310 Komponén kimia tabung coil stainless steel, Pangaruh Cacad Permukaan dina Kawat Baja Minyak-Hardened dina Kahirupan Kacapean Valve Springs dina Mesin Otomotif

Hatur nuhun pikeun ngadatangan Nature.com.Anjeun nganggo versi browser kalayan dukungan CSS kawates.Pikeun pangalaman anu pangsaéna, kami nyarankeun yén anjeun nganggo browser anu diropéa (atanapi nganonaktipkeun Mode Kasaluyuan dina Internet Explorer).Sajaba ti éta, pikeun mastikeun rojongan lumangsung, urang némbongkeun situs tanpa gaya na JavaScript.
Sliders némbongkeun tilu artikel per slide.Paké tombol pungkur jeung hareup pikeun mindahkeun ngaliwatan slides, atawa tombol controller slide dina tungtung pikeun mindahkeun ngaliwatan unggal slide.

Stainless steel 310 coiled tabung / coiled tubingKomposisi kimiawijeung komposisi

Tabel di handap nembongkeun komposisi kimia kelas 310S stainless steel.

10 * 1mm 9.25 * 1.24 mm 310 Panyadia pipa kapilér stainless steel

Sipat fisik

Sipat fisik kelas 310S stainless steel dipintonkeun dina tabel di handap ieu.

Sipat mékanis

Tabel di handap ieu outlines sipat mékanis kelas 310S stainless steel.

Sipat termal

Sipat termal tina stainless steel kelas 310S dibere dina tabel di handap ieu.

Sebutan séjén

Sebutan séjén anu sarua jeung kelas 310S stainless steel dibéréndélkeun dina tabel di handap ieu.

Tujuan tina ulikan ieu nyaéta pikeun ngira-ngira umur kacapean tina cinyusu klep mesin mobil nalika nerapkeun microdefects kana kawat hardened minyak 2300 MPa (kawat OT) kalayan jero defect kritis 2,5 mm diaméterna.Kahiji, deformasi tina defects permukaan kawat OT salila pembuatan spring klep dicandak ku analisis unsur terhingga ngagunakeun métode subsimulation, sarta stress residual tina cinyusu rengse diukur sarta dilarapkeun ka model analisis stress spring.Kadua, analisa kakuatan cinyusu klep, pariksa setrés sésa, sareng ngabandingkeun tingkat setrés anu diterapkeun sareng imperfections permukaan.Katilu, pangaruh microdefects dina kahirupan kacapean cinyusu ieu dievaluasi ku nerapkeun stress dina defects permukaan diala tina analisis kakuatan spring ka kurva SN dicandak ti test kacapean flexural salila rotasi kawat OT.Jero cacad 40 µm mangrupikeun standar ayeuna pikeun ngokolakeun cacad permukaan tanpa kompromi umur kacapean.
Industri otomotif ngagaduhan paménta anu kuat pikeun komponén otomotif anu hampang pikeun ningkatkeun efisiensi bahan bakar kendaraan.Ku kituna, pamakéan baja kakuatan tinggi canggih (AHSS) geus ngaronjat dina taun panganyarna.Automotive engine klep cinyusu utamana diwangun ku panas-tahan, maké-tahan jeung non-sagging kawat baja minyak-hardened (kawat OT).
Alatan kakuatan tarikna luhur (1900–2100 MPa), kawat OT anu ayeuna dianggo ngamungkinkeun pikeun ngirangan ukuran sareng massa cinyusu klep mesin, ningkatkeun efisiensi bahan bakar ku cara ngirangan gesekan sareng bagian sakurilingna1.Alatan kaunggulan ieu, pamakéan rod kawat tegangan tinggi ieu gancang ngaronjatna, sarta ultra-kakuatan rod kawat kelas 2300MPa mucunghul hiji sanggeus sejen.Cinyusu klep dina mesin otomotif merlukeun umur layanan panjang sabab beroperasi dina beban siklik tinggi.Pikeun nyumponan sarat ieu, pabrik biasana nganggap kahirupan kacapean langkung ageung tibatan 5,5 × 107 siklus nalika ngarancang cinyusu klep sareng nerapkeun setrés sésa kana permukaan cinyusu klep ngaliwatan shot peening sareng prosés nyusut panas pikeun ningkatkeun kahirupan kacapean2.
Aya sababaraha studi ngeunaan kahirupan kacapean cinyusu hélik dina kandaraan dina kaayaan operasi normal.Gzal et al.Analitik, ékspérimén sareng unsur terhingga (FE) nganalisa cinyusu hélik elips kalayan sudut héliks leutik dina beban statik.Ulikan ieu nyadiakeun éksprési eksplisit sarta basajan pikeun lokasi tegangan geser maksimum versus rasio aspék sarta indéks stiffness, sarta ogé nyadiakeun wawasan analitik stress geser maksimum, parameter kritis dina desain praktis3.Pastorcic et al.Hasil analisa karusakan sareng kacapean cinyusu hélik anu dikaluarkeun tina mobil pribadi saatos gagal operasi dijelaskeun.Ngagunakeun métode ékspérimén, cinyusu rusak ieu nalungtik tur hasil nunjukkeun yén ieu téh conto gagalna kacapean korosi4.liang , jsb Sababaraha model hirup spring regression linier geus dimekarkeun pikeun evaluate kahirupan kacapean cinyusu hélik otomotif.Putra jeung sajabana.Kusabab permukaan jalan henteu rata, umur jasa tina cinyusu hélik mobil ditangtukeun.Nanging, sakedik panilitian parantos dilakukeun ngeunaan kumaha cacad permukaan anu lumangsung nalika prosés manufaktur mangaruhan kahirupan cinyusu coil otomotif.
Cacat permukaan anu lumangsung dina prosés manufaktur tiasa nyababkeun konsentrasi setrés lokal dina cinyusu klep, anu sacara signifikan ngirangan kahirupan kacapean.Cacat permukaan tina cinyusu klep disababkeun ku rupa-rupa faktor, sapertos cacad permukaan bahan baku anu dianggo, cacad dina alat, penanganan anu kasar nalika ngagulung tiis7.The defects permukaan bahan baku anu steeply V ngawangun alatan rolling panas sarta multi-pass gambar, sedengkeun defects disababkeun ku alat ngabentuk jeung penanganan cuek anu U ngawangun kalawan slopes hipu8,9,10,11.Cacat V ngawangun ngabalukarkeun konsentrasi stress leuwih luhur batan cacad ngawangun U, jadi kriteria manajemén cacad stringent biasana dilarapkeun ka bahan dimimitian.
Standar manajemén cacad permukaan ayeuna pikeun kawat OT kalebet ASTM A877 / A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561, sareng KS D 3580. DIN EN 10270-2 netepkeun yén jerona cacad permukaan dina diaméter kawat 0,5– 10 mm kirang ti 0,5-1% tina diaméter kawat.Sajaba ti éta, JIS G 3561 jeung KS D 3580 merlukeun jero defects permukaan dina rod kawat kalayan diaméter 0,5-8 mm kirang ti 0,5% tina diaméter kawat.Dina ASTM A877 / A877M-10, produsén sareng anu ngagaleuh kedah satuju kana jerona cacad permukaan anu diidinan.Pikeun ngukur jerona cacad dina beungeut kawat, kawat biasana diukir ku asam hidroklorat, teras jerona cacad diukur nganggo mikrométer.Nanging, metode ieu ngan ukur tiasa ngukur cacad di daérah anu tangtu sareng henteu dina sakumna permukaan produk ahir.Ku alatan éta, pabrik ngagunakeun nguji arus eddy salila prosés gambar kawat pikeun ngukur defects permukaan dina kawat terus dihasilkeun;tés ieu tiasa ngukur jerona cacad permukaan dugi ka 40 µm.Kawat baja kelas 2300MPa anu dikembangkeun gaduh kakuatan tensile anu langkung luhur sareng elongasi langkung handap tibatan kawat baja kelas 1900-2200MPa anu tos aya, ku kituna hirup kacapean klep spring dianggap sénsitip pisan kana defects permukaan.Ku alatan éta, perlu mariksa kasalametan nerapkeun standar aya pikeun ngadalikeun jero defects permukaan pikeun kawat baja kelas 1900-2200 MPa ka kawat baja kelas 2300 MPa.
Tujuan tina ulikan ieu nyaéta pikeun ngévaluasi umur kacapean tina cinyusu klep mesin otomotif nalika jero cacad minimum anu diukur ku uji arus eddy (nyaéta 40 µm) diterapkeun kana kawat OT kelas 2300 MPa (diaméter: 2,5 mm): cacad kritis jerona .Kontribusi jeung métodologi dina ieu panalungtikan nya éta saperti ieu di handap.
Salaku cacad awal dina kawat OT, cacad V ngawangun dipaké, nu serius mangaruhan kahirupan kacapean, dina arah transverse relatif ka sumbu kawat.Mertimbangkeun babandingan diménsi (α) jeung panjang (β) hiji cacad permukaan pikeun nempo pangaruh jerona (h), rubak (w), jeung panjang (l).Cacat permukaan lumangsung di jero cinyusu, dimana kagagalan lumangsung munggaran.
Pikeun ngaduga deformasi cacad awal dina kawat OT salila pungkal tiis, pendekatan sub-simulasi ieu dipaké, nu tumut kana akun waktu analisis jeung ukuran defects permukaan, saprak defects pisan leutik dibandingkeun kawat OT.modél global.
The residual stresses compressive di cinyusu sanggeus dua-tahap shot peening diitung ku métode unsur terhingga, hasilna dibandingkeun jeung pangukuran sanggeus shot peening pikeun mastikeun model analitik.Salaku tambahan, tegangan sésa dina klep cinyusu tina sadaya prosés manufaktur diukur sareng dilarapkeun kana analisa kakuatan spring.
Stress dina defects permukaan diprediksi ku analisa kakuatan cinyusu, nyokot kana akun deformasi cacad salila rolling tiis jeung stress compressive residual dina spring rengse.
Uji kacapean bending rotasi dilaksanakeun nganggo kawat OT anu didamel tina bahan anu sami sareng cinyusu klep.Dina raraga correlate stress residual jeung ciri roughness permukaan tina cinyusu klep fabricated kana garis OT, kurva SN dicandak ku puteran bending tés kacapean sanggeus nerapkeun dua-tahap shot peening na torsion salaku prosés pretreatment.
Hasil analisa kakuatan cinyusu diterapkeun kana persamaan Goodman sareng kurva SN pikeun ngaduga kahirupan kacapean klep spring, sareng pangaruh jero cacad permukaan dina kahirupan kacapean ogé dievaluasi.
Dina ulikan ieu, kawat kelas OT 2300 MPa kalayan diaméter 2,5 mm dipaké pikeun ngira-ngira kahirupan kacapean tina cinyusu klep mesin otomotif.Kahiji, uji tensile tina kawat dilaksanakeun pikeun meunangkeun model narekahan ductile na.
Sipat mékanis kawat OT dicandak tina tés tensile sateuacan analisa unsur terhingga tina prosés pungkal tiis sareng kakuatan cinyusu.Kurva tegangan-galur bahan ditangtukeun ngagunakeun hasil tés tensile dina laju galur 0,001 s-1, ditémbongkeun saperti dina Gbr.1. Kawat SWONB-V dipaké, sarta kakuatan ngahasilkeun na, kakuatan tensile, modulus elastis jeung rasio Poisson urang téh 2001.2MPa, 2316MPa, 206GPa na 0.3 mungguh.Katergantungan tegangan dina galur aliran dicandak sapertos kieu:
Sangu.2 ngagambarkeun prosés narekahan ductile.Bahanna ngalaman deformasi elastoplastik salami deformasi, sareng bahanna sempit nalika setrés dina bahan ngahontal kakuatan teganganna.Salajengna, kreasi, tumuwuhna sarta pakaitna voids dina bahan ngakibatkeun karuksakan bahan.
Modél narekahan ductile ngagunakeun modél deformasi kritis-dirobah stress nu tumut kana akun pangaruh stress, sarta narekahan post-necking ngagunakeun métode akumulasi karuksakan.Di dieu, inisiasi ruksakna dinyatakeun salaku fungsi tina galur, triaxiality stress, sarta laju galur.Triaxiality stress diartikeun salaku nilai rata-rata diala ku ngabagi stress hidrostatik disababkeun ku deformasi bahan nepi ka formasi beuheung ku stress éféktif.Dina metode akumulasi karuksakan, karuksakan lumangsung nalika nilai karuksakan ngahontal 1, sarta énergi diperlukeun pikeun ngahontal nilai karuksakan 1 dihartikeun salaku énergi karuksakan (Gf).Énergi narekahan pakait jeung wewengkon kurva stress-pindahan sabenerna bahan ti necking kana waktu narekahan.
Dina kasus steels konvensional, gumantung kana mode stress, narekahan ductile, narekahan geser, atawa narekahan mode campuran lumangsung alatan ductility jeung narekahan geser, sakumaha ditémbongkeun dina Gambar 3. Galur narekahan jeung stress triaxiality némbongkeun nilai béda pikeun pola narekahan.
Gagal palastik lumangsung di daérah anu pakait sareng triaxiality setrés langkung ti 1/3 (zona I), sareng galur narekahan sareng triaksial setrés tiasa disimpulkeun tina tés tensile dina spésimén anu cacad permukaan sareng takik.Di wewengkon pakait jeung triaxiality stress of 0 ~ 1/3 (zone II), kombinasi narekahan ductile jeung gagalna geser lumangsung (ie ngaliwatan test torsion. Di wewengkon pakait jeung triaxiality stress ti -1/3 ka 0 (III), gagalna geser disababkeun ku komprési, sarta galur narekahan jeung stress triaxiality tiasa didapet ku test upsetting.
Pikeun kawat OT dipaké dina pembuatan klep engine cinyusu, perlu tumut kana akun fractures disababkeun ku rupa-rupa kaayaan loading salila prosés manufaktur jeung kaayaan aplikasi.Ku alatan éta, tés tensile jeung torsi dilaksanakeun pikeun nerapkeun kriteria galur gagalna, pangaruh triaxiality stress dina unggal mode stress dianggap, sarta analisis unsur terhingga elastoplastic dina galur badag dipigawé pikeun ngitung parobahan dina triaxiality stress.Modeu komprési henteu dianggap kusabab watesan pamrosésan sampel, nyaéta, diaméter kawat OT ngan ukur 2,5 mm.Méja 1 daptar kaayaan tés pikeun tensile na torsi, kitu ogé triaxiality stress sarta galur narekahan, diala ngagunakeun analisis unsur terhingga.
Galur narekahan tina steels triaxial konvensional dina stress bisa diprediksi ngagunakeun persamaan di handap ieu.
dimana C1: \({\ overline{{\ varepsilon}_{0}}}^{pl}\) clean cut (η = 0) jeung C2: \({\ overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) Tegangan uniaksial (η = η0 = 1/3).
Garis tren pikeun unggal mode setrés dicandak ku cara nerapkeun nilai galur narekahan C1 sareng C2 dina persamaan.(2);C1 sareng C2 dicandak tina tés tensile sareng torsi dina conto tanpa cacad permukaan.Angka 4 nunjukkeun triaxiality setrés sareng galur narekahan anu dicandak tina tés sareng garis tren anu diprediksi ku persamaan.(2) Garis tren anu dicandak tina tés sareng hubungan antara triaxiality setrés sareng galur narekahan nunjukkeun tren anu sami.Galur narekahan sareng triaxiality setrés pikeun unggal mode setrés, dicandak tina aplikasi garis tren, dianggo salaku kritéria pikeun narekahan ductile.
Énergi istirahat dianggo salaku harta bahan pikeun nangtukeun waktos istirahat saatos necking sareng tiasa didapet tina tés tensile.Énergi narekahan gumantung kana ayana atanapi henteuna retakan dina beungeut bahan, saprak waktu narekahan gumantung kana konsentrasi stresses lokal.Angka 5a-c nembongkeun énergi narekahan sampel tanpa defects permukaan jeung sampel kalawan R0.4 atanapi R0.8 notches tina tés tensile jeung analisis unsur terhingga.Énergi narekahan saluyu sareng daérah kurva pamindahan setrés anu leres ti necking ka waktos narekahan.
Énergi narekahan hiji kawat OT kalawan defects permukaan alus diprediksi ku ngajalankeun tés tensile on kawat OT kalawan jero cacad leuwih gede ti 40 µm, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 5d.Sapuluh spésimén kalawan cacad dipaké dina tés tensile jeung énergi narekahan rata diperkirakeun dina 29,12 mJ/mm2.
Cacat permukaan standar diartikeun rasio jero cacad kana diaméter kawat spring klep, paduli géométri cacad permukaan kawat OT dipaké dina pabrik cinyusu klep otomotif.Cacat kawat OT tiasa digolongkeun dumasar kana orientasi, géométri, sareng panjang.Malah jeung jero cacad nu sarua, tingkat stress nimpah hiji cacad permukaan di cinyusu beda-beda gumantung kana géométri jeung orientasi cacad, jadi géométri jeung orientasi cacad bisa mangaruhan kakuatan kacapean.Ku alatan éta, perlu tumut kana akun géométri jeung orientasi defects nu boga dampak greatest dina kahirupan kacapean cinyusu pikeun nerapkeun kriteria stringent pikeun ngatur defects permukaan.Kusabab struktur butir halus kawat OT, kahirupan kacapeanna sénsitip kana notching.Ku alatan éta, cacad nu némbongkeun konsentrasi stress pangluhurna nurutkeun géométri jeung orientasi cacad kudu ditetepkeun salaku cacad awal ngagunakeun analisis unsur terhingga.Dina Gbr.6 nembongkeun kakuatan ultra-tinggi 2300 MPa kelas otomotif klep cinyusu dipaké dina ulikan ieu.
Defects permukaan kawat OT dibagi kana defects internal tur defects éksternal nurutkeun sumbu spring.Alatan bending salila rolling tiis, stress compressive jeung stress tensile polah dina jero jeung luar cinyusu, masing-masing.Narekahan bisa disababkeun ku defects permukaan anu muncul ti luar alatan stresses tensile salila rolling tiis.
Dina prakték, cinyusu ieu subjected kana komprési periodik sarta rélaxasi.Salila komprési cinyusu, kawat baja twists, sarta alatan konsentrasi stresses, tegangan geser di jero cinyusu leuwih luhur batan stress geser sabudeureun7.Ku alatan éta, lamun aya defects beungeut cai di jero cinyusu, kamungkinan cinyusu megatkeun nu greatest.Ku kituna, sisi luar cinyusu (lokasi dimana gagalna diperkirakeun salila pabrik cinyusu) jeung sisi jero (dimana stress nyaeta greatest dina aplikasi sabenerna) diatur salaku lokasi tina defects permukaan.
Géométri cacad permukaan garis OT dibagi kana bentuk-U, bentuk-V, bentuk-Y, sareng bentuk-T.Y-tipe sarta T-tipe utamana aya dina defects permukaan bahan baku, sarta U-tipe jeung V-tipe defects lumangsung alatan penanganan cuek tina parabot dina prosés rolling tiis.Ngeunaan géométri cacad permukaan dina bahan baku, cacad ngawangun U anu timbul tina deformasi palastik anu henteu seragam nalika ngagulung panas dirobih janten cacad kelim V ngawangun, Y sareng T dina manjang multi-pass8, 10.
Salaku tambahan, cacad ngawangun V, Y ngawangun sareng T-bentuk sareng kacenderungan anu lungkawing tina kiyeu dina pabeungeutannana bakal kaserang konsentrasi setrés anu luhur nalika operasi cinyusu.Klep cinyusu ngabengkokkeun salila rolling tiis tur pulas salila operasi.Konsentrasi setrés defects V ngawangun jeung Y ngawangun kalawan konsentrasi stress luhur dibandingkeun ngagunakeun analisis unsur terhingga, ABAQUS - software analisis unsur terhingga komérsial.Hubungan stress-galur dipidangkeun dina Gambar 1 jeung Persamaan 1. (1) Simulasi ieu ngagunakeun dua diménsi (2D) rectangular opat-titik unsur, sarta panjang sisi unsur minimum 0,01 mm.Pikeun modél analitik, cacad ngawangun V sareng bentuk Y kalayan jerona 0,5 mm sareng kemiringan cacad 2 ° diterapkeun kana modél 2D tina kawat kalayan diaméter 2,5 mm sareng panjangna 7,5 mm.
Dina Gbr.7a nembongkeun konsentrasi tegangan bending dina ujung unggal cacad lamun momen bending 1500 Nmm dilarapkeun ka duanana tungtung unggal kawat.Hasil analisis némbongkeun yén stresses maksimum 1038,7 jeung 1025,8 MPa lumangsung dina luhureun V-bentuk jeung Y-bentuk defects, masing-masing.Dina Gbr.7b nembongkeun konsentrasi stress dina luhureun unggal cacad disababkeun ku torsi.Nalika sisi kénca dikonstrain sareng torsi 1500 N∙mm diterapkeun ka sisi katuhu, tegangan maksimum anu sami nyaéta 1099 MPa lumangsung dina tip cacad anu ngawangun V sareng Y.Hasil ieu nunjukkeun yén V-tipe defects némbongkeun tegangan bending leuwih luhur ti Y-tipe defects lamun maranéhna boga jero sarua jeung lamping cacad, tapi maranéhna ngalaman stress torsional sarua.Ku alatan éta, defects permukaan V ngawangun jeung Y ngawangun kalawan jero sarua jeung lamping cacad bisa dinormalisasi kana V ngawangun kalawan stress maksimum luhur disababkeun ku konsentrasi stress.Babandingan ukuran cacad tipe V diartikeun α = w/h ngagunakeun jero (h) jeung rubak (w) tina cacad tipe V jeung tipe T;sahingga, a T-tipe cacad (α ≈ 0) gantina, géométri bisa dihartikeun ku struktur géométri tina hiji V-tipe cacad.Ku alatan éta, tipe-Y jeung T-tipe defects bisa dinormalisasi ku V-tipe defects.Ngagunakeun jero (h) jeung panjang (l), babandingan panjang disebutkeun yen β = l/h.
Ditémbongkeun saperti dina Gambar 811, arah defects permukaan kawat OT dibagi kana longitudinal, transverse jeung arah serong, ditémbongkeun saperti dina Gambar 811. Analisis pangaruh orientasi defects permukaan dina kakuatan cinyusu ku unsur terhingga. métode.
Dina Gbr.9a nembongkeun model analisis setrés spring klep engine.Salaku hiji kaayaan analisis, cinyusu ieu dikomprés tina jangkungna bébas 50,5 mm ka jangkungna teuas 21,8 mm, tegangan maksimum 1086 MPa dihasilkeun di jero cinyusu, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 9b.Kusabab kagagalan cinyusu klep mesin sabenerna utamana lumangsung dina cinyusu, ayana defects permukaan internal diperkirakeun serius mangaruhan kahirupan kacapean cinyusu.Ku alatan éta, defects permukaan dina arah longitudinal, transverse jeung serong diterapkeun ka jero cinyusu klep engine ngagunakeun téhnik sub-modeling.meja 2 nembongkeun diménsi defects permukaan jeung stress maksimum dina unggal arah tina cacad dina komprési spring maksimum.The stresses pangluhurna dititénan dina arah transverse, sarta babandingan stresses dina arah longitudinal jeung serong ka arah transverse diperkirakeun salaku 0.934-0.996.Rasio stress bisa ditangtukeun ku saukur ngabagi nilai ieu ku tegangan transverse maksimum.Stress maksimum di cinyusu lumangsung dina luhureun unggal cacad permukaan, ditémbongkeun saperti dina Gbr. 9s.Nilai tegangan anu dititénan dina arah longitudinal, transversal, sareng serong nyaéta 2045, 2085, sareng 2049 MPa, masing-masing.Hasil analisa ieu nunjukkeun yén cacad permukaan transversal gaduh pangaruh anu paling langsung dina kahirupan kacapean cinyusu klep mesin.
A cacad V ngawangun, nu dianggap paling langsung mangaruhan hirup kacapean spring klep engine, dipilih salaku cacad awal kawat OT, sarta arah transverse dipilih salaku arah cacad nu.cacad ieu lumangsung teu ukur di luar, dimana spring klep engine peupeus salila pabrik, tapi ogé di jero, dimana stress greatest lumangsung alatan konsentrasi stress salila operasi.Jero cacad maksimum disetel ka 40 µm, nu bisa ditandaan ku deteksi cacad ayeuna eddy, jeung jero minimum disetel ka jero pakait jeung 0.1% tina diaméter kawat 2.5 mm.Ku alatan éta, jerona cacad nyaéta ti 2,5 nepi ka 40 µm.Jero, panjang, sarta rubak flaws kalawan babandingan panjang 0.1 ~ 1 sarta rasio panjang 5 ~ 15 dipaké salaku variabel, sarta pangaruh maranéhanana dina kakuatan kacapean cinyusu ieu dievaluasi.Tabel 3 daptar kaayaan analitik ditangtukeun ngagunakeun metodologi permukaan respon.
Cinyusu klep mesin otomotif didamel ku gulungan tiis, tempering, blasting shot sareng setting panas kawat OT.Parobahan defects permukaan salila fabrikasi cinyusu kudu dibawa kana akun pikeun evaluate pangaruh defects permukaan awal dina kawat OT dina kahirupan kacapean engine klep cinyusu.Ku alatan éta, dina bagian ieu, analisis unsur terhingga dipaké pikeun ngaduga deformasi defects permukaan kawat OT salila pabrik unggal spring.
Dina Gbr.10 nembongkeun prosés pungkal tiis.Salila prosés ieu, kawat OT diasupkeun kana pituduh kawat ku roller feed.Panungtun kawat eupan sarta ngarojong kawat pikeun nyegah bending salila prosés ngabentuk.Kawat ngaliwatan pituduh kawat dibengkokkeun ku rod kahiji jeung kadua pikeun ngabentuk cinyusu coil kalayan diaméter jero nu dipikahoyong.Spring pitch dihasilkeun ku cara ngagerakkeun alat stepping sanggeus hiji revolusi.
Dina Gbr.11a nembongkeun model unsur terhingga dipaké pikeun evaluate parobahan dina géométri defects permukaan salila rolling tiis.Ngabentuk kawat utamana réngsé ku pin pungkal.Kusabab lapisan oksida dina beungeut kawat tindakan minangka pelumas a, pangaruh gesekan tina roller feed negligible.Ku alatan éta, dina model itungan, roller feed jeung pituduh kawat disederhanakeun salaku bushing a.Koéfisién gesekan antara kawat OT jeung alat ngabentuk disetel ka 0,05.2D pesawat awak kaku jeung kaayaan fiksasi dilarapkeun ka tungtung kénca garis meh bisa fed dina arah X dina speed sarua salaku roller feed (0,6 m / s).Dina Gbr.11b nunjukkeun metode sub-simulasi anu dianggo pikeun ngalarapkeun cacad leutik kana kawat.Pikeun ngitung ukuran cacad permukaan, submodel diterapkeun dua kali pikeun cacad permukaan kalayan jerona 20 µm atanapi langkung sareng tilu kali kanggo cacad permukaan kalayan jerona kirang ti 20 µm.Cacat permukaan diterapkeun ka daérah anu dibentuk kalayan léngkah anu sami.Dina model sakabéh cinyusu, panjang sapotong lempeng kawat nyaeta 100 mm.Pikeun submodel kahiji, terapkeun submodel 1 panjangna 3mm ka posisi longitudinal 75mm ti model global.Ieu simulasi ngagunakeun unsur tilu diménsi (3D) héksagonal dalapan titik.Dina modél global sareng submodel 1, panjang sisi minimum unggal unsur nyaéta 0,5 sareng 0,2 mm masing-masing.Saatos analisa submodel 1, cacad permukaan diterapkeun kana submodel 2, sareng panjang sareng rubak submodel 2 nyaéta 3 kali panjang cacad permukaan pikeun ngaleungitkeun pangaruh kaayaan wates submodel, dina Sajaba ti éta, 50% tina panjang sarta rubak dipaké salaku jero sub-model.Dina submodel 2, panjang sisi minimum unggal unsur nyaéta 0,005 mm.Cacat permukaan anu tangtu diterapkeun kana analisis unsur terhingga sapertos anu dipidangkeun dina Tabel 3.
Dina Gbr.12 nembongkeun sebaran stress dina retakan permukaan sanggeus kerja tiis tina coil a.Modél umum sareng submodel 1 nunjukkeun tekanan anu sami sareng 1076 sareng 1079 MPa di tempat anu sami, anu mastikeun kabeneran metode submodeling.Konséntrasi stress lokal lumangsung di edges wates of submodel nu.Tétéla, ieu téh alatan kaayaan wates submodel.Kusabab konsentrasi setrés, sub-modél 2 kalayan cacad permukaan anu diterapkeun nunjukkeun setrés 2449 MPa dina ujung cacad nalika ngagulung tiis.Ditémbongkeun saperti dina Table 3, defects permukaan dicirikeun ku metoda permukaan respon anu dilarapkeun ka jero cinyusu.Hasil analisis unsur terhingga némbongkeun yén euweuh tina 13 kasus defects permukaan gagal.
Salila prosés pungkal dina sakabéh prosés téhnologis, jero defects permukaan jero cinyusu ngaronjat ku 0.1-2.62 µm (Gbr. 13a), sarta rubak turun ku 1.8-35.79 µm (Gbr. 13b), bari panjang ngaronjat ku 0.72 –34,47 µm (Gbr. 13c).Kusabab cacad V ngawangun transverse ditutup dina rubak ku bending salila prosés rolling tiis, éta cacad kana cacad V ngawangun kalawan lamping steeper ti cacad aslina.
Deformasi dina Jerona, Lebar jeung Panjang OT Kawat Surface Defects dina Prosés Manufaktur.
Larapkeun defects permukaan ka luar cinyusu jeung prediksi likelihood pegatna salila rolling tiis ngagunakeun Analisis Unsur terhingga.Dina kaayaan didaptarkeun dina Table.3, euweuh kamungkinan karuksakan defects dina beungeut luar.Dina basa sejen, euweuh karuksakan lumangsung di jero defects permukaan ti 2,5 nepi ka 40 µm.
Pikeun ngaduga defects permukaan kritis, fractures éksternal salila rolling tiis ditalungtik ku cara ningkatkeun jero cacad ti 40 µm ka 5 µm.Dina Gbr.14 nembongkeun fractures sapanjang defects permukaan.Papatah lumangsung dina kaayaan jero (55 µm), rubak (2 µm), jeung panjang (733 µm).Jero kritis cacad permukaan luar cinyusu tétéla 55 μm.
Prosés shot peening suppresses tumuwuhna retakan sarta ngaronjatkeun kahirupan kacapean ku nyieun stress compressive residual di jero nu tangtu tina beungeut spring;kumaha oge, eta induces konsentrasi stress ku cara ningkatkeun roughness permukaan cinyusu, sahingga ngurangan lalawanan kacapean cinyusu.Ku alatan éta, téhnologi shot peening sekundér dipaké pikeun ngahasilkeun cinyusu kakuatan tinggi pikeun ngimbangan ngurangan hirup kacapean disababkeun ku kanaékan roughness permukaan disababkeun ku shot peening.Dua-tahap shot peening bisa ningkatkeun roughness permukaan, maksimum compressive stress residual, sarta permukaan compressive tegangan residual sabab shot kadua peening dipigawé sanggeus shot munggaran peening12,13,14.
Dina Gbr.15 nembongkeun model analitik tina prosés shot blasting.Model elastis-plastik diciptakeun dimana 25 shotballs diturunkeun ka daérah target garis OT pikeun shot blasting.Dina model analisis shot blasting, defects permukaan kawat OT deformed salila pungkal tiis dipaké salaku defects awal.Ngaleungitkeun setrés sésa anu timbul tina prosés rolling tiis ku tempering sateuacan prosés shot blasting.Sipat handap tina bal shot dipaké: dénsitas (ρ): 7800 kg / m3, modulus elastis (E) - 210 GPa, rasio Poisson (υ): 0,3.Koéfisién gesekan antara bal jeung bahan disetel ka 0,1.Nembak kalayan diaméter 0,6 jeung 0,3 mm anu ejected dina laju sarua 30 m / s salila lolos forging kahiji jeung kadua.Sanggeus prosés shot blasting (diantara prosés manufaktur lianna ditémbongkeun dina Gambar 13), jero, rubak, jeung panjang defects permukaan dina cinyusu dibasajankeun -6,79 nepi ka 0,28 µm, -4,24 nepi ka 1,22 µm, sarta -2 ,59 nepi ka 1,69 µm, masing-masing µm.Kusabab deformasi palastik tina projectile ejected jejeg beungeut bahan, jero cacad nurun, hususna, lebar cacad nu nyata ngurangan.Tétéla, cacad ieu ditutup alatan deformasi plastik disababkeun ku shot peening.
Salila prosés nyusut panas, efek tina shrinkage tiis tur annealing suhu low bisa meta dina spring klep engine dina waktos anu sareng.Setélan tiis ngamaksimalkeun tingkat tegangan cinyusu ku cara ngompres ka tingkat pangluhurna mungkin dina suhu kamar.Dina hal ieu, lamun cinyusu klep engine dimuat luhureun kakuatan ngahasilkeun bahan, cinyusu klep engine plastically deforms, ngaronjatkeun kakuatan ngahasilkeun.Saatos deformasi palastik, spring klep flexes, tapi kakuatan ngahasilkeun ngaronjat nyadiakeun élastisitas spring klep dina operasi sabenerna.annealing suhu low ngaronjatkeun panas sarta lalawanan deformasi cinyusu klep operasi di temperatures2 luhur.
defects permukaan deformed salila shot blasting dina analisis FE jeung widang stress residual diukur kalawan X-ray difraksi (XRD) parabot anu dilarapkeun ka sub-model 2 (Gbr. 8) pikeun infer parobahan dina defects salila shrinkage panas.Cinyusu dirancang pikeun beroperasi dina rentang elastis sarta dikomprés tina jangkungna bébas na 50,5 mm ka jangkungna teguh na 21,8 mm lajeng diwenangkeun balik deui ka jangkungna aslina 50,5 mm salaku kaayaan analisis.Salila shrinkage panas, géométri tina cacad robah insignificantly.Tétéla, stress compressive residual 800 MPa jeung luhur, dijieun ku shot blasting, suppresses deformasi defects permukaan.Sanggeus panas shrinkage (Gbr. 13), jerona, rubak, jeung panjang defects permukaan variatif ti -0,13 nepi ka 0,08 µm, ti -0,75 nepi ka 0 µm, sarta ti 0,01 nepi ka 2,4 µm, masing-masing.
Dina Gbr.16 ngabandingkeun deformasi cacad ngawangun U sareng V dina jero anu sami (40 µm), rubak (22 µm) sareng panjang (600 µm).Parobahan rubak U ngawangun sarta V ngawangun defects leuwih badag batan robahan panjangna, nu disababkeun ku nutup dina arah lebar salila rolling tiis sarta prosés blasting shot.Dibandingkeun sareng cacad anu ngawangun U, cacad anu ngawangun V kabentuk dina jero anu langkung ageung sareng kalayan lamping anu langkung curam, nunjukkeun yén pendekatan konservatif tiasa dilaksanakeun nalika nerapkeun cacad ngawangun V.
Bagian ieu ngabahas deformasi cacad awal dina garis OT pikeun tiap prosés manufaktur spring klep.Cacat kawat OT awal diterapkeun ka jero cinyusu klep dimana gagalna diperkirakeun kusabab tekanan tinggi nalika operasi cinyusu.The transverse V ngawangun defects permukaan kawat OT rada ngaronjat dina jero tur panjang sarta sharply turun rubak alatan bending salila pungkal tiis.Panutup dina arah lebar lumangsung salila shot peening kalawan saeutik atawa euweuh deformasi cacad noticeable salila setting panas ahir.Dina prosés rolling tiis sarta shot peening, aya deformasi badag dina arah lebar alatan deformasi plastik.Cacat V ngawangun di jero klep cinyusu dirobah jadi T ngawangun cacad alatan panutupanana lebar salila prosés rolling tiis.