Mobilitás és Környezet Konferencia

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Mobilitás és Környezet Konferencia"

Boglárka Orbán
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Mobilitás és Környezet Konferencia Magyar Tudományos Akadémia Budapest, január 23. Belsőégésű motorok hengerfelületének mikrogeometriai vizsgálata Dr. Solecki Levente

2 2 2 9 Mobilitás és Környezet konferencia Hengerfelületek mikrogeometriájának vizsgálata Áttekintés Belsőégésű motorok hengerfelületének mikrogeometriai kialakításának jelentősége Különböző felületkialakítások A hengerfelületek mikrogeometriai érzékelésének módszerei Kísérletsorozatok: 1. Spirálhónolt motor 500 óra futás után 2. 3 ugyanolyan spirálhónolt hengerfelületű motor 500, 1000 és 1500 óra futás után 3. Ugyanannak a spirálhónolt motornak a 40, majd 140 óra futás utáni állapota 4. Ugyanannak a lézerkezelt motornak a 40, majd 140 óra futás utáni állapota Összefoglalás

3 3 2 9 Mobilitás és Környezet konferencia Hengerfelületek mikrogeometriájának vizsgálata Belsőégésű motorok hengerfelületének mikrogeometriai kialakításának jelentősége A közúti közlekedésben a gépjárművek túlnyomó részét belsőégésű motor hajtja A belsőégésű motor energiamérlegében 10 % esik a súrlódási veszteségekre, Ezeknek a súrlódási veszteségeknek a 40 %-át a dugattyú/dugattyúgyűrű/hengerfal kapcsolat teszi ki. A hengerfelület mikrogeometriai kialakítása meghatározó a belsőégésű motor hatásfoka, veszteségei, megbízható működése, kopása és károsanyag kibocsátása szempontjából. Cél: olyan felületszerkezet elérése, amely lehetőség szerint minimális felületi egyenetlenségek mellett (kis ellenállás és kopás és minimális kenőanyagszükség) lehetővé teszi az egymáson elmozduló alkatrészek kenését, helyet biztosítanak kopadékoknak, szennyeződéseknek (koksz)

4 4 2 9 Mobilitás és Környezet konferencia Hengerfelületek mikrogeometriájának vizsgálata Különböző felületkialakítások Többfokozatú spirálhónolás (klasszikus módszer) Finomfúrás Előhónolás Hónolás Hengerfelület előállítása Alakpontosság növelése Mintázat létrehozása

5 5 Lézertáskák beégetése

6 6 Felület lézerkezelése

7 7 A hengerfelületek mikrogeometriai érzékelésének módszerei Közvetlen érzékelési módszerek: Korlátozottak a hengerfelület viszonylag nagy kiterjedése (~ Ø80 mm átmérő és ~ mm hossz) és rossz hozzáférhetőség (belső felületek) miatt -Tűs letapogatás: csak tengelyirányú és korlátozott számú metszet -Optikai érzékelés: pl. fehér fény interferométerrel (egyedi kialakítás) -Metszetek készítése: roncsolásos vizsgálat

8 8 A hengerfelületek mikrogeometriai érzékelésének módszerei Közvetett módszer: Felületről szilikonlenyomat készítése és a szilikonlenyomat érzékelése és kiértékelése Nagyfelbontású (~1 μm) szilikonanyag (STRUERS Repliset, Heraeus)

9 9 A hengerfelületek mikrogeometriai érzékelésének módszerei A közvetett módszer - lenyomatok alkalmazásának előnyei: -Felület állapotának megőrzése, mivel általában utólag derül ki, hogy mely felületrészek kiindulási állapotára vagyunk kíváncsiak -Többlépcsős vizsgálatokat tesz lehetővé: össze lehet így hasonlítani ugyanannál a hengerfelületnél a gyártási folyamat különböző állapotait, az elkészült hengerfelületet és különböző kopási fokozatokat.

10 1 0 A hengerfelületek mikrogeometriai érzékelésének módszerei Képi érzékelés és mérési helyek helyzetének meghatározása MAHR PMC800 koordináta mérőgép Kamera Lézer-letapogatás Kapcsolós tapintó (Renishaw TP6) A kamera nagyítása: 200x Képméret: 1,245 mm x 0,93 mm Mérési bizonytalanság: 3,5 + L/300 µm Méréstartomány: 800 mm x 1500 mm x 500 mm

11 1 1 A hengerfelületek mikrogeometriai érzékelésének módszerei Térbeli mikrogeometriai érzékelés TALYSURF CLI2000 érdességmérő (Taylor Hobson) Induktív érzékelés: tapintótű Optikai érzékelés: konfokális fény Letapogatás: Legkisebb ponttávolság: 0,5 μm Magassági felbontás: nm

12 1 2 Kopásnyomok a hengerfelületen 3. Gyűrű alsó holtpont 1. Gyűrű alsó holtpont 3. Gyűrű felső 1. Gyűrű holtpont felső holtpont 2. Gyűrű alsó holtpont 2. Gyűrű felső holtpont

13 1 3 Felület optikai vizsgálata a felső holtpontnál lenyomat futás előtt lenyomat kopott eredeti kopott tükrözve Mintázat csökken => kopás Hosszirányú hornyok => karcok Jó képminőség A fontos információk megmaradnak

14 1 4 Felület optikai vizsgálata a felső holtpontnál lenyomat futás előtt lenyomat kopott Térbeli letapogatás

15 1 5 Ugyanazoknak a felületrészeknek a térbeli vizsgálata lenyomat futás előtt lenyomat kopott

16 1 6 A közvetett és a közvetlen érzékelés összehasonlítása lenyomat kopott eredeti kopott

17 1 7 3 egyforma motor vizsgálata - 3 ugyanolyan (típus, változat, gyártás ) motor - lézerkezelt hengerfelület - különböző próbapadi futásidők: 500, 1000 és 1500 óra - különböző futásprogramok: kevert ill. teljes terheléssel - mind a 4 henger szívó- és kipufogóoldali vizsgálata a teljes lökethosszra

18 óra futás kevert programmal kopott állapot közvetlenül kopott állapot lenyomat kiindulási állapot lenyomat

19 óra futás kevert programmal kiindulási állapot lenyomat kopott állapot lenyomat

20 óra futás teljes terheléssel kiindulási állapot lenyomat kopott állapot lenyomat

21 2 1 A 3 azonos motorral végzett vizsgálat eredményei - a kiindulási hengerfelületek egyformáknak tekinthetők óra kevert program: kopási nyomok és a gyűrűk holtpontjai megjelennek, de a legtöbb érintésnélküli terület óra kevert program: a kopási nyomok nagyobb kopást mutatnak, mint 500 óránál óra teljes terheléssel: a kopásból adódó hosszirányú karcok nagyobbak, mint a kiindulási mintázat általános megállapítások: -egy motoron belül sem az egyes hengereknél sem a szívó és a kipufogó oldalnál nem állapítható meg számottevő különbség - nagyobb kopás a löket felső részén - nemcsak a gyűrűk, hanem a dugattyú is érintkezik a hengerfelülettel

22 2 2 Ugyannak a 2 motornak a futtatása két szakaszban - egy spirálhónolt és egy lézerkezelt hengerfelületű motor - lenyomatvétel az összeszerelés előtt - 40 óra kevert programú futás könnyű terheléssel - szétszerelés - lenyomatvétel - összeszerelés óra kevert programú futás könnyű terheléssel - szétszerelés - lenyomatvétel

23 2 3 A spirálhónolt motor hengerfelületének változása 40 óra után kiindulási állapot óra után

24 2 4 A lézerkezelt motor hengerfelületének változása 40 óra után kiindulási állapot óra után

25 2 5 Ugyannak a 2 motornak a futtatása két szakaszban Megállapítások: - a bejáratás nyomai (a kiindulási mintázat csökkenése és hosszirányú karcok megjelenése) már 40 üzemóra után megállapítható - a spirálhónolt hengerfelületnél az első 40 utáni 100 üzemóra után további kopás figyelhető meg - a lézerkezelt felületnél az első 40 utáni 100 üzemóra nem okoz észrevehető kopást - a hengerfelület többlépcsős vizsgálatára ez a módszer alkalmazható

26 2 6 Az érzékelt mikrogeometriák kiértékelése A fehérfény interferométeres közvetlen érzékelés összehasonlítása a lenyomatok konfokális letapogatásával

27 2 7 A kiindulási és a kopott felületek összehasonlítása - A széles, mély hornyok jól illeszkednek - A keskeny, lapos hornyok átvitele pontatlan, zajos - ok: lenyomat és az érzékelés (csak a magassági koordináta mért) - számszerüsíthető a keletkező karcok mélysége és a hónolási nyomok mélységcsökkenése (kopás) - értékelés GOM-Inspecttel - színezés a magasságkülönbségeket fejezi ki

28 2 8 A kopott felületek közvetlen érzékelésének összehasonlítása a közvetettel - a hornyok kék színe azt mutatja, hogy a lenyomat mennyit veszt el a horonymélységből -értékelés GOM-Inspecttel - színezés a magasságkülönbségeket fejezi ki

29 2 9 Következtetések - belsőégésű motorok hengerfelületének vizsgálatára a lenyomattechnika egy hatékonyan alkalmazható módszer - optikai 3D méréstechnikával lehetséges ugyanazoknak a kis felületrészeknek a megtalálása - szilikonlenyomatok az 1 μm-nél nagyobb egyenetlenségeket megbízhatóan átviszik - lenyomattechnikával viszonylag kis kopások, amelyeket üzemóra okoz is kimutathatók - a lenyomattechnikával több lépcsős vizsgálatot lehet végezni ugyanazon a motoron

30 TAMOP-4.2.1/B-09/1/KONV Mobilitás és környezet Járműipari, energetikai és környezeti kutatások a Közép- és Nyugat-Dunántúli Régióban A projekt a Magyar Állam és az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. Nemzeti Fejlesztési Ügynökség

31 Köszönöm megtisztelő figyelmüket!

Hasonló dokumentumok

Lézer hónolt felületek vizsgálata

Lézer hónolt felületek vizsgálata Dr. Czinege Imre, Csizmazia Ferencné Dr., Dr. Solecki Levente Széchenyi István Egyetem ANYAGVIZSGÁLAT A GYAKORLATBAN KONFERENCIA 2008. Június 4-5. Áttekintés A lézer hónolás