Analysis of the reasons for the formation of under-collar cracks in the bushing of medium-speed combustion engines
Вибрация цилиндровой втулки, вызванная перекладкой поршня, развивает колебания вдоль по длине втулки от бурта до основания и акустические колебания внутри втулки, которые приводят к возникновению растягивающих напряжений и деформаций в поверхностных слоях металла; при взаимодействии с водой создаются условия для диффузии водорода во втулку. Диффузия водорода повышает внутреннее давление, что вызывает растрескивание структуры металла под действием напряжений. Происходит деградация металла – снижение прочностных и пластических свойств. Причиной появления подбуртовых трещин и кавитационные разрушения цилиндровой втулки является усталость деградированного металла от «водородного растрескивания под напряжением» и действия циклических растягивающих напряжений. Для повышения долговечности втулок по подбуртовым трещинам необходимо: 1. Увеличение износостойкости скользящей поверхности втулки для стабилизации величины теплового зазора; 2. Повышение жесткости втулки за счет увеличения толщины втулки в подбуртовой зоне; 3. Применение метала втулки с малой чувствительностью к «водородному растрескиванию под напряжением» (замена чугуна с пластинчатой формой графита на сферическую). The vibration of the cylinder bushing caused by the piston displacement develops the vibrations along the length of the bushing from the collar to the base and acoustic vibrations inside the collar, which lead to tensile stresses and deformation in the surface layers of the metal; when interacting with water, conditions for the diffusion of hydrogen into the bushing are created. The diffusion of hydrogen increases internal pressure, which causes the cracking of the metal structure under stress. The degradation of the metal that is the decrease in strength and plastic properties occurs. The reason for the formation of under – collar cracks and cavitation destruction of the cylinder bushing is the fatigue of the degraded metal from "hydrogen stress cracking" and the action of cyclic tensile stresses. To increase the durability of the bushings along the under – collar cracks, it is necessary to: 1. Increase the wear resistance of the sliding surface of the bushing to stabilize the value of the thermal gap; 2. Increase the stiffening effect of the bushing by increasing the thickness of the bushing in the under – collar zone; 3. Apply the metal of the bushings with low sensitivity to "hydrogen stress cracking" (replace the cast iron with lamellar graphite for the spherical one).