي سطح (تراشكاري شده و ريختگي‌گري شده) و نوع پوشش (مس و آلومينيوم) روي بوش‌ها، طرح آزمايشي براي دو متغير و در دو سطح اتخاذ گرديد و هشت نمونه قطعه به‌ترتيب براي انجام آزمايش‌ها تهيه شد. نتايج نشان داد كه نوع صافي سطح بصورت ريختگي و با پوشش مس بهترين نوع براي رسيدن به كيفيت مناسب نسبت به ديگر پارامترها مي‌باشد. هم‌چنين مشخص شد ريخته‌گري با قالب تحت فشار بالا به‌دليل فشردگي حاصل از ماهيت فرآيند خود، نسبت به ريخته‌گري با قالب ثقلي عملكرد بهتري در اتصال بين دوفلز صورت مي‌دهد. ضمناً در قطعات نمونه ريخته‌گري تحت فشار بالا هيچ پيوند متالورژيكي مشاهده نشد و صرفاً قطعات قفل مكانيكي حاصل از صافي سطح بين دوفلز را دارا مي‌باشند. براي بررسي كيفيت ريخته‌گري بوسيله ميكروسكوپ نوري مرز بين دوفلز در قطعه‌هاي توليد شده به دو روش ريخته‌گري مشاهده شد. نتايج نيز در آزمونهاي بررسي استحكام پيوند و استحكام برشي بين دوفلز در نمونه قطعه‌هاي ريخته‌گري تحت فشار بالا با صافي سطح ريختگي بوش‌هاي چدني تنشي بيش از 90 مگاپاسكال را تحمل كردند. هم‌چنين براي بررسي و مقايسه ميزان نرخ انتقال حرارت بين دو روش جا زدن پرسي بوش چدني با 05/0ميليمتر انطباق در درون بلوك سيلندر آلومينيومي و روش ريخته‌گري آلومينيوم به دور بوش چدني در فرآيند ريخته‌گري تحت فشار بالا آزمايشي طراحي شد. بررسي ميزان نرخ انتقال حرارت در مرز بين دوفلز ريختگي، نشان داد توليد بلوك سيلندر در فرآيند ريخته‌گري تحت فشار بالا از ديگر روش‌هاي توليدي بهتر است. در نهايت بر اساس تحليل داده‌هاي حاصل از آزمونهاي اتصال، نمونه قطعه‌هاي ريخته‌گري تحت فشار بالا همراه با بوش چدني با صافي سطح ريختگي، مي‌تواند انتخاب مناسبي براي توليد بلوك سيلندر دوفلزي آلومينيوم-چدن ريختگي باشد.
شماره ركورد
230424
گرايش رشته تحصيلي
ساخت و توليد
دانشكده
مهندسي مكانيك
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان