Zużywanie w mikroskali skojarzenia żeliwny pierścień tłokowy – kompozytowa tuleja cylindrowa

W pracy przedstawiono próbę wyjaśnienia mechanizmów zużywania skojarzenia żeliwny pierścień tłokowy/kompozytowa tuleja cylindrowa w mikroskali, używając płytkowego modelu perlitu. Do obliczeń lokalnych wartości naprężeń i odkształceń w perlicie stanowiącym osnowę żeliwa, stykającym się z włóknami zbrojącymi tulei cylindrowej zbudowano model geometryczny i wykonano obliczenia Metodą Elementów Skończonych. Do budowy modelu geometrycznego wykorzystano cechy stereologiczne ziaren perlitu i włókien zbrojących w kompozycie. W wyniku przeprowadzonych obliczeń uzyskano lokalne rozkłady wartości naprężeń i odkształceń w płytkach cementytu i ferrytu oraz w pobliżu włókna w osnowie kompozytu. Naprężenia wyliczone z użyciem modelu uproszczonego (izotropowe ziarna perlitu) są inne niż z użyciem modelu rozbudowanego (płytki cementytu i ferrytu w ziarnach perlitu). Wartości te pozwalają wyjaśnić mechanizm zużywania analizowanego skojarzenia.

The paper presents an attempt to explain the mechanism of wear in a contact cast iron piston ring/composite cylinder liner analysed at a microscale by using of lamellar model of a pearlite. For calculation of local stresses and strains levels in a pearlite, which constitutes the matrix of cast iron being in a contact with reinforcing fibres in a cylinder liner, a geometrical model was built and calculations using FEM were carried out. Stereological parameters of pearlite grains and fibres in a composite were used for the construction of the geometrical model. Local distributions of stresses and strains in cementite and ferrite lamellas have been acquired as a result of calculations carried out. Stresses calculated by using the simplified model (isotropic pearlite grains) are different from those calculated by using the enlarged model (cementite and ferrite lamellas in pearlite grains). These values allow one to explain the wear mechanism of the investigated contact.