2007/1–2 - Széchenyi István Egyetem

jelű ötvözet azonban ezeket a követelményeket teljesíti. Az ötvözet
jó hővezető képessége a dugattyú hőmérsékletét kedvezően
befolyásolja és az anyag melegszilárdsága az alakváltozás és a
kifáradással szemben megfelelő biztonságot jelent.
A belső égésű motorok dugattyúinak a gyártásához nagyobb
részben az alumínium-szilícium ötvözeteket használják fel. Már
1926-ban mint szabványos ötvözetet használták a Mahle 124
jelű, 12% szilíciumtartalmú, eutektikus ötvözetet, és eddig sem
találtak jobb szerkezeti anyagot a dugattyúk gyártásához, amely
követelményeket jobban kielégítené. Ez egy több alkotós ötvözet,
amely a (11–13%) szilíciumon kívül (0,8–1,5%) rezet, nikkelt és
magnéziumot tartalmaz. Ez az alumíniumötvözet a leggyakrabban
használt szerkezeti anyag, amelyet dugattyúk gyártásához
ma felhasználnak és biztosítja a kedvező mechanikai, fizikai és
technológiai tulajdonságokat. Különösen a nagy hőmérsékleten
üzemelő dugattyúk gyártásához fejlesztették ki a Mahle 174+
ötvözetet, amelynek nagyobb a réz- és a nikkeltartalma, mint a
hagyományos Mahle 124 ötvözeté. Jelentősen nagyobb a nagy
hőmérsékleten mért melegszilárdsága.
A belső égésű motor fontos eleme a dugattyúra szerelt gyűrű,
amely általában ötvözetlen vagy gyengén ötvözött öntöttvas.
Nagyon sok öntöde készít dugattyúgyűrűt is, ezek között a
legismertebbek a Goetzte AG által gyártott gyűrűk, ezek vegyi
összetételét az 1. táblázat tartalmazza.
Minőség/
Összetétel
GOE 12
(STD)
GOE 14
(LP7)
GOE 32
(F14)
GOE 52
(KV1)
C 3,4–3,9 3,0–3,7 2,5–3,3 3,5–4,0
Si 2,2–3,2 1,5–2,3 3,6–4,6 2,4–3,2
Mn 0,5–1,0 0,5–1,0 0,8–1,2 max. 0,5
P 0,3–0,6 max. 0,4 max. 0,35 max. 0,3
S max. 0,13 max. 0,15 max. 0,15 max. 0,05
Cr 0,1–0,4 0,2–0,7 0,2–0,6 max. 0,2
V 0,3–0,7
Mo max. 0,5 0,5–1,0
Ni 0,5-–1,0
Cu 0,1–0,7 max. 0,5 0,5–1,0 max. 1,0
Mg max. 0,1
V max. 0,15
Ti max. 0,3
W 0,8–1,2
Nb 0,1–0,4
1. táblázat
A GOE 52 (KV1) ötvözetlen (ebből készítik a Rába-MAN motor
gyűrűit), a többi ötvözött dugattyúgyűrű-anyag.
A dugattyúgyűrűk mechanikai tulajdonságait a 2. táblázat tartalmazza.
Mech. tulajdonságok/minőség
GOE 12 (STD) 94–106 HRB,
200–290 HB
Keménység Hajlító szilárdság Rugalmassági együttható
min. 350 MPa 100 000 MPa általános,
85 000–115 000 MPa
GOE 14 (LP7) 200–280 HB min. 420 MPa 90 000–120 000 MPa
GOE 32 (F14) 109–116 HRB,
35–49 HRc
GOE 52 (KV1) 104–112 HRB,
25–42 HRc
2. táblázat
min. 650 MPa 130 000–160 000 MPa
min. 1300 MPa Min. 150 000 MPa
Járműipari innováció
3. ábra: Monotherm-dugattyú
A dugattyúgyűrű futófelületét különféle technológiával kezelik,
hogy a kopás- és berágódásállóságát növeljék. Ilyenek a galván
módszerrel felvitt króm, a lángszórással felvitt molibdén-krómkarbid
és a plazma eljárással felvitt fém kerámia (alumínium- és
titánkarbid) réteg. A felvitt normál réteg vastagsága (0,10–0,30)
mm, a vastag réteg vastagsága pedig (0,5–0,8) mm.
A gyűrűtartós gyűrűk gyártásához felhasznált legismertebb anyag
a NiResist austenites gömbgrafitos öntöttvas. A minőségtől függően
ezeknek az öntöttvasfajtáknak nagy a melegszilárdsága,
reveállósága, különösen nagy a hőtágulási és kedvező a futási
tulajdonsága, a szívóssága és a kimaródásállósága.
A haszongépjárművekbe szerelt elemeknél nagyok a követelmények,
mert az üzemi körülményektől függően a gyújtási nyomás
(180–230) bar között változik. A Mahle által kifejlesztett Mahle
174+ alumíniumötvözetből készítik, a gyűrűtartós dugattyúnál a
közepes tartományban a gyújtási nyomás 200 bar.
A hűtött gyűrűtartóval az élettartam jelentősen megnövekszik.
Így például az ilyen típusú dugattyúnál a fenék peremén mért
hőmérséklet 30 °C-kal kisebb, a gyakorlatban ez a csökkenés az
élettartam megduplázását jelenti. A dugattyú tartós futásnál
220 bar fölötti gyújtási nyomást is elérhet. A dugattyúnál az olaj
fogyasztása kiváló, az üzem közbeni méretváltozása a gyártási
tűrésen belül van.
A Mahle már 1997-ben kifejlesztette a hűtött gyűrűtartóval gyártott
alumíniumdugattyút a személygépkocsi dízelmotorokhoz.
Széles körű felhasználást ezen a területen a haszongépjárművek
dugattyúinak a fejlesztése biztosította.
A dízeldugattyúknál lényegesen nagyobb a gyújtási nyomás,
mint az Otto-motoroknál, a követelményt a súrlódási és a kopási
ellenállással szemben az első gyűrűhoronynál a gyűrűtartó
beépítésével elégítik ki. A gyűrűtartó gyártásánál előnyt élvez a
NiResist, austenites gömbgrafitos öntöttvas, amelynek hőtágulása
megegyezik az alumínium hőtágulásával. A gyűrűtartó és a dugattyúanyag
között az úgynevezett Alfin eljárással fémes kötést
alakítanak ki, amely az alumínium és az öntöttvas között öntéstechnikai
módon alakul ki, aminek következtében az alumíniumdugattyú
és az öntöttvas gyűrű egy egységet alkot. Ez megvédi a
gyűrűt a füstgáz kedvezőtlen hatásával és a tömegerővel szemben,
valamint jobb hőátadást tesz lehetővé.
A NiResist austenites gömbgrafitos öntöttvasak biztosítják a rendkívüli
technológiai és fizikai tulajdonságokat és rendkívüli üzemi
A jövő járműve 2007/1–2.
85