Вплив мікродугового оксидування поршнів ДВЗ на їхню довговічність.
Автор: Гарасимович Олег Романович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Основним напрямком розвитку сучасного двигунобудування є підвищення техніко-експлуатаційних показників двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), що супроводжується збільшенням механічних і теплових навантажень на деталі циліндропоршневої групи. Найбільше схильний до теплового навантаження поршень ДВЗ. Високі температури призводять до прогоряння поршня, яке найчастіше проявляється у вигляді руйнування його дна. Прогоряння виникає внаслідок наростання зі значним градієнтом тиску в камері згоряння і високої температури. Одним з основних напрямків вирішення цієї проблеми є застосування на дні спеціальної теплоізоляції. Тому дослідження, спрямовані на розробку способів нанесення теплозахисних покриттів на дно для локального обмеження підведення теплоти до поршня і поліпшення експлуатаційних показників сучасних та перспективних двигунів, є актуальним науково-технічним завданням[1]. Одним з перспективних сучасних способів формування теплозахисного шару на днищі поршня, які отримують останнім часом все більш широке поширення, є мікродугове оксидування (МДО) [2]. Обє’кт досліджень. Процес створення теплозахисного покриття за допомогою технології мікродугового оксидування (МДО) Предмет дослідження. Відновлені поверхні, поршень двигуна внутрішнього згоряння. Мета і завдання дослідження. Метою роботи є експериментальне дослідження теплозахисної здатності МДО-шару, сформованого на дні поршня, в режимі моделювання теплових процесів реального двигуна. Для цього необхідно було вирішити наступні задачі: 1. Розглянути конструкцію поршня ДВЗ та умови його роботи. 2. Проаналізувати існуючі способи зниження температури поршня та вибрати найбільш доцільний. 3. Дослідження теплозахисної здатності МДО-шару, сформованого на дні поршня, в режимі моделювання теплових процесів реального двигуна. Основні результати. - Теоретично обґрунтовано зниження зношення деталей сполучення «поршнева канавка - поршневі кільця» підвищенням мікротвердості робочих поверхонь поршневих канавок (при інших постійних параметрах), формуванням оксидованого шару на робочих поверхнях головки поршня. - Для формування на робочих поверхнях головок поршнів оксидованого шару завтовшки 25 мкм і мікротвердістю 1300 МПа теоретично та експериментально обгрунтовано технологічний режим МДО: концентрація ортофосфорної кислоти у водному розчині - 180 г/л, щільність струму - 4 А/дм2, напруга подається до дна поршня - 250 В, температура електроліту - 25оС, час оксидування - 60 хв. З використанням цього технологічного режиму на установці УМДО були виготовлені комплекти поршнів для двигуна Д80. - Результати лабораторних досліджень шліфа фрагмента оксидованого шару поршня показують, що оксидований шар має хорошу адгезію з основою із алюмінієвого сплаву, чіткий рельєф і неоднорідний за своїм складом, тріщин і зламів в області контакту «основний матеріал – оксидований шар» не виявлено, чітко спостерігається взаємопроникнення оксидованого шару в основу матеріалу, з товщиною оксидованого шару на дні поршня і поршневих канавка 24...31 мкм, мікротвердістю 1299...1313 МПа. - За результатами елементного складу в атомних концентраціях, нормалізованих до 100%, встановлено, що насичення киснем в оксидованому шарі на дні поршня збільшилося на 25,9%, на бічній поверхні головки поршня на 5,3%, на верхній та бічній поверхні поршневої канавки під перше компресійне кільце відповідно, на 13% і 2,7%, в порівнянні з типовим поршнем. - Використання поршнів з оксидованими робочими поверхнями головок двигуна Д80 дозволяє знизити зношення перших поршневих канавок в 1,67 рази, вміст у відпрацьованих газах оксиду вуглецю на 13% і вуглеводнів на 9,3%, в порівнянні з типовими поршнями. 1. Ляшенко Б. А. Тенденциї розвитку зміцнення поверхневої обробки і їх стан в Україні / Б. А. Ляшенко, С. А. Клименко // Сучасне машинобудування. – 1999. – № 1. – С. 94 - 104. 2. Robert B. Heimann, Plasma-Spray Coating. Principles and Applications. Weinheim; New York; Basel; Cambrige; Tokyo: VCH, 1996. – 339 p.