Исследование применения сплавов системы Al-Mg-Si для производства поршней гоночных автомобилей

1.   Введение

2.   Литературный обзор по теме диплома

2.1.     Сплавы системы Al – Si – Mg

2.2.     Сплавы системы Al – Mg – Si

2.3.     Жаропрочность поршневых литейных алюминиевых сплавов

2.3.1.Влияние легирующих элементов на жаропрочность поршневых сплавов

2.3.2. Жаропрочность высококремниевых легированных сплавов

2.4. Кратковременные испытания литейных алюминиевых сплавов при повышенных

температурах

2.4.1. Кратковременные испытания сплавов на растяжение по обычной методике

2.5.     Диаграмма Al — Mg — Si

2.6.     Быстрозакристаллизованные сплавы на основе алюминия и способы их получения

3.    Экспериментальная часть

3.1 Обоснование выбора сплавов для исследования

3.2.     Исследование гранулированных сплавов

3.3.     Коэффициент линейного расширения исследуемых сплавов

3.4. Выводы

4.      Экономика

4.1. Технико - экономическое обоснование НИР

4.2.     Организация и планирование НИР

4.3.     Индивидуальное производственное задание на выполнение НИР

4.4.     Составление сметы затрат на дипломную НИР

5.      Промышленная экология и безопасность производства

5.1. Общий анализ условий труда при проведении исследований

5.2. Разработка инженерных мероприятий по защите от ОПФ и ВПФ

5.3. Обеспечение пожарной безопасности при проведении исследований

5.4. Защита окружающей среды

6.      Заключение

7.      Литература

1. ВВЕДЕНИЕ

Приоритетные свойства материалов для поршней двигателей внутреннего сгорания и дизельных двигателей можно классифицировать следующим образом: низкий коэффициент линейного расширения, высокая прочность и жаропрочность, износостойкость и, соответственно, высокая технологичность и эффективность при производстве.

Очевидно, что особые эксплуатационные условия для двигателя современной гоночной машины предопределяют иной список приоритетов для поршневых материалов.

Целью данной исследовательской работы является разработка поршневого материала, имеющего особый комплекс свойств: низкая плотность, высокая жаропрочность и термостабильность, высокая теплопроводность и т.д.

Основными материалами, используемыми в двигателях Формулы-1, являются алюминиевые магниевые, титановые и стальные сплавы, хотя в отдельных случаях могут применяться и другие, например, керамика и углеволокно.

Алюминий - наиболее распространенный материал благодаря его жесткости. Поэтому из него делают главные элементы двигателя, например, головки цилиндров, блок цилиндров, поршни. Многие из этих компонентов производятся из специальных алюминиевых сплавов, например Metal Matrix Composite (MMC), который только начал появляться в Формуле-1. Дополнительным плюсом в использовании алюминия является его высокая теплопроводность. В результате этого тепло, создаваемое внутри двигателя, быстро отводится наружу и эффективно рассеивается.

Магний легче алюминия, но его жесткость ниже, так что он используется в таких частях как оболочки кулачков. Шатуны сделаны из титана. Хотя эти материалы тяжелее алюминия, но гораздо жестче. Из стали (в состав которой входят различные количества никеля и хрома) делают коленчатый вал, поскольку на этот узел воздействует огромная энергия, а значит, требуется высокий уровень прочности. Углеволокно (карбоновое волокно), широко применяемое при изготовлении шасси, в производстве двигателя почти не участвует. Но его все же можно увидеть например в качестве оболочки пружин. Низкий вес и изоляционные свойства керамики представляют широкий интерес для применения, однако недостаточная прочность пока ограничивают ее использование в двигателях Формулы-1. Некоторые производители применяют ее как покрытие впускных клапанов, чтобы предотвратить теплопередачу от выхлопных газов к головкам цилиндра. В некоторых командах из керамики сделаны выхлопные трубы. Сама система выхлопа сделана из инконеля, специального сплава никеля, цинка и хрома, который применяется в авиационных двигателях. Это очень тонкий и легкий металл, но выдерживающий высокие температуры, порядка 800-900 градусов. Он с легкостью выдерживает режимы быстрого нагрева и охлаждения, свойственные работе системы выхлопа болида Формулы-1.

В форсированных моторах применение кованых поршней если уж не обязательно, то во всяком случае желательно. Но прежде чем говорить об их преимуществах, внесем ясность в терминологию. Точное название процесса не ковка, а изотермическая штамповка, поскольку заготовку поршня получают из прутка выдавливанием без плавления – единственным ходом пресса при постоянной температуре 495±5°С.

Фотографии поршней гоночных болидов Formula–1 фирмы Mahle

По сравнению с литыми штампованные поршни легче и одновременно прочнее, их форма оптимальна для форсированных двигателей, склонность к прогоранию меньше. В подтверждение обратимся к цифрам. Твердость кованых поршней 120–130 ед. по Бриннелю против 80–90 ед. у обычных. Термоциклическая стойкость выше в 5–6 раз. Если литые до появления первых трещин выдерживают в среднем 400 испытательных циклов «нагрев–охлаждение», то штампованные – 2500.

В качестве предмета исследования в данной работе были выбраны сплавы на основе Al – Mg – Si, полученные методом высокоскоростной кристаллизации (распыление из перфорированного стакана) в виде гранул.

Похожие работы

Тюнинг автомобилей

Скачать

136219

0

22

... тюнинга легкового автомобиля, приводятся технические требования к различным агрегатам автомобиля. Учебное пособие комплектуется демонстрационными материалами – фото тюнинговых автомобилей (5 шт.) Внешний тюнинг автомобилей Аэрография на автомобилях Глава 2. Тюнинг внедорожников Тюнинг для внедорожников это почти все то, о чем мы говорили в первой главе данной работы, за ...

Изобретение автомобиля

Скачать

32554

0

0

... каждой фирмы сократили трудоёмкость изготовления одной машины вдвое. «Форд», «Дженерал Моторз», «Додж» впервые предприняли крупносерийное, а затем и массовое производство автомобилей. Немалый вклад в изобретение автомобиля и его совершенствование внесли и российские изобретатели, но о них в следующей главе. Развитие автостроения России до 1917 года. Российские автомобилисты в 1996 ...

Классификация товаров на примере торгового предприятия ООО "АШАН"

Скачать

110132

2

14

... мнение о вредности спортивного питания и развивать культуру потребления как специализированных продуктов для спорта, так и здорового питания в целом. 4. Классификация товаров на примере торгового предприятия ООО “АШАН” Фирма ООО «Ашан» является обществом с ограниченной ответственностью в котором работают 18 человек, 10продавцов, директор, шофер, грузчик, уборщица, ...

Основы проектирования и конструирования

Скачать

460103

24

39

... ребрами) изображают конструктивные и потоковые функциональные структуры [14]. Принципы построения функциональных структур технических объектов рассматриваются в последующих главах курса "Основы проектирования им конструирования" не включенных в настоящее пособие. Для систем управления существуют характеристики, которые можно использовать в качестве критериев для оценки структур. Одна из них - ...