700°C / 100 MPa ekstremal şəraitdə dizel mühərrikləri üçün metal C-halqalı statik möhürlərin dizaynı və tətbiqi tədqiqatı

Müasir yüksək performanslı dizel mühərriklərinin tədqiqi, inkişafı və dizaynında silindr başlığı contası (möhürləyici quruluş) bütün mühərrikdə ən ağır birləşmiş istilik-mexaniki yüklərə məruz qalır. Çuqun mühərrik bloku ilə alüminium ərintisindən hazırlanmış silindr başlığı arasındakı fiziki xüsusiyyətlərdəki fərqlərə görə, yüksək temperatur, yüksək təzyiq və dinamik tsiklik təsirlər altında olduqca çətin yerdəyişmələr və deformasiyalar baş verir.

Ekstremal iş şəraitini həll etmək üçün700–800°C pik temperatur, 100 MPa tsiklik impuls təzyiqivəçuqun / alüminium ərintisi fərqli metal kombinasiyası, buMetal C-halqalı statik möhürUnikal struktur elastikliyi və yaylı geri çəkilmə qabiliyyəti ilə silindr yanma təzyiqinin sızmasının qarşısını almaq üçün ideal bir həll yolu kimi xidmət edir.

1. Əməliyyat Çətinlikləri və Mexanizm Təhlili

Metal C-halqalarının tətbiqini təhlil etməzdən əvvəl, bu əməliyyat şəraitinin yaratdığı üç əsas çətinlik müəyyən edilməlidir:

1. Termal Gərginlik və Termal Genişlənmə Uyğunsuzluğu (Termal Gərginlik / Kəsmə Deformasiyası):

   Xətti istilik genişlənmə əmsalıçuqun silindr blokutəxminən 10 dollar \sim 12 \times 10^{-6} /\text{K}$-dır, halbukialüminium ərintisi silindr başlığı22 dollara çatır \sim 24 \times 10^{-6} /\text{K}$. 700–800°C pik temperaturda alüminium silindr başlığının genişlənməsi çuqun blokun genişlənməsindən xeyli yüksəkdir və bu da ciddi nəticələrə səbəb olur.nisbi istilik yerdəyişməsi və kəsmə qüvvələrimöhürləmə sərhədində. Bundan əlavə, alüminium ərintilərinin dartılma və axıcılıq möhkəmliyi 200-250°C-dən kəskin şəkildə aşağı düşdükcə, həddindən artıq lokal sıxma qüvvəsi tətbiq edilə bilməz, çünki bu, alüminium başlıq yiv səthində asanlıqla plastik çöküntüyə səbəb ola bilər.

2. 100 MPa Alternativ Zərbə Təzyiqi (Dinamik Möhürləmə Boşluğu Ayrılması):

   Dizel yanma təzyiqi yüksək tezlikli və yüksək dalğalanmalı impuls xüsusiyyətləri nümayiş etdirir. 100 MPa pik tsiklik təzyiq silindr başlığı boltlarının yüngül elastik uzanmasına səbəb olur və bu da induksiyaya səbəb olur.mikrometr miqyaslı alternativ boşluq ayrılmasısilindr başlığı ilə mühərrik bloku arasında. Ənənəvi sərt qablaşdırmalar və ya ənənəvi metal contalar öz-özünə enerji vermə qabiliyyətinə və bərpa sürətinə malik deyil, bu da onları bu cür dinamik boşluq dalğalanmaları altında mikro sızma və ya eroziyaya qarşı son dərəcə həssas edir.

3. Yüksək Temperaturlu Dizel Yanma Qazının Eroziyası:

   Yanma işlənmiş qazı mürəkkəb oksidlər, yanmamış karbon hissəcikləri və sulfidlərdən ibarətdir. 800°C-dən yüksək temperaturda güclü istilik oksidləşməsi və korroziyaya məruz qalır; buna görə də, möhürləyici substrat materialı müstəsna yüksək temperatur oksidləşmə müqavimətinə və sürünməyə davamlı olmalıdır.

2. Metal C-halqalarının iş prinsipi və öz-özünə enerji verən mexanizmi

Metal C-halqası, açılışının yüksək təzyiqli tərəfə (yəni yanma kamerasının içərisinə) baxdığı açıq en kəsiyi olan əyri metal boru və ya formalı halqadır.

Yüksək Təzyiqli Tərəf (Yanma Kamerası 100 MPa) ────► │ ╭────┐ │ │ │ ◄── Metal C-Halqalı Divar Silindri │ │ ◄─── Yüksək Təzyiqli Giriş (Daxili Açılış) Başlıq │ │ │ (Alüminium) │ ╰────┘ ────► Aşağı Təzyiqli Tərəf (Atmosfer / Su Gödəkçəsi)

1. İlkin Əvvəlcədən Sıxma Möhürü:Quraşdırma zamanı silindr başlıqlı boltlar vasitəsilə tətbiq olunan əvvəlcədən sıxma qüvvəsi C-halqasının elastik yastılaşma deformasiyasına məruz qalmasına səbəb olur. C-halqasının xarici qövs səthləri yivin yuxarı və aşağı möhürləmə səthlərinə sıx yapışaraq ilkin möhürləmə təması təzyiqini əmələ gətirir.

2. Təzyiqlə Yardımlı Sızdırmazlıq Təsiri:100 MPa dizel yanma təzyiqi C-halqasının içinə doğru artdıqca, yüksək təzyiqli mühit C-halqasının daxili divarına təsir edərək xaricə genişlənmə qüvvəsi yaradır.Sistem təzyiqi nə qədər yüksəkdirsə, C-halqasının xarici genişlənmə qüvvəsi bir o qədər böyükdür, bununla da 100 MPa yanma təsir qüvvəsinin yaratdığı dəqiqəlik bolt-gərmə boşluğu ayrılmasını avtomatik olaraq kompensasiya edir.

3. Yüksək Springback Kompensasiya Tutumu:Bərk metal contalarla müqayisədə, C-halqaları əhəmiyyətli dərəcədə yaylı bərpa sürətinə malikdir. İstilik genişlənməsi/büzülməsi və təzyiq dalğaları səbəbindən mühərrik bloku ilə silindr başlığı arasında mikrometr miqyaslı dinamik boşluq dalğalanmaları baş verdikdə belə, C-halqası işlənmiş qaz sızmasının qarşısını almaq üçün davamlı təmas təzyiqini saxlayır.

3. Əsas Material Seçimi və Struktur Dizayn Xüsusiyyətləri

Ekstremal şəraitdə uzunmüddətli sabit işləməyi təmin etmək üçün materiallar və proseslər fərdiləşdirilməlidir:

3.1 Substrat Materialının Seçimi (Yüksək Temperaturda Sürünməyə Davamlılıq və Elastikliyin Saxlanılması)

700-800°C yüksək temperaturda adi paslanmayan poladlar (məsələn, 304 və ya 316) tez bir zamanda gərginlikdən azad olur və elastikliyini itirir.

• Tövsiyə olunan materiallar: Inconel 718 (nikel əsaslı çöküntü-sərtləşdirici ərintisi) or Inconel X-750.

• Üstünlüklər:Inconel 718, 700-800°C-yə qədər yüksək temperaturda belə olduqca yüksək axıcılıq möhkəmliyini, sürünmə müqavimətini və əla elastiklik modulunu qoruyub saxlayır və bu da onu yüksək temperaturlu tsiklik stressə davam gətirmək üçün üstünlük verilən seçim halına gətirir.

3.2 Səth Örtüyü / Örtük Dizaynı (Mikro-Kəskinlik Doldurma və Alüminium Substrat Qoruması)

• Sərtlik Uyğunsuzluğu Problemi:İnkonel ərintiləri alüminium ərintilərindən xeyli sərtdir. Birbaşa təmas sərt C-halqasının yumşaldılmış alüminium yiv dibinə girməsinə və səthə zərər verməsinə səbəb olardı.

• Örtük məhlulu:Elektroplat kimi yumşaq, yüksək temperatura davamlı metal təbəqəsiGümüş örtük(və ya həddindən artıq tələbkar şəraitdə qızıl/platin), və ya C-halqasının xarici səthinə xüsusi yüksək temperaturlu örtüklər tətbiq edin.

  • Funksiya 1:Əvvəlcədən sıxma qüvvəsi altında yumşaq gümüş təbəqə çuqun və alüminium yivlərdəki mikroskopik emal izlərini doldurmaq üçün plastik axına məruz qalır və sıfır sızma əldə edir.

  • Funksiya 2:Nisbətən yumşaq alüminium silindr başlığı yivini girintidən qorumaq üçün bufer təbəqəsi kimi xidmət edir.

  • Funksiya 3:Yüksək temperaturda müxtəlif metalların təmasından yaranan ledlərin aşınmasının qarşısını alır.

4. Yivlərin quraşdırılması və möhürlənməsi üzrə mühəndislik təcrübəsi

5. Xülasə və Perspektiv

Çuqun silindr bloku və alüminium ərintisi silindr başlığının birləşdirilmiş quruluşunda, üzünə baxan700–800°C həddindən artıq yüksək temperaturvə100 MPa yüksək tezlikli impuls təzyiqidizel yanma mühitinin,gümüş örtüklü Inconel 718 metal C-halqasıetibarlı və texniki cəhətdən yetkin statik möhürləmə həllini təmsil edir.

Onun əsas üstünlükləri aşağıdakılardadır:

• 100 MPa təzyiq dalğalarının yaratdığı alternativ boşluq ayrılmalarını mükəmməl şəkildə uyğunlaşdırırtəzyiqlə dəstəklənən özünü enerjiləndirici mexanizm;

• Çuqun və alüminium ərintiləri arasında qeyri-bərabər istilik genişlənməsini kompensasiya etmək üçünNikel əsaslı yüksək temperaturlu ərintilərin yüksək elastikliyi;

• Mikroskopik pürüzlülük doldurma və alüminium səth qorunmasının həlliyumşaq xarici səth örtüyü.

Dizayn prosesində, boltun əvvəlcədən sıxma qüvvəsini, yiv ölçülü toleranslarını və C-halqasının yüksək temperaturlu yay əyrilərini dəqiq hesablamaq üçün sonlu elementli termo-mexaniki birləşdirilmiş analiz (FEA) ciddi şəkildə aparılmalı və mühərrikin istismar müddəti ərzində səmərəli, sıfır sızma və etibarlı işləməsini təmin edilməlidir.