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Tribology analysis of different material for valve seats: an experimental and numerical investigation of several materials to further develop h2 engine application

La durabilità dell’interfaccia tra sede e valvola è critica per il funzionamento affidabile dei motori a combustione interna alimentati a idrogeno (H2ICE), dove le condizioni operative severe e le caratteristiche del carburante impongono requisiti stringenti sulle prestazioni dei materiali. Questo studio presenta una valutazione tribologica comparativa di tre diversi materiali per la sede—due leghe a base di Cobalto e Molibdeno e una lega a base di Rame e Berillio—accoppiati con valvole in Stellite F. 

Attraverso test pin-on-disk, l’indagine simula le condizioni di scorrimento e contatto tipiche dell’interfaccia sede-valvola nelle applicazioni H2ICE. Le condizioni di contatto sono state valutate tramite analisi agli elementi finiti (FEM), stimando pressione di contatto e distanza di scorrimento come riferimento per i test sperimentali sul tribometro. 

È stato prodotto un pin in Stellite F per il campione superiore, mentre il componente sede è stato utilizzato direttamente come controfaccia. Sono stati misurati indicatori chiave di prestazione, come tasso di usura e coefficiente di attrito, per valutare le prestazioni tribologiche dei materiali delle sedi. 

I risultati mostrano differenze significative nel comportamento all’usura tra i materiali testati, con una lega a base di Cobalto e Molibdeno che ha mostrato resistenza all’usura notevolmente maggiore e attrito inferiore, suggerendo il suo potenziale per una maggiore durata delle valvole negli H2ICE.