Из какого металла изготовлен цилиндр (6 видео)

Гриша нашёл в кабинете физики отполированный цилиндрик и заинтересовался, из какого материала он сделан — из олова или из железа. Гриша прочитал в справочнике, что плотности железа и олова отличаются не более чем на 10%, а вот их удельные теплоёмкости различаются почти в два раза: 250 Дж/(кг · °С) для олова и 460 Дж/(кг · °С) для железа. Для определения материала цилиндра было решено провести термодинамический опыт. Гриша налил в пластиковый калориметр m_в = 100 г холодной воды при комнатной температуре t_х = 23 °С. В горячую воду, которая имела температуру t_г = 50,5 °С градуса, Гриша поместил цилиндрик. После того, как цилиндрик нагрелся, Гриша перенёс его в калориметр и затем измерил установившуюся температуру в калориметре — она оказалась равной t_у = 25,5 °С. После этого Гриша взвесил цилиндрик, его масса оказалась равной m_ц = 168 г. Теплоёмкостью калориметра Гриша решил пренебречь. Удельная теплоёмкость воды c_в = 4200 Дж/(кг · °С) ему была известна.

1) Какое количество теплоты получила вода от цилиндрика?

2) Рассчитайте удельную теплоёмкость материала цилиндрика и определите, из какого металла он изготовлен.

3) Когда Гриша почти закончил обработку результатов своего эксперимента, учитель сказал ему, чтобы он не забыл учесть теплоёмкость калориметра. Масса калориметра составляла m_к = 40 г, а удельная теплоёмкость пластмассы по данным справочника была равна c_к = 210 Дж/(кг · °С). Может ли Гриша, с учётом этих сведений, утверждать, что он не ошибся в определении материала, из которого сделан цилиндрик?

1) Количество теплоты, полученное водой:

2) Составим уравнение теплового баланса воды и цилиндрика:

Видно, что полученная удельная теплоёмкость совпадает с удельной теплоёмкостью олова. То есть цилиндрик оловянный.

3) Будем считать, что калориметр нагрелся до температуры воды t_у = 25,5 °С. В этом случае уравнение теплового баланса можно записать так:

Тогда для значения удельной теплоёмкости цилиндрика можно получить:

Читайте также: Снять блок цилиндров ваз 2123

Видно, что полученное значение практически не отличается от найденного ранее. Значит, материал цилиндрика определён правильно.

I) записаны положения теории, физические законы, закономерности, формулы и т. п., применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом;

II) проведены нужные рассуждения, верно осуществлена работа с графиками, схемами, таблицами (при необходимости), сделаны необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями; часть промежуточных вычислений может быть проведена «в уме»; задача может решаться как в общем виде, так и путём проведения вычислений непосредственно с заданными в условии численными значениями);

Содержание

Проектирование и расчет автомобиля
Типы материалов применяемых для гильз цилиндров
Гильзы из нелегированного чугуна
Гистограммы износа аустенитных и серых чугунов, легированных различными химическими элементами:
💥 Видео

Видео:ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГИЛЬЗЫ ЦИЛИНДРОВ БЛОКА.Скачать

Проектирование и расчет автомобиля

Видео:Как делают блок двигателяСкачать

Типы материалов применяемых для гильз цилиндров

В настоящее время широкое применение для гильз цилиндров двигателей автомобилей получил серый чугун. Он в достаточной степени соответствует требованиям к данной детали.

Соотношение основных и легирующих элементов для различных цилиндров приводятся в широком количественном интервале. Серый чугун, применяемый для гильз цилиндров, по химическому составу можно условно разделить на четыре основные группы (табл.). Условность классификации заключается в том, что нельзя точно определить границы для каждой группы чугунов по содержанию элементов. Основное их отличие состоит в особенностях микроструктуры чугуна.

Видео:Гидравлический цилиндр Из чего это сделаноСкачать

Гильзы из нелегированного чугуна

Гильзы из нелегированного чугуна не обеспечивают необходимой долговечности двигателей, особенно при их работе в тяжёлых условиях эксплуатации, когда усиливается процесс абразивного износа или увеличивается тепловое воздействие на поверхность трения. Для повышения их износостойкости в гильзы вставляют нирезистовые вставки, которые изготавливают из аустенитного чугуна, легированного большим количеством никеля (Ni). Хотя это и приводит к некоторому увеличению износостойкости деталей ЦПГ, однако существует ряд факторов, которые ограничивают их применение: этот материал может быть использован только для вставок в верхнюю часть цилиндров, он нетехнологичен при обработке, кроме того, использование чугунов с высоким содержанием Ni во многих случаях нецелесообразно и экономически. Поэтому, в последнее время конструкторы и исследователи отказываются от практики применения нирезистовых вставок, предпочитая сплошной материал тела гильзы.

Фосфористые чугуны отличаются повышенным (0,3–1,0 %) содержанием фосфора (P) и имеют в структуре разорванную (при 0,3–0,6 % P) или замкнутую (при 0,6–1,0 % P) сетку фосфидной эвтектики. Содержание легирующих элементов в этих чугунах такое же, как и в аналогичных низкофосфористых чугунах.

Марка двигателя (чугуна),страна

Химический состав чугунов , используемых для изготовления гильз цилиндров автомобильных двигателей.

Между тем, лабораторные испытания и производственная практика показывают, что наибольшей износостойкостью обладают гильзы, полученные из легированного серого чугуна.

Влияние химического состава и микроструктуры на механические свойства чугуна обстоятельно исследовано и на основе этого сложились определённые взгляды: при легировании и модифицировании чугунов их металлическая матрица упрочняется и меньше пластически деформируется при трении; антифрикционные и прочностные свойства чугуна зависят от строения металлической основы и графита; графит является своеобразным индикатором микростроения чугуна и позволяет судить о его пригодности для определённых условий трения. Однако, что касается влияния этих параметров на изнашивание чугуна, то здесь единой точки зрения нет.

Для качества легированных чугунов, кроме методов плавки, также важны точное (при помощи средств автоматизации) выдерживание режимов и строгий контроль химического состава шихты и жидкого металла. Именно их сочетание, а также модифицирование дают возможность получать различные марки чугунов с заданными свойствами из одного базового.

Следует заметить, что по химическому составу материал гильз цилиндров двигателей СНГ и чугуны, используемые специализированными зарубежными фирмами, различаются незначительно.

На рис. приведены величины износа ряда чугунов при различных нагрузках и времени испытания.

Таким образом, опыт применения серых чугунов для гильз цилиндров показывает, что наибольший эффект в повышении надёжности работы детали даёт комплексное легирование чугуна такими элементами как Cr, Ni, Mo, Cu в оптимальном соотношении с основными элементами. Главное при этом – достижение такого уровня легирования, которое в процессе трения способно в диапазоне рабочих режимов двигателя обеспечить образование на поверхности защитных вторичных слоёв. Необходимое условие – способность этих слоёв противостоять развитию схватывания, локализовать разрушения в весьма малыхобъёмах вторичных структур и иметь положительную реакцию на ужесточение режимов трения в цилиндре двигателя без возникновения катастрофических форм изнашивания.

Видео:А вы знали как делают коленвал ? Изготовление коленвала в ГерманииСкачать

Гистограммы износа аустенитных и серых чугунов, легированных различными химическими элементами:

а – нагрузка 125 МПа, время испытаний 15 ч; б – нагрузка 175 МПа, время испытаний 30 ч; 1-нирезист; 2,3,4,5,6,7-чугун СЧ 21-40, легированный соответственно 0,30% Mo, 0,30% P, 2,5% Cu, 0,15% Ti, после азотирования, 0,12% V; 8- СЧ 24-44; 9- износостойкий чугун, легированный Cr; 10-марганцовистый аустенитный чугун с 10% Cr; 11-серый чугун фирмы «Дойц»; 12,13,14-серые чугуны для гильз соответственно КамАЗ, ЗИЛ и ГАЗ.