اثر تغییر جنس سرسیلندر از آلیاژ آلومینیم به منیزیم بر عمر خستگی کم‌چرخه آن

Abstract

سرسیلندر یکی از قطعات مهم و چالش­برانگیز موتور است که خستگی ناشی از تنش­های ترمومکانیکی نقش موثری در ایجاد آسیب و کاهش عمر خستگی آن دارد. هدف این پژوهش ارزیابی عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر با تغییر جنس آن از آلیاژ آلومینیم A356 به آلیاژ منیزیم AZ91 است. در این پژوهش، تحلیل عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر با استفاده از روش اجزای محدود و نرم­افزار انسیس به منظور پیش­بینی دما و تنش و سپس عمر خستگی کم­چرخه با استفاده از تئوری مارو و نرم­افزار ANSYS nCode Design Life انجام شده است. ثابت­های سخت شوندگی سینماتیک و همگن آلیاژ منیزیم AZ91با استفاده از تست­های خستگی کم­چرخه در دماهای مختلف محاسبه گردید. تست­های خستگی کم­چرخه به وسیله نرم­افزار انسیس شبیه­سازی شد و نشان داده شد که انطباق بسیار مناسبی بین نتایج تجربی و شبیه­سازی شده تست­های خستگی وجود دارد. نتایج تحلیل حرارتی نشان داد که جایگزینی آلیاژ منیزیم AZ91 با آلیاژ آلومینیم A356 باعث افزایش دمای سرسیلندر درحدود 23 درجه سانتیگراد می­شود. باتوجه به نتایج تحلیل ترمومکانیکی، هرچند سرسیلندر منیزیمی دمای بیشتری نسبت به سرسیلندر آلومینیمی تحمل می­کند اما حدود 13 مگاپاسکال تنش وان مایسس کمتری نسبت به سرسیلندر آلومینیمی تحمل می­کند. بنابراین آلیاژ منیزیم AZ91 می­تواند جایگزین مناسبی برای آلیاژ آلومینیم A356 باشد. عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر آلومینیمی و منیزیمی به­ترتیب 1799 و 1930 سیکل در ناحیه بحرانی پل بین سوپاپ­های گاز پیش­بینی گردید. نتایج تحلیل عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر نشان داد که جایگزینی آلیاژ منیزیم AZ91 با آلیاژ آلومینیم A356 باعث افزایش عمر خستگی کم­چرخه سرسیلندر حدود 7.3 درصد می­شود.