In this study, the effects of using different materials in different piston head designs for internal combustion engines on the thermal performance of the piston heads were analyzed. Three different piston head models were created using the CAD/CAM software CATIA V5 R21 and thermal analysis were performed in ANSYS Workbench. The designs were evaluated using Al 6061 and AlSiC materials to investigate the temperature distribution and heat flux performance. The analysis results showed significant differences between the two materials. Based on the results of piston head designs 1, 2, and 3, AlSiC showed superior performance due to its high thermal conductivity and temperature resistance. In the results, piston head design 2 with AlSiC showed higher performance than Al 6061 with a maximum heat flux of 8.21 x105 W/m in piston 2 head design. However, Al 6061 offers advantages in terms of lower cost and ease of manufacture. Among the three piston head designs, piston head 2 was characterized by a balanced temperature distribution (min. 456.75°C, max. 500°C) and superior thermal performance. When using AlSiC, the maximum heat flux of 8.21 x105 W/m² compared to 8.15 x 105 W/m2 for Al 6061 showed improved thermal conductivity, resulting in exceptional stability against high temperature fluctuations
Bu çalışmada, içten yanmalı motorlar için farklı piston kafası tasarımlarında farklı malzeme kullanımının piston kafalarındaki termal performans üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. CATIA V5 R21 CAD/CAM yazılımı kullanılarak üç farklı piston kafası modeli oluşturulmuştur ve ANSYS Workbench yazılımında termal analiz yapılmıştır. Tasarımlar, Al 6061 ve AlSiC malzemeleri kullanılarak sıcaklık dağılımı ve ısı akısı performansları incelenmiştir. Analiz sonuçları, her iki malzeme arasında belirgin farklar ortaya koymuştur. Piston kafası tasarımı 1, 2 ve 3 verilerine göre, AlSiC malzemesi, yüksek termal iletkenliği ve sıcaklık dayanımı ile daha üstün performans göstermiştir. Sonuçlarda, piston kafası 2 tasarımında AlSiC malzemesi 8,31 x105 W/m2 maksimum ısı akısı ile Al 6061’den daha yüksek bir performans sergilemiştir. Ancak Al 6061, daha düşük maliyet ve üretim kolaylığı ile avantaj sağlanmaktadır. Üç piston kafası tasarımı değerlendirildiğinde, Piston kafası 2, dengeli sıcaklık dağlımı (min. 456.75 oC, maks. 500 oC) ve yüksek termal performansı ile öne çıkmaktadır. AlSiC malzemesi kullanıldığında, maksimum ısı akısı 8.21 x105 W/m2 ile Al 6061’in 8.15 x 105 W/m2 değerine kıyasla ısıyı daha hızlı iletebilme kabiliyeti sayesinde yüksek sıcaklık dalgalanmaları karşı üstün bir stabilite göstermiştir
| Primary Language | English |
|---|---|
| Subjects | Mechanical Engineering (Other) |
| Journal Section | Articles |
| Authors | |
| Early Pub Date | November 13, 2025 |
| Publication Date | November 15, 2025 |
| Submission Date | January 17, 2025 |
| Acceptance Date | June 14, 2025 |
| Published in Issue | Year 2025 Volume: 25 Issue: 6 |
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.