Seramik kaplı bir motor pistonunda termal gerilme analizi

Abstract

Motorlarda oluşan ısı kaybı durumuna göre motor parçalarının hacmine, montaj şekline ve radyatörün boyutuna karar verilmektedir. Motordaki silindirin içi ele alındığında noktasal ve anlık sıcaklık, oluşan ısı kaybı ve ısıl verimin kontrol edilmesi bakımından önemlidir.Günümüz sanayisinde çeşitli alanlarda farklı yüzey kaplamaları görülmektedir. Bu kaplamalar arasında sıkça karşımıza çıkan bir alan ise motor parçalarının kaplama uygulamasıdır. Motor parçası yüzey kaplama uygulamaları, genellikle yanma odası parçaları üzerinde kullanılmaktadır. Yüzey kaplama da uygulanan parçalar; aşınma, sürtünme, yüksek basınç, yüksek derecede sıcaklık ve termal gerilme altında çalışma sistemlerini daha iyi korudukları için tercih edilmekte ve bu parçaların böyle etkilere karşı daha mukavemetli olması, motor verimi bakımından oldukça da önemlidir.Bu çalışmada, içten yanmalı dizel pistonun yüzeyini ara bağlayıcı madde olan NiCoCrAlY ile 150µ kaplama yapılmıştır. Bu kaplamanın üstüne de 500µ ZrO2 maddesi ile kaplanıp, kaplamaların motor performansı ve piston dayanaklığı üzerinde ki etkisi araştırılmıştır. Yapılan deneyler sonucu kaplamalı pistonun kaplamasız piston yüzeyine göre motor performansını ve verimliğini arıttırmakta olup, piston da ısı geçişlerinin azaldığı bu sayede piston deformasyonunu minimal duruma getirtip piston ömrünü uzattığı tespit edilmiştir.

The volume of the engine parts, type of mounting and the size of the radiator are determined in the light of thermal losses in engines. When the cylinder inside the engine is considered, instantaneous graphical changes and heat flux are important to be controlled in terms of thermal loss and thermal efficiency. In today's industry, different surface coating are used in various areas. Another field of widely used surface coating we experience frequently are the applications of the parts of the engine surface coating. Applications of coating on engine parts are generally applied on combustion chamber parts. Because they have an important role on preserving working systems under the circumstances of wearing, friction, high pressure and thermal stress, the components applied on surface coating are preferred. It is also of importance for engine efficiency for they are more resistant to such effects. In this study, the surface of a piston in an thermal combustion (diesel) engine was coated with the binding materials of NiCoCrAlY and 150µ. This coating was also coated with 500µ and ZrO2 in order to investigate the effect coatings on performance of the engine and the piston durability. The results of the experiments have shown that unlike the uncoated pistons, the coated ones improve the efficiency and performance of the engine. It has also been found that this technique reduces heat transmission by bringing the piston deformation to a minimum level which extends piston life.