Nyt topstykke med blyfri benzin

NYT TOPSTYKKE MED BLYFRI BENZIN


Foråret 1994 fik D.N.T fremstillet 5 stk. topstykker, af en legering som skulle være egnet til at køre med blyfri benzin.

Et af disse topstykker har vi fået undersøgt hos Force Institutet, og her kan du læse instituttets rapport.

Topstykket har inden undersøgelsen tilbagelagt ca. 10.000 km, bl.a en tur til Nordkapp.

Undersøgelsen omfattede følgende delundersøgelser:
1. Visuel besigtigelse.
2. Udmåling af slid i henholsvis ventiler og styr.
3. Analyse af belægning på ventilflade.
4. Analyse af stødejernets kemiske sammensætning.*
5. Sammenligning af mikrostrukturer.*
6. Hårhedsmåling.*

* Udført på et nyt topstykke med støbefejl, og på et originalt F&N fremstillet, kasseret topstykke.

Ad 1.
Visuel besigtigelse.
Der ses lidt belægning i brændkamrene, mest over cylinder 4. Belægningerne er generelt lette at fjerne. Desuden ses oliekoks i indsugningskamrene.

Det bemærkes, at de anvendte fiberskiver under udstødsningsfjedrene er brændt i stykker. Desuden bemærkes det, at udstødsningsfjedrene har sat sig, men relativt ensartet, hvorimod sætningen på indsugningssiden er mere uensartet. På ventilsæderne ses meget lidt belægningsdannelse og rester af sliberidser på indsugningsventilerne. Udstødsningssædet over cylinder 4 er fræset dybere ind end de øvrige.

Sæderne på udstødningssiden har generelt lidt mere belægning. Ventilfladerne er på indsugningsventilerne pæne, med få overfladiske gruber/trykmærker. På udstødsningventilerne ses på cylinder 1 tynde belægninger og overfladiske gruber. Desuden ses lidt fastsiddende koks på stammen. Udstødsventilerne fra cylinder 2, 3 og 4 har ligeledes tynde belægninger og overfladiske gruber. På ventilen fra cylinder 3 og 4 er belægningerne rødlige.

Ad 2.
Udmåling af slid.
Det fremår af opmålingsdata i bilag 1, at der praktisk talt ikke kan måles slid i ventiler og styr. Der er langt til den af F&N specificerede acceptgrænse, og i særdeleshed til udskiftningsgrænse.

Ad 3.
Aanalyse af belægning på ventilflade.
Belægningerne på ventilfladen på udstødningsventil fra cylinder 3 viser ved SEM-EDX analyse at indeholde meget zink og fosfor, mængder af magnesium, krom, calcium, kobber, bly samt elementer fra støbejernet. Kilden til disse stoffer er ikke kendt. Det vurderes, at belægningerne ikke har været aggressive overfor ventilmaterialet.

Ad 4.
Analyse af støbejernets kemiske sammensætning.
Analyse af de omsmeltede prøver er udført ved spectralanalyse OES. En omsmeltning er nødvendig for at binde kulstof i karbidfase i stedet for grafitfase. Resultaterne er vedlagt i bilag 2 og 3. Det ses, at støbejernet i det originale topstykke indeholder lidt mere kulstof (C) og silicium (Si) og væsentligt mere fosfor (P). Omvendt er det nye topstykke rigere i krom (Cr) og kobber (Cu).

Ad 5.
Sammenligning af mikrostruktur.
Tværsnitsprøver af topstykkerne, udtaget langsgående fra en endeflade til forbrændingskammmeret, er blevet præpareret til mikroslib.

Mikroskoperingviser i begge prøver en normal struktur af grafitlameller i en perlittisk matrix. I det gamle topstykke ses som forventet lidt fosfideutektikum. Mikrostrukturerne kan klassificveres i henhold til DS/EN ISO 945 som: "5", originalt IA 4-5, "DN3", kopi IA 4.

Ad 6.
Hårhedsmåling.
Der er udført hårhedsmålig som Brinell efter ISO 6506. Målingerne er udført som HB 2.5/187.5.

Følgende resultater er opnået: "5", originalt 194 HB, "DN3" 207 HB. Dette er normale hårheder for støbejern traditionelt anvendt til topstykker.

Konklusion.
Topstykket udviser intet usædvanligt slid og kun overfladiske gruber eller trykmærker på ventilsæder og -tallerkenflader. En let slibning vil kunne genskabe fuld tæthed. Støbejernet i kopi-topstykket afviger i mindre grad fra det originale. Der ses et lidt større indhold af kulstof og silicium og væsentligt mere fosfor i det originale. Kopi-topstykket er lidt rigere på krom og kobber.

Et forøget kulstof-, silicium- og fosforindhold øger tendensen til udskillelse af grafit. Samtidig kan et højt fosforindhold øge slidbestandigheden i form af hårde mikrozoner i materialet. Krom og kobber øger bestandigheden mod korrosion (tæring).

I de aktuelle støbejernstyper kan fosfor i det gamle topstykke give lidt forbedrede slideegenskaber, eksempelvis er bremsetromler specificeret til max. 0,2 til 0,3% P. Omvendt er det nye topstykke lidt hårdere i perlitstrukturen, hvilket også forbedrer slidbestandigheden. Der må på grund af krom og kobber forventes en forbedret bestandighed mod tæring både udvendigt og i forbrændingskammer, samt i udstødningskanal i det nye topstykke.

Mikrostrukturen er næsten helt ens i de to topstykker. Hårheden, og dermed styrken, er af samme størrelsesorden, men det nye topstykke er som nævnt lidt hårdere. Sammenfattende vil vi vurdere, at der ikke er væsentlige forskelle mellem et kopi-topstykke og et originalt. Kopi-topstykket kan eventuelt være lidt mere bestandigt mod korrosion (tæring), såvel udvendigt som overfor den varme udstødningsgas.

Det er vor opfattelse. at maskinen har været kørt relativt nænsomt, og at der ikke efter 10.000km kan spores en effekt af at brændstoffet har været blyfri benzin.

Force Instuttet,
Metallurgiafdelingen.

---------------------------------------------

De nævnte bilag, samt hele rapporten, kan rekvireres hos Egon Nielsen, på tlf. 42 17 78 75.

De næste topstykker som D.N.T. får fremstillet vil blive støbt af materiale som det undersøgte kopi-topstykke. Vi forventer at have 100 stk. klar til salg til foråret 1996.

Egon Nielsen.


Print

Tilbage