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Enregistrement W4250141843 · doi:10.32920/ryerson.14644455.v1

Mitigation of cylinder distortion in aluminum alloy engine blocks via heat treatment process optimization

2021· preprint· en· W4250141843 sur OpenAlexaff
Anthony Lombardi

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAluminum Alloy Microstructure Properties
Établissements canadiensToronto Metropolitan University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésResidual stressDistortion (music)Materials scienceNeutron diffractionCylinderCylinder blockFuel efficiencyUltimate tensile strengthMechanical engineeringAutomotive engineeringComposite materialMetallurgyDiffractionEngineeringOptics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Lightweighting has become an important factor in the automotive industry due to stringent government regulations on fuel consumption and increased environmental awareness. Aluminum alloys are 65% lighter than cast iron enabling significant weight reduction. However, there are several significant challenges associated to the use of hypoeutectic Al-Si alloys in engine block applications. This dissertation investigated the factors influencing the susceptibility of in-service cylinder distortion as it is deleterious to engine operating efficiency, leading to environmental (increased carbon emissions) and economic (expensive recalls) repercussions. The initial segment of this dissertation sought to quantitatively confirm the cause of cylinder distortion by investigating distorted and undistorted service tested engine blocks. This analysis involved measurement of macro-distortion using a co-ordinate measuring machine, in-depth microstructural analysis, measurement of tensile properties, and residual stress mapping along the length of the cylinder bores (neutron diffraction). Upon determining the cause of distortion, the second phase of this project optimized the solution heat treatment parameters to mitigate future distortion in the engine blocks. This optimization was carried out by varying heat treatment parameters to maximize engine block strength. In addition, a pioneering application of in-situ neutron diffraction, along with a unique engine heating system, was used to develop a time-dependent correlation of residual stress relief during heat treatment, assisting in process optimization. The results indicate that the distorted engine block had high tensile residual stress, specifically at cylinder depths greater than 30 mm, while the undistorted block had mainly compressive stress. The maximum distortion occurred near the center portion of the cylinder (~60 mm), which had a combination of coarse microstructure (lower strength) and high tensile residual stress. As such,distortion can be prevented via maximization of strength and reduction in tensile residual stress. Lab scale castings and in-situ neutron diffraction were used to successfully develop an optimal heat treatment process to increase engine block integrity. These experiments found that solution heat treatment at 500 °C for 2 h increased tensile yield strength by 15-20% over engines produced using the current process. Furthermore, tensile residual stress was completely relieved by this heat treatment, reducing the susceptibility to in-service distortion. Solutionizing at temperatures above 500 °C was deemed unsuitable for engine block production due to incipient melting, which deteriorates strength.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict)
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,287
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,008
Tête enseignante GPT0,213
Écart entre enseignants0,205 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2021
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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