Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék1 Dudás, Alexander DUDÁS Alexander 1 Egyetemi tanársegéd SCHINTZEL Kay 2, PhD, Egyetemi.

Az előadások a következő témára: "Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék1 Dudás, Alexander DUDÁS Alexander 1 Egyetemi tanársegéd SCHINTZEL Kay 2, PhD, Egyetemi."— Előadás másolata:

1 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék1 Dudás, Alexander DUDÁS Alexander 1 Egyetemi tanársegéd SCHINTZEL Kay 2, PhD, Egyetemi docens, Tanszékvezető 1 Széchenyi István Egyetem, Belső Égésű Motorok Tanszék, 9026 Győr, Egyetem tér 1., tel.:+36 96 503491, fax: +36 96 613677, e-mail: extern.alexander.dudas@audi.hu 2 Széchenyi István Egyetem, Belső Égésű Motorok Tanszék, 9026 Győr, Egyetem tér 1., tel.:+36 96 503491, fax: +36 96 613677, e-mail: kay.schintzel@audi.hu Plazmaszórt hengerfalbevonatok tribológiai vizsgálata oszcilláló tribométerrel

2 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék2 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Összefoglalás

3 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék3 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Összefoglalás

4 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék4 BEVEZETÉS ► A világszerte alkalmazott szintetikus, bio és alternatív helyettesítő motorhajtóanyagok száma növekszik. ► Bizonyos alternatív motorhajtóanyagok korrozív kopásjelenségeket okozhatnak a belső égésű motorokban. ► Egy jelentős tényező a korrozív égéstermékek keletkezése, amely különösen a hengerfalon okozhat jelentős korrozív kopást. ► Ezen felül a törvényi előírások a CO 2 kibocsátás csökkentésére kényszerítik a motorfejlesztőket, többek között könnyű szerkezeti anyagok alkalmazása révén. ► Korrózió- és kopásálló hengerfelületek szükségessége alumínium és öntöttvas motorblokkokban. ► Fémszórt felületi bevonatok ígéretes megoldási lehetőséget nyújtanak.

5 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék5 BEVEZETÉS ► A jelen tanulmány krómtartalmú, fémszórt felületi bevonatok tribológiai tulajdonságainak vizsgálatával foglalkozik ► A vizsgálatok során oszcilláló tribométert alkalmaztunk. ► Kezdetben egy minta hengerfal anyag és dugattyúgyűrű karakterizálása történt tekintettel a súrlódásra és kopásállóságra. ► Majd különböző bevonatanyagok, különböző felületi tulajdonságokkal kerültek összehasonlításra azonos típusú próbatestekkel. ► A felületi tulajdonságok elemzése optikai módszerrel, konfokális mikroszkóp alkalmazásával történt.

6 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék6 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Összefoglalás

7 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék7 A vizsgált hengerfalbevonat-anyagok Három alapanyag és kettő bevonatoló gáz kombinációit vizsgáltuk C (%)Cr (%)Bevonatoló gáz Z1 bevonat0,8-Levegő Z2 bevonat0,8-N2N2 Z3 bevonat0,4413Levegő Z4 bevonat0,4413N2N2 Z5 bevonat0,4117Levegő Z6 bevonat0,4117N2N2 Gyűrű típus: Négyzetes keresztmetszetű tűzgyűrű, Nitridált acél

8 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék8 Bevonatszerkezet és oxidtartalom Bevonatszerkezet oxidokkal (bal: Z5) és oxidok (jobb: Z6) nélkül ► Gyártási eljárásnak köszönhető porózus szerkezet ► Oxid tartalom

9 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék9 Bevonatkeménységek A bevonatoló gáz komoly hatással bír a keménységre

10 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék10 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Összefoglalás

11 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék11 Felületi porozitás A nitrogén mint bevonatoló gáz a felületi porozitás megemelkedését okozza

12 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék12 A hengerfelület porozitás analízise Az anyagösszetétel és a bevonatoló gáz egyaránt hatással van a pórusok minőségi eloszlására.

13 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék13 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Összefoglalás

14 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék14 Mechanikai modell A tribométeres vizsgálatok TE-77 oszcilláló tribométeren történtek.

15 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék15 A próbatestek sorozatgyártásból származó alkatrészek megmukálásával készültek. Próbatestek

16 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék16 A kísérleti eljárás kettő szakasza: ► Bejáratás (Cél: az egyes próbatestek azonos prkondícionálása, súrlódásmérés) ► Olajfürdő ► Járatási idő: 2 h ► „Száraz” járatás (A triborendszer robusztusságának és olajmegtartó képességének karakterizálása) ► Definiált olajfilm a felületen ► Járatási idő: a bevonat károsodásáig Járatási paraméterek mindkét esetben: ► Frekvencia: 20Hz ► Terhelés: 200 N ► Löket: 10 mm ► Hőmérséklet: 100 °C ► Olaj: Castrol Edge 5W-30 Kísérleti peremfeltételek

17 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék17 Bejáratás Az egyes bejáratási folyamatok végén nem tapasztalható különbség a súrlódási együtthatókban. A tükörhónolásnak köszönhetően csekély mértékben csökken a súrlódás.

18 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék18 „Száraz” járatásos vizsgálat Jellemző szárazfutási viselkedése fémszórt hengerfalbevonatoknak levegő (Z1) és nitrogén (Z2) bevonatoló gázok használata mellett.

19 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék19 „Száraz” járatásos vizsgálat A 13% krómtartalmú bevonatok hasonló tulajdonságokat mutatnak mint a referenciabevonatok.

20 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék20 „Száraz” járatásos vizsgálat A 17% krómtartalmú bevonatok alacsony robusztusságot mutatnak.

21 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék21 Robusztusság összehasonlítása a tönkremeneteli idők alapján Az anyagösszetétel és a bevonatoló gáz egyaránt hatással van a bevonatok robusztusságára.

22 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék22 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Összefoglalás

23 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék23 ÖSSZEFOGLALÁS ► Az eredmények azt mutatják, hogy a krómtartalmú fémszórt hengerfalbevonatok tribológiai tulajdonságai összehasonlíthatóak a hagyományos bevonatok tulajdonságaival. ► Bevonatparaméterek mint porozitás, pórus típus és bevonat keménységek kulcsparaméterek a bevonat tribológiai teljesítménye tekintetében. ► További vizsgálatok szükségesek ezen mechanizmusok pontos megértéséhez.

24 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék24 Köszönöm a figyelmet! Dudás Alexander dudasa@sze.hu Tel.: +36 30 856 44 13

25 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék25 Back up 25

26 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék26 TARTALOM ► Bevezetés ► Anyagvizsgálat ► Felületi elemzés ► Tribométeres vizsgálatok ► Eredmények ► Kitekintés

27 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék27 EREDMÉNYEK ► The benchmark coatings Z1 (0,8% C, 0%Cr, Air) and Z2 (0,8% C, 0%Cr, N 2 ) performed similarly to each other, which can be explained by similar hardness values. ► The higher porosity of the Z2 coating had seemingly no influence on the performance. ► The coatings with 13% chromium showed the longest running times until coating damage, which were very similar to each other. ► However the Z3 coating (0,44% C, 13%Cr, Air) had the highest hardness values and the Z4 coating (0,44% C, 0%Cr, N 2 ) the highest porosity values. These properties seem to bring similar efforts by different ways. ► The high porosity value of the Z4 coating comes from the increased amount of big sized (more than 50 μm equivalent diameter) pores. The reason for the higher hardness of the Z3 coating was assumably the chromium oxide content of the material.

28 Szombat, 26. Április 2014 Dudás, Alexander, Belső Égésű Motorok Tanszék28 EREDMÉNYEK ► The coatings with 17% chromium performed very differently. The running time until damage of the Z5 coating (0,41% C, 17%Cr, Air) was comparable to the Z2 coating. ► The performance of the Z6 coating (0,41% C, 17%Cr, N 2 ) was about 30% of the benchmark coatings. This can be explained by the much lower hardness of the Z6 coating, which originates from the lack of oxides. ► Coatings Z2 and Z4 were the coatings with the highest porosity values. The origin of these high values is different. The Z2 coating has many small sized (<5 μm equivalent diameter) pores, where the Z4 coating features more big sized (50< μm equivalent diameter) pores. ► This difference in porosity distribution could be a reason for the different performances during dry running of these coating types.