در اين طرح، يك دستگاه تست خستگي سايشي (فرتينگ) با نوآوري دما بالا به همراه سيال روانكار به دستگاه تست خستگي طراحي و اضافه مي¬شود. فرتينگ به معني سايش اصطكاكي ارتعاشي است كه در جناح پايين رينگ پيستون خودرو، اجزاي موتور توربين، اكسل، كلاهك شاتون و... اتفاق مي-افتد. با به كارگيري اين آزمون مي¬توانيم به آلياژ بهينه براي طراحي موارد فوق دست يابيم و به طور تخصصي با رسيدن به آلياژ مناسب در پيستون، عملكرد موتور را بهبود مي¬دهيم. در اين طرح با بررسي مدل¬هاي موجود از خستگي سايشي، ايده ساخت دستگاه خستگي سايشي دما بالا با امكانات خاص نظير شرايط كنترل نرخ سايش و غيره مطرح گرديده است. در طرح حاضر با استفاده از يك رينگ نگهدارنده كه در اطراف نمونه تحت دوران قرار مي¬گيرد، امكان ثابت كردن پدها در دو طرف قطعه آزمون و ايجاد شرايط سايش فراهم خواهد شد. نيرويي كه پدها به نمونه وارد مي¬كند توسط نيروسنج اندازه¬گيري خواهد شد. اين نيرو توسط فنرهايي كه در پشت پد تعبيه شده¬اند ايجاد خواهد شد. مقدار نيرو با پيچ تنظيمي كه ميزان فشردگي فنر را تعيين مي¬كند، كنترل خواهد شد. به منظور ايجاد شرايط روانكاري، روي پدها مسيري ايجاد گرديده كه روغن از آن خارج شده و با نمونه آزمون در تماس خواهد بود. تزريق روانكار به ابتداي اين مسير توسط پمپ هيدروليكي با قابليت تنظيم فشار انجام خواهد شد. فشار تزريق روغن مي¬تواند تعيين‌كننده نرخ سايش و ضريب اصطكاك باشد. در بخش زيرين قطعه ظرفي براي جمع¬آوري روغنِ ريخته شده از اطراف پدها و نمونه تعبيه شده است. علاوه بر تجهيزات فوق، با استفاده از گرمكن الكتريكي كه در اطراف قطعه آزمون قرار خواهد گرفت، دماي آن در حين آزمون تحت كنترل خواهد بود و شرايط انجام آزمون در دماهاي بالا فراهم مي¬گردد. دما قطعه توسط گرمكن بالا مي¬رود و مقدار دماي قطعه توسط تفنگ مادون قرمز قرائت خواهد شد.

پيستون خودرو به دليل كاركرد در شرايط دمايي و بارگذاري متغير، همواره در معرض خستگي مكانيكي و شوك حرارتي قرار دارد. در حين كاركرد موتور، پيستون همواره طي سيكل هاي تراكم، اشتعال و انجام كار و خروج دود، مقادير مختلف تنش را تجربه مي¬كند كه اين امر سبب بروز پديده خستگي پرچرخه در اي قطعه از موتور مي¬گردد. در اين طرح، به توليد نانوكامپوزيت پايه آلومينيوم-سيليسيوم مورد استفاده درپيستون موتور (خودرو) بااستفاده از ريخته¬گري گردابي و باهدف بهبود خواص مكانيكي و خستگي پرداخته شده است. دو نكته حائز اهميت در اين طرح عبارتند از: توزيع يكنواخت ذرات تقويت¬كننده در زمينه آلومينيوم (كيفيت مطلوب ازديدگاه متالورژيكي) و نكته ديگر، بهبود خواص مكانيكي و خستگي با تاكيد برخواص تريبولوژيكي آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم (بهبود خواص خستگي). هردو عامل در اين طرح بررسي شده و كيفيت مطلوب از هر دو جهت، تصديق گرديده است. عمر خستگي نانوكامپوزيت‌هاي توليد شده توسط دستگاه خستگي خمش دوراني دو نقطه مورد آزمايش قرارگرفته است كه نتايج، حاكي از افزايش عمر خستگي براي نانوكامپوزيت¬هاي توليد شده مي¬باشد. نوآوري¬هاي اين طرح را مي¬توان به شرح زير بيان داشت: • ساخت نانو كامپوزيت پايه آلومينيوم پيستون با استفاده از نانو ذرات سراميكي سيليس • افزايش سختي و استحكام آلياژ پيستون مورد استفاده در موتور خودرو • بهبود عمر خستگي آلياژ پيستون خودروها به روش ساخت نانوكامپوزيت (اضافه¬كردن نانوذرات سيليس به عنوان ذرات تقويت¬كننده) تقويت زمينه آلياژ پيستون با تشكيل و گسترش فازهاي بين فلزي در زمينه (بهبود خواص تريبولوژيكي)

يكي از عيوب عمده در پيستون موتور، خرابي هاي ناشي از سايش مي باشد. اين طرح به توليد نانوكامپوزيت پايه آلومينيوم- سيليسيوم مورد استفاده درپيستون موتور (خودرو) بااستفاده از ريخته گري گردابي و باهدف بهبود خواص سايشي اختصاص دارد. در اين طرح، ضمن بررسي روش هاي مختلف افزودن ذرات تقويت‌كننده به زمينه (آسياب كاري سياره اي و پيش گرمايش ذرات)، اثرمقدار نانوذرات برخواص سايشي نانوكامپوزيت هاي حاصل، مورد آزمون قرارگرفته است. دو نكته حائز اهميت در اين طرح عبارتند از: توزيع يكنواخت ذرات تقويت كننده درزمينه آلومينيوم (كيفيت مطلوب ازديدگاه متالورژيكي) و نكته ديگر، بهبود خواص مكانيكي با تاكيد برخواص سايشي و تريبولوژيكي آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم (بهبود خواص مكانيكي). هردو عامل در اين طرح بررسي شده و كيفيت مطلوب ازهردو جهت، تصديق گرديده است. رفتارسايشي نانوكامپوزيت‌هاي توليدشده توسط دستگاه سايش پين روي ديسك مورد آزمايش قرارگرفته است كه نتايج، حاكي از كاهش نرخ سايش براي نانوكامپوزيت هاي توليدشده مي باشد. نوآوري هاي اين طرح را مي توان به شرح زير بيان داشت: • بهبود خواص مكانيكي آلياژپيستون خودروها به روش ساخت نانوكامپوزيت (اضافه كردن نانوذرات سيليس به عنوان ذرات تقويت كننده) • ارائه روش هاي مناسب اضافه كردن نانوذرات به آلياژپيستون و مقايسه اثرگذاري هر يك از روش ها در بهبود خواص سايشي پيستون • بررسي اثرمقدار نانوذرات بركيفيت محصول توليدي ازديدگاه متالورژيكي و مكانيكي (خواص سايشي) و دستيابي به درصدوزني مطلوب از نانوذرات

امروزه، مهندسان طراح، اهدافي همچون بهبود عملكرد موتور با بهبود فرايند احتراق را دنبال مي¬كنند. بنابراين، براي رسيدن به چنين اهدافي، دماي كاركرد قطعات به ناچار افزايش مي‌يابد. لذا بايد مواد مورد استفاده در ساخت قطعات موتور خودرو را تقويت نمود. از روش¬هاي استحكام بخشي مواد، عمليات حرارتي قطعات است. يكي از مواد پركاربرد در قطعات خودرو و موتور (بخصوص پيستون)، آلياژهاي آلومينيوم- سيليسيوم هستند. معمولا اين گونه قطعات، تحت بارهاي سيكلي مكانيكي و حرارتي قرار دارند و لذا بايد استحكام خستگي كافي، در مقابل اين بارگذاري¬هاي سيكلي را دارا باشند. لذا در اين طرح، يك روند جديد عمليات حرارتي (T6) به منظور بهبود خواص خستگي پرچرخه خمشي در آلياژ آلومينيوم- سيليسيوم مورد استفاده قرار گرفته است. اين عمليات شامل: 1- مرحله اول انحلال: شامل نگهداري قطعه به مدت 5 ساعت در يك كوره با المان¬هاي مقاومتي در دماي 500 درجه سانتيگراد است. 2- مرحله دوم خنك¬كاري: شامل خنك كردن قطعه در آب با دماي 40 تا 60 درجه سانتيگراد است. 3- مرحله سوم پيرسازي: شامل نگهداري قطعه براي افزايش ماكزيمم سختي در كوره با المان¬هاي مقاومتي در دماي 180 درجه سانتيگراد به مدت 9 ساعت است. در ضمن نوعي ديگر از عمليات حرارتي (فقط خنك¬كاري قطعات بعد از ذوب¬ريزي در آب به دماي 40 تا 60 درجه سانتيگراد) انجام شده است كه اين نوع از عمليات حرارتي هم باعث افزايش عمر خستگي شده است ولي مقدار افزايش آن به اندازه عمليات حرارتي T6 نيست. آزمون خستگي پرچرخه خمشي مطابق استاندارد بر روي نمونه‌هاي استاندارد آزمون، انجام شده است. با مقايسه عمر خستگي نمونه‌هاي عمليات حرارتي شده با نمونه¬هاي عمليات حرارتي نشده، مشخص شد كه عمليات حرارتي T6 پيشنهاد شده در كمترين مقدار خود باعث بهبود عمر خستگي به ميزان 537 درصد مي‌شود. رفتار شكست ماده نيز توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني، بررسي شده است، كه با بررسي سطح شكست مشخص شد كه شكست ماده بصورت ترد رخ داده است.