Sledování struktury, predikce vlastností a kvality pístů spalovacích motorů vyráběných gravitačním litím

Bc. Dan Konečný

Master's thesis

Abstract:

Diplomová práce se zabývá sledováním struktury a predikcí vlastností pístů spalovacích motorů ze slitin hliníku. Tyto písty byly vyráběny gravitačním litím do kovových forem z důvodu jejich potřebné vysoké kompaktnosti. Písty jsou vysoce tepelně namáhané díly spalovacích motorů a z tohoto důvodu se musí vyznačovat, jak kvalitou použité slévárenské slitiny, tak jejím dalším technologickým zpracováním, jako je precipitační vytvrzování. Precipitační vytvrzování velmi ovlivňuje trvanlivost pístů v souvislosti s jejich dlouhodobým překonáváním vysokých teplot, tj. cca 300°C. V tomto smyslu byla koncipovaná celá rešeršní část diplomové práce, která byla zaměřená na funkci pístů, jejich tepelné zatěžování, typy vhodných hliníkových slitin, jejich tepelné zpracování, výrobu a možnosti predikce výroby pístů pomocí slévárenského numerického simulačního programu MAGMASOFT 5. Experimentální část diplomové práce byla věnována konkrétnímu technologickému postupu výroby pístů, sledování kvality použitých hliníkových slitin, sledování struktury po výrobě, tepelném zpracování a záměrnému dlouhodobému ohřevu pístů na teplotu 525 °C. a sledování porozity pístů nejen po jejich zpracování, ale také po jejich numerickém simulačním výpočtu. Výsledky diplomové práce potvrdily, že navržené slitiny a použitá technologie spolu s následným tepelným zpracováním - precipitačním vytvrzováním přispívají k vysoké kvalitě vyráběných pístů spalovacích motorů.

Abstract:

The diploma thesis deals with the monitoring of the structure, the prediction of the properties of pistons of internal combustion engines made of aluminium alloys. These pistons were produced by gravity casting in metal moulds due to their necessary high compactness. Pistons are highly thermally stressed parts of internal combustion engines and for this reason, it must be distinguished both by the quality of the foundry alloy used and by its further technological processing, such as precipitation hardening. Precipitation hardening greatly affects the durability of pistons in connection with their long-term overcoming of high temperatures, i.e., approx. 300°C. In this sense, the entire research part of the diploma thesis was conceived, which was focused on the function of pistons, their thermal loading, types of suitable aluminium alloys, their heat treatment, production, and the possibility of predicting the production of pistons using the foundry numerical simulation program MAGMASOFT 5. The experimental part of the diploma thesis was devoted to specific technological process of piston production, monitoring the quality of the aluminium alloys used, monitoring the structure after production, heat treatment and intentional long-term heating of the pistons to a temperature of 525 °C, monitoring the porosity of the pistons not only after their processing, but also after their numerical simulation calculation. The results of the diploma thesis confirmed that the designed alloys and the technology used, together with the subsequent heat treatment - precipitation hardening, contribute to the high quality of the produced internal combustion engine pistons.

Keywords

píst spalovacích motorů, hliníkové slitiny, gravitační lití, precipitační vytvrzování, numerický simulační výpočet

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Iva Nová, CSc.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Materials and Technology / Materials and Technology