Title
Karakterizacija kompozita sa osnovom od Al18Si legure i njihova primena kod triboloških elemenata sa pravolinijskim naizmeničnim kretanjem
Creator
Miladinović, Slavica, 1991-
CONOR:
23257959
Copyright date
2024
Object Links
Select license
Autorstvo-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, bez promena, preoblikovanja ili upotrebe dela u svom delu, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence. Ova licenca dozvoljava komercijalnu upotrebu dela. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
3760
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 06.09.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet inženjerskih nauka
Alternative title
Characterization of composites with Al18Si alloy base and their application on tribological elements with linear reciprocating motion
Publisher
[S. D. Miladinović]
Format
152 lista
Abstract (sr)
Razvoj automobilske industrije povećava zahteve za smanjenjem mase i povećanjem
pouzdanosti vozila. Smanjenje mase vozila moguće je postići smanjenjem mase motora
čiji je bitan deo klip, koji radi u otežanim uslovima. Sve veću primenu pri
proizvodnji klipova imaju nadeutektičke Al-Si legure zbog svojih dobrih osobina kao
što su dobra termička i električna provodljivost, visok odnos čvrstoće i mase i dobra
otpornost na koroziju.
U ovoj disertaciji izvršena su tribološka ispitivanja dve serije kompozitnih
materijala (A i B) sa mikro i nano ojačavačima i osnovom od nadeutektičke Al18Si
legure. Serija materijala A u svom sastavu je imala ukupno 6 materijala od kojih je jedan
osnovna legura dok su ostali materijali kompoziti dobijeni dodavanjem 10 mas.% SiC
(30 µm) i 0,5 mas.% Al2O3 (20–30 nm) i 1 mas.% ili 3 mas.% Gr (17 µm ili 200–800 µm).
U okviru serije materijala B bilo je ukupno 8 materijala, odnosno osnova i 7 kompozita.
Kompoziti ove serije materijala dobijeni su dodavanjem 0,5 mas.% Al2O3 (20–30 nm)
i/ili 3 mas.% Al2O3 (36 µm) i/ili 3 mas.% SiC (40 µm) i/ili 3 mas.% Gr (250–500 µm).
Pre triboloških ispitivanja izvršena je mikrostrukturna karakterizacija, kao i
merenje tvrdoće i gustine navedenih materijala. Tribološka ispitivanja izvršena su
u uslovima sa podmazivanjem pri brzini klizanja od 0,5 m/s, pređenom putu od 1000 m i
normalnim opterećenjima od 100 N, 200 N i 300 N.
S obzirom na to da je serija materijala A pokazala bolje karakteristike, za ovu seriju
materijala sprovedena su i tribološka ispitivanja na uređaju sa pravolinijskim
naizmeničnim kretanjem za iste uslove ispitivanja.
Nakon izvršene tribološke analize primenjene su optimizacione metode Taguči-grej
(Taguchi-grey) i veštačke neuronske mreže (Artificial neural networks – ANN) za
predviđanje intenziteta habanja i koeficijenta trenja za obe serije materijala.
Dobijena je optimalna kombinacija parametara i analizom varijanse (Analysis of
Variance – ANOVA) dobijen je procentualni uticaj posmatranih faktora na intenzitet
habanja i koeficijent trenja.
Na kraju istraživanja izvršena je numerička analiza klipa metodom konačnih
elemenata (MKE) pri pritisku od 7,5 MRa i temperaturama od 300°S do 400°S. Pri MKE
analizi najviši naponi bili su sa unutrašnje strane čela klipa i kod ležišta
osovinica i dokazano je da se ispitivani kompoziti mogu primeniti za proizvodnju
klipova.
Abstract (en)
The development of the automotive industry increases the requirements for higher vehicle
reliability and weight reduction. Weight reduction of the vehicle can be achieved by reduction
of the weight of the engine. The important part of the engine is a piston, which works in
aggressive conditions. Hypereutectic Al-Si alloys are increasingly used in the production of
pistons due to their good properties such as good thermal and electrical conductivity, high
strength-to-weight ratio and good corrosion resistance.
In this dissertation, tribological tests were performed on two series of composite materials (А
and B) with micro and nano reinforcements in hypereutectic Al18Si alloy base. The materials
of A series included a total of 6 materials, one of which is a Al18Si alloy base, while the other
materials are composites obtained by addition of 10 wt.% SiC (30 µm) and 1 wt.% or 3 wt.%
Gr (17 µm or 200–800 µm). Within the B series of materials, there were a total of 8 materials,
i.e. the alloy base and 7 composites. The composites of this series were obtained by addition of
0.5 wt.% Al2O3 (20–30 nm) and/or 3 wt.% Al2O3 (36 µm) and/or 3 wt.% SiC (40 µm) and/or
3 wt.% Gr (250–500 µm). Before the tribological tests, the microstructural characterization was
performed, as well as the hardness and density measurements of the mentioned materials.
Tribological tests were performed under lubricated sliding conditions at a sliding speed of
0.5 m/s, sliding distance of 1000 m and a normal load of 100 N, 200 N and 300 N.
Considering that the series of materials in A showed better characteristics, tribological tests
were conducted for this material series on apparatus with linear reciprocating motion and the
same test conditions.
After the tribological analysis, Taguchi-grey and artificial neural networks (ANN) optimization
methods were applied to predict the behavior of wear rate and coefficient of friction for both
series of materials. The optimal combination of parameters was obtained and the percentage
influence of the observed factors on the wear rate and coefficient of friction was obtained by
analysis of variance (ANOVA).
At the end of the research, a numerical finite element method (FEM) analysis of the piston was
performed at a pressure of 7.5 MPa and temperatures from 300°C to 400°C. During the FEM
analysis, the highest stresses were on the inside of the piston head and at the bearing of the
piston pins, and it was proven that the tested composites can be used for the production of
pistons.
Authors Key words
kompozit, aluminijum, nadeutektička Al18Si legura, optimizacija,
veštačke neuronske mreže, Taguči-grej, habanje, trenje, klip.
Authors Key words
composite, aluminum, hypereutectic Al18Si alloy, optimization, artificial neural
networks, Taguchi-grey, wear, friction, piston
Classification
620.178.1:621.8(043.3)
Subject
Kompozitni materijali - Klipni motori - Tribološka ispitivanja
Type
Tekst
Abstract (sr)
Razvoj automobilske industrije povećava zahteve za smanjenjem mase i povećanjem
pouzdanosti vozila. Smanjenje mase vozila moguće je postići smanjenjem mase motora
čiji je bitan deo klip, koji radi u otežanim uslovima. Sve veću primenu pri
proizvodnji klipova imaju nadeutektičke Al-Si legure zbog svojih dobrih osobina kao
što su dobra termička i električna provodljivost, visok odnos čvrstoće i mase i dobra
otpornost na koroziju.
U ovoj disertaciji izvršena su tribološka ispitivanja dve serije kompozitnih
materijala (A i B) sa mikro i nano ojačavačima i osnovom od nadeutektičke Al18Si
legure. Serija materijala A u svom sastavu je imala ukupno 6 materijala od kojih je jedan
osnovna legura dok su ostali materijali kompoziti dobijeni dodavanjem 10 mas.% SiC
(30 µm) i 0,5 mas.% Al2O3 (20–30 nm) i 1 mas.% ili 3 mas.% Gr (17 µm ili 200–800 µm).
U okviru serije materijala B bilo je ukupno 8 materijala, odnosno osnova i 7 kompozita.
Kompoziti ove serije materijala dobijeni su dodavanjem 0,5 mas.% Al2O3 (20–30 nm)
i/ili 3 mas.% Al2O3 (36 µm) i/ili 3 mas.% SiC (40 µm) i/ili 3 mas.% Gr (250–500 µm).
Pre triboloških ispitivanja izvršena je mikrostrukturna karakterizacija, kao i
merenje tvrdoće i gustine navedenih materijala. Tribološka ispitivanja izvršena su
u uslovima sa podmazivanjem pri brzini klizanja od 0,5 m/s, pređenom putu od 1000 m i
normalnim opterećenjima od 100 N, 200 N i 300 N.
S obzirom na to da je serija materijala A pokazala bolje karakteristike, za ovu seriju
materijala sprovedena su i tribološka ispitivanja na uređaju sa pravolinijskim
naizmeničnim kretanjem za iste uslove ispitivanja.
Nakon izvršene tribološke analize primenjene su optimizacione metode Taguči-grej
(Taguchi-grey) i veštačke neuronske mreže (Artificial neural networks – ANN) za
predviđanje intenziteta habanja i koeficijenta trenja za obe serije materijala.
Dobijena je optimalna kombinacija parametara i analizom varijanse (Analysis of
Variance – ANOVA) dobijen je procentualni uticaj posmatranih faktora na intenzitet
habanja i koeficijent trenja.
Na kraju istraživanja izvršena je numerička analiza klipa metodom konačnih
elemenata (MKE) pri pritisku od 7,5 MRa i temperaturama od 300°S do 400°S. Pri MKE
analizi najviši naponi bili su sa unutrašnje strane čela klipa i kod ležišta
osovinica i dokazano je da se ispitivani kompoziti mogu primeniti za proizvodnju
klipova.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.