Dvigatel klapanlarining materiallari: Yuqori harorat sharoitidagi chidamlilikni tushunish

Dvigatel klapanlarining materiallari: Yuqori harorat sharoitidagi chidamlilikni tushunish

Yonish kamerasi avtomashinaning birturli qismlariga ta'sir qiladigan eng qattiq muhitlardan biridir. Harorat 1400°C (2500°F) dan yuqori darajaga yetib borishi mumkin, bu esa havo hamda chiqindilar oqimi bilan boshqariladigan dvigatel klapanlariga keng termik hamda mexanik kuchlanishlarni keltirib chiqaradi. Mos klapan materiali hamda dizaynini tanlash — bu ixlos qilish uchun kerak bo'lgan tanlov emas, balki bevosita ishlash, ishonchlilik hamda xizmat muddatiga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan asosiy muhandislik muammosidir. Ushbu maqola shu qattiq sharoitda klapanlarning xizmat muddatini kafolatlaydigan eng muhim omillarni o'rganadi.

Natriy bilan to'ldirilgan klapanlar va butun stem klapanlar – sovutish hamda mustahkamlik bo'yicha tadqiqot

Chiqish klapi bilan bog'liq asosiy muammo — yonilg'i aralashmasi tufayli klapga uzatiladigan katta miqdordagi issiqlikni yo'qotishdir. Buni turlicha hal etuvchi ikkita ommabop dizayn mavjud.

Standart turlari birlamchi materialdan tayyorlangan qattiq tayoqchali klaplar hisoblanadi. Ular mustahkam, iqtisodiy va yuqori mexanik chidamlilikka ega bo'lib, shu sababli keng qo'llanish sohasiga ega, ayniqsa kirish klaplari uchun mos keladi, chunki ular keluvchi havo-yonilg'i aralashmasi tomonidan sovutiladi.

Agar yuqori samaradorlikka ega dvigatellarda yoki turbobosilgan dvigatellarda, chiqish klappi doimiy issiqlik ta'sirida bo'ladigan kritik va o'ta yuklama sharoitlari bo'lsa, natriy bilan to'ldirilgan klappalar yanada yaxshiroqdir. Bu klappalar bo'shliqqa ega va ular metall natriy bilan qisman to'ldirilgan. Natriyning erish harorati ajoyib darajada past bo'lib, u juda yuqori issiqlik o'tkazuvchanlikka ega elementdir. Klapp ishlayotganda, natriy suyuqlanadi va stolda ilgalanadi, bu esa klapping issiqroq bosh qismidagi issiqlikni sovuqroq stolga o'tkazishda samarali o'tkazgich vazifasini bajaradi. Ortiqcha issiqlik klapp yo'nalishi orqali dvigatelning sovutish tizimiga chiqariladi.

Roʻzgʻorlik poʻlat vs. Inconel: Samaradorlikka ega dvigatellar uchun material tanlovi

Klapp uchun birinchi himoya chizig'i — uning qanday materialdan yasalgani. Samaradorlikka ega dvigatellarda ajralib turadigan ikkita qotishma bor, ularning har biri o'z afzalliklariga ega.

Ayniqsa yuqori nikel va xromli qotishmalar (masalan, 21-4N) keng tarqalgan va ko'p maqsadli foydalaniladigan rosttemir qotishmalardir. Ular yuqori haroratdagi mustahkamlik, ajoyib oksidlanishga (shkalalash) chidamlilik hamda ishdan chiqish xususiyatlarini muvaffaqiyatli birlashtiradi. Bu ularni ko'p hollarda yuqori quvvatli dvigatellarning kirish hamda chiqish teshiklarida keng qo'llaniladigan, eski karbonatli po'latlarga qaraganda ancha yaxshiroq, lekin maxsus materiallarga qaraganda juda qimmat bo'lmagan tanlov sifatida qo'llanilishiga sabab bo'ladi.

Eng yuqori issiqlik chidamliligini ta'minlash uchun eng qiyin poygalarda va majburiy sovutiladigan ilovalarni yaratishda eng yaxshi tanlovlar kerak bo'lganda, odatda Inconel (xromli va nikel asosidagi superqotishma) ishlatiladi. Inconel tikanli po'latga nisbatan yuqori haroratlarda o'zining cho'zilish chidamliligining bunday yuqori foizini yo'qotmaydi. Bu yuqori polzunlik tezligi juda yuqori issiqlik yuklarida cho'zilish, deformatsiya yoki tulipga duchor bo'lish ehtimolini ancha kamaytiradi. Uning qo'shimcha narxi va og'irligi, yuqori bosimli yoki yuqori aylanish tezligidagi dvigatelda yuzaga keladigan yuqori haroratni chidash qobiliyati bilan qoplanishi mumkin, shu sababli ham ventilyatorlarning vohimador ishlamay qolishining oqibatlari tufayli bu zarur yomonlikdir.

Tirnag o'rindiqlarining mosligi va tiklanishga chidamliligini ta'minlash

Tirnagning chidamliligi alohida belgilanmaydi; tirnagning tirnak o'rindig'i bilan xatti-harakatlari eng muhim rol o'ynaydi. Bu holdagi mos kelmaslik tezkor tiklanish va dvigatelning ishdan chiqishiga olib keladi.

Qattiqroq klapan o'tirish joylari zamonaviy dvigatellarning silindr boshlig'ida qo'llaniladi. Klapan materiali ham o'tirish joyi materialiga mos kelishi kerak, bu esa chidamlilik va xizmat muddati o'rtasida muvozanat yaratadi. Klapan juda qattiq bo'lmasligi kerak, chunki bu holda o'tirish joyining tez eskirishiga olib keladi. Boshqa tomondan, juda qattiq o'tirish joyi klapanni tez eskirtadi.