خرید قطعات و لوازم یدکی موتورهای دیزلی
تعمیر و نگهداری از سرسیلندر موتورهای دیزلی
این مقاله آزمایشهایی برای خرید قطعات وتعمیر سر سیلندر موتور دیزلی ساختهشده از چدن خاکستری را نشان میدهد, که در یک کامیون استفادهشده است.
سر سیلندر به دلیل وجود ترکهایی در بین نشیمنگاه سوپاپ و نشیمنگاه شمع اتومبیل تعمیر شده است.
فرایند جوشکاری قوسی الکتریکی (SMAW) با استفاده از الکترودهای مختلف بکار رفته است.
افزایش در دمای پیش گرم کردن منجر به تشکیل لایه کاربید پیوسته در ناحیه همجوشی و کاهش در فاز مارتنسیت در ناحیه متأثر از حرارت میشود.
اما, کاهش در دمای پیش گرم کردن منجر به افزایش مارتنسیت در ناحیه متأثر از حرارت شده و کاهش در لایه کاربید در ناحیه همجوشی و ذوب میشود.
بیشتر الکترودهای SMAW منجر به ایجاد نواحی با مقدار سختی بالا میشوند, یعنی جوشکاری تعمیری سر سیلندر با استفاده از این الکترودها کافی نیست.
کاربرد روش پاشش شعلهای در جوشکاری تعمیری سر سیلندر منجر به ایجاد ناحیه همجوشی و گرما در ناحیه تحت تأثیر با مقادیر سختی در مقایسه با فلزات پایه میشود.
پیش گرما در کوره با دمای و سپس گذاشتن نمونه در کوره در همان دما برای یک ساعت بعد از کاربرد پاشش شعلهای سختی بالایی از ناحیه تحت تأثیر گرما (HAZ) و ناحیه همجوشی (PFZ) به دست میدهد.( خرید قطعات)
در یک موتور احتراق داخلی, سر سیلندر بالای سیلندرها با پلتفرم دارای محفظه احتراق و شیرها و شمع اتومبیل قرار میگیرد.
در موتورهای دیزلی, سیلندرها معمولاً از چدن خاکستری ساختهشده اند.
سر سیلندر یک بخش مهم در موتورهای احتراق است و ترکخوردگی آن میتواند منجر به آسیب شدید در موتور شود.
دلیل اصلی ترکخوردگی سر سیلندر زیاد گرم شدن است.
وقتی یک خودرو زیاد گرم میشود, تنش روی همه قسمتهای فلزی آن وارد میشود مثل سر سیلندر, که اغلب در مرکز گرما قرار دارد.
Xu و Yu شکست روی سر سیلندر موتور دیزلی ساختهشده از چدن خاکستری را بررسی کردند.
ترک از دیوار داخلی شروعشده و به سمت دیوار خارجی سر سیلندر گسترش مییابد.
نتایج آنها نشان میدهد که جرقه گرافیتی طولانی و مقدار زیاد فریت خصوصیات متالورژیکی کلی سر سیلندر شکسته شده هستند.
و ممکن است منجر بهسختی کلی پایین مواد شود.
آنها اضافه کردند که در ناحیه شروع ترک, یک شبکه از مرز بلورهای متصل به گرافیت دیدهشده است.
وجود این شبکه بلوری متصل با گرافیت مقاومت این ناحیه را کاهش داده و ترک ایجاد میکند.
چدنها بهسختی جوشکاری میشوند چونکه آنها میزان کربن بالا و تعداد زیادی میکرواستراکچر دارند.
بخشی از فلزات پایه به دمای کافی برای ایجاد تغییرات متالورژیکی میرسند اما نه بهاندازهای که در HAZ ذوب شوند.
در این ناحیه, قالب به ساختاری مارتنسیتیک سخت با سرعت سرد شدن زیاد میرسد که منجر به شکنندگی میشود.
شکنندگی مربوط به مارتنسیت است که میتواند با حفظ پیشگرمایش بالا در طول جوشکاری کاهش یابد, بر طبق روش سرد شدن آهسته یا اعمال گرمای بعد از جوش.
فلز جوش و نواحی گداخت نواحی مشکلساز دیگری شوند وقتی چدن ذوبشده بهسرعت سرد میشود, کربن به شکل گرافیت بعد از جوش درنمیآید بلکه کاربید آهن شکننده سخت شکل میدهد که منجر به ترکخوردگی میشود.
آلیاژ نیکلی گرم شده در موارد مختلفی استفاده میشوند مثلاً بهعنوان روکش چسب برای پوششهای حرارتی (TBCs) روی اجزا توربین, بهعنوان لایه محافظ برای ماشین, روکش در سیلندرهای موتور احتراق داخلی, محافظ فرسایش و خوردگی لولههای دیگ بخار و در موارد مختلف دیگری که نیاز به پوشش, دمای بالا و سطوح مقاوم در برابر فرسایش دارند.
تعمیر و نگهداری سر سیلندر چدنی خاکستری با استفاده از روش پاشش حرارتی باید بهطور سیستماتیک برای نظر دادن درباره قابلیت این روش بررسی شود.
در این تحقیق روش جوشکاری قوس الکتریکی (SMAW) با انواع الکترودهای مختلف برای تعمیر چدن خاکستری استفادهشده است و نتایج با نتایج بهدستآمده با استفاده از روش تزریق آلیاژ نیکلی حرارت دیده مقایسه شده اند.
تحقیقات آزمایشگاهی
در یک موتور احتراق داخلی, سر سیلندر بالای سیلندرها با پلتفرم دارای محفظه احتراق و شیرها و شمع اتومبیل قرار میگیرد.
در موتورهای دیزلی, سیلندرها معمولاً از چدن خاکستری ساختهشدهاند. دلیل اصلی ترکخوردگی سر سیلندر زیاد گرم شدن است.
ترکها با استفاده از آزمایش ذرات مغناطیسی ردیابی شدهاند. یکی از ترکها با آزمایش ذرات مغناطیسی فلوئور سنت ردیابی شده است و در شکل ذیل نشان دادهشده است.

https://deltadieselgenerator.com/
تحلیل شیمیایی مواد سر سیلندر با استفاده از طیفسنج تابش نوری انجامشده است. ترکیب مواد سر سیلندر در جدول ذیل نشان دادهشده است.

https://deltadieselgenerator.com/
مواد جوشکاری تعمیری
انواع مختلف الکترودهای جوشکاری با قوس الکتریکی (SMAW) در این تحقیق بکار رفتهاند.
جدول ذیل الکترودهای مختلف مورداستفاده و ترکیب شیمیایی فلزات جوش آنها را نشان میدهد.

https://deltadieselgenerator.com/
همچنین, یک پودر پاشش حرارتی برای فرایند جوشکاری ترمیمی استفادهشده است, ترکیب شیمیایی آن در جدول ذیل نشان دادهشده است. اندازه میانگین ذرات پودر برابر , سختی پودر 190-260HV است.

https://deltadieselgenerator.com/
روش جوشکاری ترمیمی
نمونه های آزمایش
برای بررسی بهترین روش در تعمیر سر سیلندر چدن خاکستری, نمونههای آزمایش با زاویه انحراف 90 درجه و عمق انحراف 15mm از سر سیلندر تهیهشدهاند.
شرایط جوشکاری
سه الکترود مختلف در فرایند SMAW استفادهشده است. شرایط جوشکاری در جدول ذیل نشان دادهشده است.
چکش زدن بعد از عبور بکار برده میشود تا تنشهای پسماند و لایههای اکسید را از بین ببرد. بعد از جوشکاری, همه نمونهها به آهستگی در ماسه سرد میشوند.
جوشکاری ترمیمی با استفاده از پودر پاشش حرارتی
فرایند پاشش پودر نیز برای جوشکاری ترمیمی سر سیلندر استفادهشده است.
دماهای پیشگرمایش قبل از کاربرد اسپری حرارتی با تمیز کردن سطوح شیار از طریق سمباده و برس بکار رفته است.
فرایند پاشش حرارتی با استفاده از دو سیکل مختلف گرمایی بعد از جوش انجامشده است.
در اولی, نمونه بعد از پاشش حرارتی کنار گذاشته میشود تا در دمای اتاق و در ماسه سرد شوند.
در دومی, نمونه به مدت 1 ساعت در دمای در کوره موفلی نگهداشته میشود سپس کوره تا دمای اتاق سرد میشود.

https://deltadieselgenerator.com/
مشاهدات میکرواستراکچر
بررسی میکروسکوپیک روی مقطع عرضی نمونهها انجامشده است.
نمونهها با استفاده از کاتر و سرد شدن بریده میشوند. مقطع عرضی سپس با استفاده از ورقههای سیلیکون شنی در زمین قرار میگیرند (180 تا 1000).
ساییدن نهایی با استفاده از وصله آلومین انجامشده است, سپس تمیز و بعد خشک میشود.
نمونههای سمباده زده با محلول نیتال 2% قلمزنی شدهاند تا ساختار چدن را نشان دهند.
محلول قلمزنی 50% نیتریک اسید, 50% استیک اسید برای نشان دادن میکرواستراکچرهای جوش AWS E NiFe-CI و AWS E NiCu-7 استفادهشدهاند.
میکرواستراکچر فلز پایه و نمونههای جوش شده با استفاده از میکروسکوپ نوری دیده میشوند.
اندازه گیری سختی
اندازهگیری سختی با استفاده از وسایل آزمایش Shimadzu Vicker با بار 9.807N و زمان بارگذاری 15 ثانیه انجامشده است.
بحث و نتایج
خواص سر سیلندر
میکرواستراکچر فلز پایه در شکل 2 نشان دادهشده است.
میکرواستراکچر چدن خاکستری را نشان میدهد که حاوی جرقه گرافیت در قالب است. مقدار میانگین سختی فلز پایه برابر 215HV است.
قابلیت جوشکاری چدن خیلی پایین است.
بنابراین, بهینهسازی شرایط جوشکاری مثل پیشگرمایش و PWHT میتوانند خواص قطعات جوشخورده را بهبود بخشند.
سه الکترود جوشکاری قوس برای تعمیر سر سیلندر با استفاده از شرایط مختلف استفادهشدهاند.
نتایج بر اساس میکرواستراکچرهای قطعات جوش شده و توزیع سختی آنها روی فلزات جوش, ناحیه گداخت, و ناحیه متأثر از حرارت بحث خواهند شد.
برای مقایسه, فرایند پاشش پودر در جوشکاری ترمیمی سر سیلندر استفادهشده است.
تعمیر سر سیلندر با استفاده از الکترود فولاد کربنی
چدن تحت شرایط جوشکاری بالا در جدول 4 با استفاده از الکترود پوششدار JIS Z3252, DFCFe با دمای پیشگرمایش 100 درجه سانتیگراد جوشکاری شده است.
میکرواستراکچرهای مقطع عرضی بعد از جوشکاری با استفاده از الکترود کربن فولادی در شکل 5-3 نشان دادهشده است.
میکرواستراکچر فلز جوش, ناحیه گداخت و ناحیه متأثر از گرما را نشان میدهد.
فلز جوش نزدیک ناحیه گداخت به شکل شجری است.
ناحیه گداخت شامل کاربیدهای مختلفی است که همانند پیوسته نیستند.
ناحیه متأثر از حرارت وجود مارتنسیت را نشان میدهد.
فلز جوش وجود کاربیدها و مارتنسیت را نشان میدهند.
توزیع سختی
توزیع سختی فلز جوش, PFZ و HAZ را نشان میدهد. مقدار سختی کاربیدها در PFZ در مقایسه با فلز پایه خیلی بالا است.
تعمیر سر سیلندر با استفاده از الکترود نیکل-مس
چدن تحت شرایط جوشکاری ذکرشده در جدول 4 با استفاده از الکترود AWS A5.11-E Ni Cu-7 جوشکاری شده است.
ترکیب شیمیایی آن در جدول 2 نشان دادهشده است و دمای پیشگرمایش آن برابر است. میکرواستراکچرهای مقطع عرضی بعد از جوشکاری در شکل 9-7 نشان دادهشده است.
PFZ وجود کاربیدها را طبق شکل 7 نشان میدهد.
میکرواستراکچر فلز جوش ساختار شجری ساختار آستنتیک آلیاژ مس-نیکل را نشان میدهد طبق شکل8.
میکرواستراکچر HAZ وجود مارتنسیت و شبکه مرزی متصل به گرافیت را نشان میدهد.
توزیع سختی
شکل10 توزیع سختی فلز جوش, PFZ و HAZ را با استفاده از الکترود نیکل-مس نشان میدهد.
مقدار سختی کاربیدها در PFZ بهاندازه 754HV است که در مقایسه با مقدار فلز پایه (215HV) بالاتر است و به شکل یک ناحیه مستعد ترک خوردن و انتشار ترک در خط گداخت عمل میکند.
تعمیر سر سیلندر با استفاده از AWS A5.15- E NiFe-CI
استفاده از دمای پیشگرمایش
چدن تحت شرایط جوشکاری ذکرشده در جدول4 با استفاده از الکترود AWS A5.15 E Ni-Fe-CI جوش میشود.
این الکترود با دمای پیشگرمایش استفادهشده است.
میکرواستراکچرهای مقطع عرضی بعد از جوشکاری در شکل 13-11 نشان دادهشده است.
میکرواستراکچرهای PFZ وجود کاربیدها را نشان میدهد که طبق شکل 11 ناپیوسته هستند.
اما شکل 12 وجود مارتنسیت را در HAZ نشان میدهد.
شکل13 ساختار شجری آلیاژ نیکل را نشان میدهد.( خرید قطعات )
توزیع سختی
توزیع سختی فلزات جوش, PFZ و HAZ نمونه جوش شده را با استفاده از الکترود ENiFe-CI نشان میدهد.
مارتنسیت در ناحیه متأثر از حرارت موجب افزایش در سختی آن میشود.
استفاده از دمای پیشگرمایش
چدن تحت شرایط جوشکاری ذکرشده در جدول4 با استفاده از الکترود AWS A5.15 E Ni-Fe-CI جوش میشود.
این الکترود با دمای پیشگرمایش استفادهشده است.( خرید قطعات )
میکرواستراکچرهای مقطع عرضی بعد از جوشکاری در شکل 16-15 نشان دادهشده است.
شکل 15 فلز جوش, PFZ و HAZ را نشان میدهد.
کاربیدهای پیوسته در PFZ وجود دارد.
HAZ مارتنسیت کمتری در مقایسه با نمونه پیش گرم شده با دمای دارد طبق شکل16.
فلز جوش ساختار شجری آلیاژ NiFe-CI را طبق شکل 17 نشان میدهد.
آستنتیک آلیاژ نیکل با کاربیدها در شکل17 نشان دادهشدهاند.
شکل18 توزیع سختی نمونه جوش شده, را با استفاده از الکترود ENiFe-CI بعد از پیشگرمایش در دمای نشان میدهد.
مقدار سختی ناحیه گداخت به دلیل وجود کاربید بیشتر از فلز جوش و پایه است اما ناحیه متأثر از حرارت مقدار کمتری از سختی را با توجه به انتشار مارتنسیت نشان میدهد.( خرید قطعات )
ارزیابی فرایند SMAW
نتایج قبل با استفاده از الکترودهای مختلف نشان داد که افزایش دمای پیشگرمایش منجر به تشکیل کاربیدهای پیوسته در ناحیه گداز با مارتنسیت کمتر در ناحیه متأثر از حرارت میشود.
اما دمای پیشگرمایش کمتر منجر به تشکیل کاربیدهای کمتر در ناحیه گداز و شکست و انتشار مارتنسیت در ناحیه متأثر از حرارت میشود.
بنابراین دمای پیشگرمایش کم در جوشکاری چدن لازم است, چونکه مقدار کمی کاربید در آن تشکیلشده است. ( خرید قطعات )
اما, رسیدن به میزان سرد شدن کمتر برای جلوگیری از تشکیل کاربید غیرممکن است .
استفاده از گرمای کم برای حداقل رساندن تشکیل PFZ ممکن است, یعنی ایجاد یک گرادیان دمایی عمیق که ضخامت PFZ را کاهش خواهد داد.
در این تحقیق, ورود گرما برای همه الکترودهای مورداستفاده یکی است (1.44 kJ/mm) و الکترود Ni-Fe کمترین PFZ (0.2mm) را با دمای پیشگرمایش را نشان میدهد.
اما, افزایش دمای پیشگرمایش تا منجر به PFZ (0.8mm) بزرگتر برای همان الکترود میشود که با نتایج بهدستآمده توسط Askeland و Birer برای قطعات جوش شده چدن کروی گرم شده متناسب است.( خرید قطعات )
جوشکاری ترمیمی سر سیلندر با استفاده از پودر پاشش حرارتی
پاشش حرارتی پودر Ni با استفاده از جرقه اکسی استیلن برای جوشکاری نمونه آزمایش استفادهشده است.
نمونه در معرض پیشگرمایش یکنواخت در قرارگرفته و سپس در ماسه قرار میگیرد تا به آهستگی بعد از پاشش حرارت سرد شود. ( خرید قطعات )
میکرواستراکچر
میکرواستراکچرهای مقطع عرضی بعد از جوشکاری در شکلهای 21-19 نشان دادهشدهاند.
در مورد وجود ناحیه گداز شک وجود دارد طبق شکل20. اما, HAZ وجود مارتنسیت را طبق شکل 20 نشان میدهد.
میکرواستراکچرهای فلز جوش در شکل 21 فاز گامای نیکل و ساختار شجری را در مرزهای بلوری نشان میدهند. ( خرید قطعات 02195119068 )
توزیع سختی
شکل22 توزیع سختی را در فلز جوش, PFZ و HAZ برای نمونه A در معرض پاشش حرارتی نشان میدهد.
وجود مارتنسیت در HAZ مقدار سختی را تا 500-600 HV افزایش میدهد.
این مقدار نیز نسبت به مقادیر فلز پایه بیشتر است.
نمونه B
نمونه در معرض پیشگرمایش یکنواخت قرارگرفته و سپس در معرض پاشش حرارتی و سریعاً به مدت 1 ساعت در قرار میگیرد و به آهستگی تا دمای اتاق در کوره سرد میشود.
میکرواستراکچر
میکرواستراکچر فلز جوش, PFZ و ناحیه متأثر از حرارت در شکلهای 23 و 24 نشان دادهشده است. ( خرید قطعات )
درباره وجود PFZ شک وجود دارد و ناحیه متأثر از حرارت یک قالب است.
این به دو شرط بهینه میرسد که عبارتاند از: 1. کاربیدهای مستقل از PFZ و 2.
حداقل مارتنسیت در HAZ
( خرید قطعات 02195119067)
توزیع سختی
توزیع سختی نمونه B در شکل 25 نشان دادهشده است.
مقادیر سختی HAZ و PFZ نزدیک به مقادیر سختی فلز پایه هستند.
معلوم است که شروع ترک و انتشار آن در جوشهای چدن به دلیل اختلاف در خواص مکانیکی بین فلز پایه و فلز جوش است.
با استفاده از روش بکار رفته در نمونه B, بعضی اختلافات میتوانند تا حد زیادی کم شوند و سختی میانگین 300 HV برای PFZ و HAZ به دست میآید که قابلمقایسه با سختی فلز پایه است (215HV).
چندین محقق ترمیم را با جوشکاری چدن شکننده بررسی کردند و آنها نتیجه گرفتند که روش سعی و خطا میتواند برای به دست آوردن سختی کمتر ناحیه مارتنسیت و شبکه کاربید ناپیوسته لازم باشد.
با استفاده از روش پاشش حرارتی, روش سعی و خطا که در جوشکاری چدن استفاده شد, میتواند حذف شود و خواص جوشکاری بهتری به دست آید.
با استفاده از این روش, سر سیلندر با موفقیت تعمیر شده و 2 سال با 12 ساعت در روز کار میکند, که قابلیت اطمینان این روش را نشان میدهد.
بعلاوه, در هزینه خرید سر سیلندر جدید را برای کامیونهای زیادی صرفهجویی میشود.
نتایج
جوشکاری ترمیمی سر سیلندر ابتدا با استفاده از جوشکاری قوس فلزی (SMAW) با انواع الکترودهای زیر انجامشده است: AWS A5.15 ENiFe-CI, JIS DFC Fe (الکترود فولاد کربنی) و AWS A5.11 E Ni-Cu-7.
جوشکاری با استفاده از SMAW با الکترود AWS ENiFe-CI بعد از پیشگرمایش در و انجام میشود. ( خرید قطعات 02195119067 )
دمای پیشگرمایش بالا موجب تشکیل لایه کاربید پیوسته در ناحیه گداز و تشکیل مقدار کمی مارتنسیت در ناحیه متأثر از حرارت میشود.
دمای پیشگرمایش کم موجب تشکیل مقدار کمی کاربید در ناحیه گداز میشود.
اما, مقدار بالایی مارتنسیت در ناحیه متأثر از حرارت تشکیل میشود.
توزیع سختی نمونههای جوش شده با SMAW با استفاده از سه الکترود نشان میدهد که مقادیر سختی در ناحیه گداز و ناحیه متأثر از حرارت در مقایسه با فلز پایه خیلی بالاتر است اما الکترود Ni-Fe مقادیر سختی کمتری در مقایسه با دو الکترود دیگر نشان میدهند.
روش دیگر استفاده از فرایند پاشش پودر با دمای پیشگرمایش و سرد شدن آهسته در کوره است. ( خرید قطعات )
دو نمونه تشکیل کاربیدها را نشان نمیدهند اما نمونه سرد شده در ماسه تشکیل مارتنسیت را در ناحیه متأثر از حرارت نشان میدهند.
نمونه دیگر که در کوره سرد شده میکرواستراکچری را نشان میدهد که خالی از مارتنسیت و کاربید است, توزیع سختی برای این نمونه مقادیر سختی قابلمقایسهای را برای ناحیه گداز و ناحیه متأثر از حرارت را در مقایسه با فلز پایه نشان میدهد که بیانگر موفقیت این روش در تعمیر چدن خاکستری است.
Leave A Comment