Abstract
Pistons of IC engines are typically subjected during operation to high cycle fatigue loading cycles at high temperatures (up to 350 °C) in areas facing the combustion chamber. During operation the high temperature exposure results in a progressive loss of fatigue strength of the material at the weakest areas of the piston and may eventually results in a premature failure by crack initiation and propagation. The quantification of the temperature effect on fatigue strength inevitably require experimentation since such data are scarce
An extensive fatigue testing program of eutectic Al-Si alloys at room temperature and at several high temperatures (250 °C, 300 °C and 350 °C) is reported. Specimens were extracted from piston crowns and tested in a rotating bending test machine. The resulting fatigue strength loss at 107 cycles is quantified by a staircase approach. The influence of the test temperature is investigated in terms of chemical composition, process route and of mechanisms of fracture observed in the broken specimens
چکیده
پیستون های موتورهای اشتعال جرقه ای معمولاً برای عمل کردن در سیکل های بارگذاری خستگی با سیکل زیاد در دماهای بالا ( تا 350 درجه سانتیگراد ) در مناطق رو به محفظه ی احتراق به کار گرفته میشوند. در طول عملکرد در دمای بالا نتایج رشد کمتر استحکام خستگی ماده در ضعیفترین مناطق پیستون را نمایش میدهند و سرانجام ممکن است یک شکست زودرس بوسیله ی شروع ترک و گسترش آن نتیجه شود. اثر کمی دما بر روی استحکام خستگی به ناچار به آزمایش نیاز دارد به همین دلیل چنین داده هایی کمیاب هستند.
یک دستور آزمایش خستگی مفصل آلیاژهای AL-Si یوتکتیک در دمای اتاق و چندین دمای بالا ( 250 °C، 300 °C و350 °C) گزارش میشود. نمونه آزمایش از تاج پیستون استخراج شده است و در دستگاه آزمایش خمش چرخشی مورد آزمایش قرار گرفته است. کاهش استحکام خستگی نتایج در 107 سیکل توسط روش پلکانی اندازه گیری میشود. تأثیر دمای آزمایش بر قسمتهای ترکیبات شیمیایی بررسی شد، مسیر فرآیند و مکانیزم شکست در نمونه های شکسته مشاهده شد.