In an engine component the repeated start-stop cycles cause temporal and local inhomogeneous temperatures, which in turn lead to a type of low-frequency loading, plastic deformation and eventually failure due to thermo-mechanical fatigue. Simultaneously, high-frequency mechanical loading arises from the cyclic combustion pressure and from road induced vibrations. These types of loadings that mainly are in the elastic region are usually denoted high cycle fatigue (HCF). In order to improve efficiency, power density and to reduce emissions, future truck engines will be subjected to higher temperatures and higher combustion pressures which will affect the service life of the different engine components. As a consequence, there is a need to determine the limitations of the used alloys under these service conditions as exactly as possible. In this master thesis work the fatigue properties of one grey iron (EN-GJL 250) and one compacted graphite iron (EN-GJV 400) has been investigated under realistic loading conditions. The results show that a change from the grey iron to the compacted graphite iron will result in a significant increase of the fatigue life. The investigation also reveal that the life will increase significantly if the maximum temperature can be decreased tens of degrees. Further, the results indicate that addition of a relatively small HCF load may give a large decrease of the fatigue life. Keywords:Thermo-mechanical fatigue, TMF, CGI, LGI, fatigue, thermal strain. / Motorkomponenter utsätts för upprepade start och stopp, vilka skapar tillfälliga och lokala temperaturvariationer. Dessa resulterar i lågfrekventa lastväxlingar, plastiska deformationer och eventuella brott i form av termomekanisk utmattning (TMF). Det sker dessutom en högfrekvent mekanisk last, genererad av förbränningen och från vägvibrationer. Dessa laster är mestadels elastiska och benämns högcykelutmattning (HCF). För att kunna förbättra verkningsgrad och minska emissioner kommer framtida lastbilsmotorer att utsättas för högre förbränningstryck och högre temperaturer, vilket kommer påverka motorernas livslängd. För detta krävs det att materialens begränsningar utreds under ett verklighetstroget förhållande. I detta exjobb kommer utmattningsegenskaperna för ett gråjärn (EN-GJL 250) och ett kompaktgrafikjärn (EN-GJV 400) utredas under realistiska lastförhållanden. Resultatet påvisar att ett byte från gråjärn till kompaktgrafitjärn ger en signifikant ökad livslängd. Det framkommer också att livslängden kan ökas genom att sänka den maximala temperaturen ett tiotal grader. Analysen påvisar även att en relativt liten HCF last kan ge kraftigt förkortad livslängd. Nyckelord: Termomekanisk utmattning, TMF, CGI, LGI, termisk töjning.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-157657 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Collin, Niklas |
| Publisher | KTH, Maskinkonstruktion (Inst.) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | MMK 2014:14 MKN104 |
Page generated in 0.0025 seconds