Komponent kimiku tat-tubu tal-coil tal-azzar li ma jsaddadx 310, Effett tad-Difetti tal-wiċċ fil-Wajer tal-Azzar imwebbes biż-Żejt fuq il-Ħajja tal-Għeja ta' Molol tal-Valv f'Magni tal-Karozzi

Grazzi talli żort Nature.com.Qed tuża verżjoni tal-browser b'appoġġ limitat CSS.Għall-aħjar esperjenza, nirrakkomandaw li tuża browser aġġornat (jew tiddiżattiva l-Modalità ta' Kompatibbiltà fl-Internet Explorer).Barra minn hekk, biex niżguraw appoġġ kontinwu, aħna nuru s-sit mingħajr stili u JavaScript.
Sliders li juru tliet artikoli għal kull slide.Uża l-buttuni ta 'wara u li jmiss biex timxi permezz tal-pjastri, jew il-buttuni tal-kontrollur tas-slajds fl-aħħar biex tiċċaqlaq minn kull slide.

Stainless steel 310 coiled tubi /coiled tubingKompożizzjoni Kimikau l-kompożizzjoni

It-tabella li ġejja turi l-kompożizzjoni kimika tal-istainless steel ta 'grad 310S.

10 * 1mm 9.25 * 1.24 mm 310 Fornituri ta 'tubi kkoljati kapillari ta' l-istainless steel

Proprjetajiet Fiżiċi

Il-proprjetajiet fiżiċi tal-istainless steel ta 'grad 310S huma murija fit-tabella li ġejja.

Proprjetajiet Mekkaniċi

It-tabella li ġejja tiddeskrivi l-proprjetajiet mekkaniċi tal-istainless steel ta 'grad 310S.

Proprjetajiet Termali

Il-proprjetajiet termali tal-istainless steel ta 'grad 310S huma mogħtija fit-tabella li ġejja.

Denominazzjonijiet oħra

Denominazzjonijiet oħra ekwivalenti għall-istainless steel grad 310S huma elenkati fit-tabella li ġejja.

L-iskop ta 'dan l-istudju huwa li jevalwa l-ħajja tal-għeja ta' rebbiegħa tal-valv ta 'magna tal-karozzi meta jiġu applikati mikrodifetti għal wajer imwebbes biż-żejt ta' grad 2300 MPa (wajer OT) b'fond ta 'difett kritiku ta' 2.5 mm fid-dijametru.L-ewwel, id-deformazzjoni tad-difetti tal-wiċċ tal-wajer OT matul il-manifattura tar-rebbiegħa tal-valv inkisbet permezz ta 'analiżi ta' elementi finiti bl-użu ta 'metodi ta' subsimulazzjoni, u l-istress residwu tar-rebbiegħa lest ġie mkejjel u applikat għall-mudell ta 'analiżi tal-istress tar-rebbiegħa.It-tieni, tanalizza s-saħħa tar-rebbiegħa tal-valv, iċċekkja għal stress residwu, u qabbel il-livell ta 'stress applikat ma' imperfezzjonijiet tal-wiċċ.It-tielet, l-effett tal-mikrodifetti fuq il-ħajja tal-għeja tar-rebbiegħa ġie evalwat bl-applikazzjoni tal-istress fuq id-difetti tal-wiċċ miksuba mill-analiżi tas-saħħa tar-rebbiegħa għall-kurvi SN miksuba mit-test tal-għeja tal-flessjoni waqt ir-rotazzjoni tal-wajer OT.Fond ta 'difett ta' 40 µm huwa l-istandard attwali għall-ġestjoni tad-difetti tal-wiċċ mingħajr ma tiġi kompromessa l-ħajja tal-għeja.
L-industrija tal-karozzi għandha domanda qawwija għal komponenti ħfief tal-karozzi biex ittejjeb l-effiċjenza tal-fjuwil tal-vetturi.Għalhekk, l-użu ta 'azzar avvanzat ta' saħħa għolja (AHSS) ilu jiżdied f'dawn l-aħħar snin.Molol tal-valvi tal-magni tal-karozzi jikkonsistu prinċipalment f'wajers tal-azzar reżistenti għas-sħana, reżistenti għall-ilbies u mhux sagging (wajers OT) imwebbes biż-żejt.
Minħabba s-saħħa tat-tensjoni għolja tagħhom (1900–2100 MPa), il-wajers OT użati bħalissa jagħmluha possibbli li jitnaqqsu d-daqs u l-massa tal-molol tal-valv tal-magna, itejbu l-effiċjenza tal-fjuwil billi jnaqqsu l-frizzjoni mal-partijiet tal-madwar1.Minħabba dawn il-vantaġġi, l-użu ta 'virga tal-wajer ta' vultaġġ għoli qed jiżdied malajr, u virga tal-wajer ta 'qawwa ultra-għolja ta' klassi 2300MPa tidher waħda wara l-oħra.Molol tal-valvi fil-magni tal-karozzi jeħtieġu ħajja twila ta 'servizz minħabba li joperaw taħt tagħbijiet ċikliċi għoljin.Biex jissodisfaw dan ir-rekwiżit, il-manifatturi tipikament jikkunsidraw il-ħajja tal-għeja akbar minn 5.5 × 107 ċikli meta jiddisinjaw molol tal-valv u japplikaw stress residwu fuq il-wiċċ tar-rebbiegħa tal-valv permezz ta 'shot peening u proċessi li jiċkienu bis-sħana biex itejbu l-ħajja tal-għeja2.
Kien hemm pjuttost ftit studji dwar il-ħajja tal-għeja ta 'molol helical f'vetturi taħt kundizzjonijiet operattivi normali.Gzal et al.Analiżi analitiċi, sperimentali u ta 'elementi finiti (FE) ta' molol elikali ellittiċi b'angoli ta 'helix żgħar taħt tagħbija statika huma ppreżentati.Dan l-istudju jipprovdi espressjoni espliċita u sempliċi għall-post ta 'shear stress massimu versus proporzjon tal-aspett u indiċi ta' ebusija, u jipprovdi wkoll ħarsa analitika dwar l-istress shear massimu, parametru kritiku f'disinji prattiċi3.Pastorcic et al.Ir-riżultati tal-analiżi tal-qerda u l-għeja ta 'molla helical imneħħija minn karozza privata wara ħsara fl-operazzjoni huma deskritti.Bl-użu ta 'metodi sperimentali, rebbiegħa miksur ġiet eżaminata u r-riżultati jissuġġerixxu li dan huwa eżempju ta' nuqqas ta 'għeja tal-korrużjoni4.toqba, eċċ. Ġew żviluppati diversi mudelli ta 'ħajja tar-rebbiegħa ta' rigressjoni lineari biex jevalwaw il-ħajja tal-għeja ta 'molol helical tal-karozzi.Putra u oħrajn.Minħabba l-irregolarità tal-wiċċ tat-triq, il-ħajja tas-servizz tar-rebbiegħa helical tal-karozza hija determinata.Madankollu, ftit li xejn saret riċerka dwar kif id-difetti tal-wiċċ li jseħħu matul il-proċess tal-manifattura jaffettwaw il-ħajja tal-molol coil tal-karozzi.
Id-difetti tal-wiċċ li jseħħu matul il-proċess tal-manifattura jistgħu jwasslu għal konċentrazzjoni lokali tal-istress fil-molol tal-valv, li tnaqqas b'mod sinifikanti l-ħajja tal-għeja tagħhom.Id-difetti tal-wiċċ tal-molol tal-valv huma kkawżati minn diversi fatturi, bħal difetti fil-wiċċ tal-materja prima użata, difetti fl-għodda, immaniġġjar mhux maħdum waqt rolling kiesaħ7.Id-difetti tal-wiċċ tal-materja prima huma f'forma ta 'V qawwija minħabba l-irrumblar bis-sħana u t-tpinġija b'ħafna passaġġi, filwaqt li d-difetti kkawżati mill-għodda tal-iffurmar u l-immaniġġjar Ŝejjed huma f'forma ta' U b'inklinazzjonijiet ġentili8,9,10,11.Id-difetti f'forma ta 'V jikkawżaw konċentrazzjonijiet ogħla ta' stress minn difetti f'forma ta 'U, għalhekk kriterji stretti ta' ġestjoni tad-difetti huma ġeneralment applikati għall-materjal tal-bidu.
L-istandards attwali tal-ġestjoni tad-difetti fil-wiċċ għall-wajers OT jinkludu ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561, u KS D 3580. DIN EN 10270-2 jispeċifika li l-fond ta 'difett fil-wiċċ fuq dijametri tal-wajer ta' 0.5– 10 mm huwa inqas minn 0.5-1% tad-dijametru tal-wajer.Barra minn hekk, JIS G 3561 u KS D 3580 jeħtieġu li l-fond tad-difetti tal-wiċċ fil-vireg tal-wajer b'dijametru ta '0.5-8 mm ikun inqas minn 0.5% tad-dijametru tal-wajer.Fl-ASTM A877/A877M-10, il-manifattur u x-xerrej iridu jaqblu dwar il-fond permess tad-difetti tal-wiċċ.Biex titkejjel il-fond ta 'difett fuq il-wiċċ ta' wajer, il-wajer ġeneralment ikun inċiż b'aċidu idrokloriku, u mbagħad il-fond tad-difett jitkejjel bl-użu ta 'mikrometru.Madankollu, dan il-metodu jista 'jkejjel biss difetti f'ċerti żoni u mhux fuq il-wiċċ kollu tal-prodott finali.Għalhekk, il-manifatturi jużaw l-ittestjar tal-kurrent eddy matul il-proċess tat-tpinġija tal-wajer biex ikejlu d-difetti tal-wiċċ fil-wajer prodott kontinwament;dawn it-testijiet jistgħu jkejlu l-fond tad-difetti tal-wiċċ sa 40 µm.Il-wajer ta 'l-azzar ta' grad 2300MPa taħt żvilupp għandu saħħa tensili ogħla u titwil aktar baxx mill-wajer ta 'l-azzar ta' grad 1900-2200MPa eżistenti, għalhekk il-ħajja tal-għeja tar-rebbiegħa tal-valv hija meqjusa bħala sensittiva ħafna għad-difetti tal-wiċċ.Għalhekk, huwa meħtieġ li tiċċekkja s-sigurtà tal-applikazzjoni ta 'standards eżistenti għall-kontroll tal-fond tad-difetti tal-wiċċ għall-grad tal-wajer tal-azzar 1900-2200 MPa għal grad tal-wajer tal-azzar 2300 MPa.
L-iskop ta’ dan l-istudju huwa li jevalwa l-ħajja tal-għeja ta’ molla tal-valv tal-magna tal-karozzi meta l-fond minimu tad-difett li jista’ jitkejjel permezz ta’ ttestjar tal-kurrent eddy (jiġifieri 40 µm) jiġi applikat għal wajer OT ta’ grad 2300 MPa (dijametru: 2.5 mm): difett kritiku fond .Il-kontribut u l-metodoloġija ta' dan l-istudju huma kif ġej.
Bħala d-difett inizjali fil-wajer OT, intuża difett f'forma ta 'V, li jaffettwa serjament il-ħajja tal-għeja, fid-direzzjoni trasversali relattiva għall-assi tal-wajer.Ikkunsidra l-proporzjon tad-dimensjonijiet (α) u t-tul (β) ta 'difett tal-wiċċ biex tara l-effett tal-fond tiegħu (h), wisa' (w) u tul (l).Id-difetti fil-wiċċ iseħħu ġewwa r-rebbiegħa, fejn l-ewwel isseħħ il-falliment.
Biex tbassar id-deformazzjoni tad-difetti inizjali fil-wajer OT waqt l-istralċ kiesaħ, intuża approċċ ta 'sub-simulazzjoni, li qies il-ħin tal-analiżi u d-daqs tad-difetti tal-wiċċ, peress li d-difetti huma żgħar ħafna meta mqabbla mal-wajer OT.mudell globali.
L-istress kompressiv residwu fir-rebbiegħa wara shot peening f'żewġ stadji ġew ikkalkulati bil-metodu ta 'element finit, ir-riżultati tqabblu mal-kejl wara shot peening biex jikkonferma l-mudell analitiku.Barra minn hekk, tensjonijiet residwi fil-molol tal-valv mill-proċessi kollha tal-manifattura ġew imkejla u applikati għall-analiżi tas-saħħa tar-rebbiegħa.
L-istress fid-difetti tal-wiċċ huma mbassra billi tiġi analizzata s-saħħa tar-rebbiegħa, b'kont meħud tad-deformazzjoni tad-difett waqt ir-rolling kiesaħ u l-istress kompressiv residwu fir-rebbiegħa lest.
It-test tal-għeja tal-liwi rotazzjonali sar bl-użu ta 'wajer OT magħmul mill-istess materjal bħar-rebbiegħa tal-valv.Sabiex tikkorrelata l-istress residwu u l-karatteristiċi tal-ħruxija tal-wiċċ tal-molol tal-valv fabbrikati mal-linji OT, il-kurvi SN inkisbu billi ddawwar it-testijiet tal-għeja tal-liwi wara l-applikazzjoni ta 'shot peening u torsjoni f'żewġ stadji bħala proċessi ta' trattament minn qabel.
Ir-riżultati tal-analiżi tas-saħħa tar-rebbiegħa huma applikati għall-ekwazzjoni Goodman u l-kurva SN biex tbassar il-ħajja tal-għeja tar-rebbiegħa tal-valv, u l-effett tal-fond tad-difett tal-wiċċ fuq il-ħajja tal-għeja huwa evalwat ukoll.
F'dan l-istudju, intuża wajer ta 'grad OT ta' 2300 MPa b'dijametru ta '2.5 mm biex jevalwa l-ħajja tal-għeja ta' rebbiegħa tal-valv tal-magna tal-karozzi.L-ewwel, sar test tat-tensjoni tal-wajer biex jinkiseb il-mudell tal-ksur duttili tiegħu.
Il-proprjetajiet mekkaniċi tal-wajer OT nkisbu minn testijiet tat-tensjoni qabel l-analiżi tal-elementi finiti tal-proċess tal-istralċ kiesaħ u s-saħħa tar-rebbiegħa.Il-kurva tal-istress-strain tal-materjal ġiet iddeterminata bl-użu tar-riżultati tat-testijiet tat-tensjoni b'rata ta 'strain ta' 0.001 s-1, kif muri fil-fig.1. Jintuża wajer SWONB-V, u s-saħħa tal-produzzjoni tiegħu, is-saħħa tat-tensjoni, il-modulu elastiku u l-proporzjon ta 'Poisson huma 2001.2MPa, 2316MPa, 206GPa u 0.3 rispettivament.Id-dipendenza tal-istress fuq it-tensjoni tal-fluss tinkiseb kif ġej:
Ross.2 juri l-proċess tal-ksur duttili.Il-materjal jgħaddi minn deformazzjoni elastoplastika waqt id-deformazzjoni, u l-materjal idejjaq meta l-istress fil-materjal jilħaq is-saħħa tat-tensjoni tiegħu.Sussegwentement, il-ħolqien, it-tkabbir u l-assoċjazzjoni ta 'vojt fil-materjal iwasslu għall-qerda tal-materjal.
Il-mudell tal-ksur duttili juża mudell ta 'deformazzjoni kritika modifikat bl-istress li jqis l-effett tal-istress, u l-ksur ta' wara l-għonq juża l-metodu ta 'akkumulazzjoni tal-ħsara.Hawnhekk, il-bidu tal-ħsara huwa espress bħala funzjoni tar-razza, it-triassiality tal-istress, u r-rata tat-tensjoni.It-triassiality tat-tensjoni hija definita bħala l-valur medju miksub billi tiddividi l-istress idrostatiku ikkawżat mid-deformazzjoni tal-materjal sal-formazzjoni tal-għonq mill-istress effettiv.Fil-metodu ta 'akkumulazzjoni tal-ħsara, il-qerda sseħħ meta l-valur tal-ħsara jilħaq 1, u l-enerġija meħtieġa biex tilħaq il-valur tal-ħsara ta' 1 hija definita bħala l-enerġija tal-qerda (Gf).L-enerġija tal-ksur tikkorrispondi għar-reġjun tal-kurva vera tal-ispostament tal-istress tal-materjal mill-għonq sal-ħin tal-ksur.
Fil-każ ta 'azzar konvenzjonali, skond il-modalità ta' stress, ksur duttili, ksur ta 'shear, jew ksur ta' mod imħallat iseħħ minħabba ksur ta 'duttilità u shear, kif muri fil-Figura 3. Ir-razza tal-ksur u t-triassiality tat-tensjoni wrew valuri differenti għall- mudell tal-ksur.
Il-falliment tal-plastik iseħħ f'reġjun li jikkorrispondi għal triassiality tal-istress ta 'aktar minn 1/3 (żona I), u r-razza tal-ksur u t-triassiality tal-istress jistgħu jiġu dedotti minn testijiet tat-tensjoni fuq kampjuni b'difetti fil-wiċċ u talji.Fiż-żona li tikkorrispondi għat-triassiality tat-tensjoni ta '0 ~ 1/3 (żona II), isseħħ kombinazzjoni ta' ksur duttili u nuqqas ta 'shear (jiġifieri permezz ta' test tat-torsjoni. Fiż-żona li tikkorrispondi għat-triassiality tat-tensjoni minn -1/3 sa 0 (III), nuqqas ta 'shear ikkawżat mill-kompressjoni, u t-tensjoni tal-ksur u t-triassiality tat-tensjoni jistgħu jinkisbu permezz ta' test ta 'taqlib.
Għal wajers OT użati fil-manifattura tal-molol tal-valv tal-magna, huwa meħtieġ li jitqiesu l-ksur ikkawżati minn diversi kundizzjonijiet tat-tagħbija matul il-proċess tal-manifattura u l-kundizzjonijiet tal-applikazzjoni.Għalhekk, twettqu testijiet tat-tensjoni u tat-torsjoni biex jiġi applikat il-kriterju tat-tensjoni tal-falliment, tqies l-effett tat-triassiality tal-istress fuq kull modalità tal-istress, u saret analiżi tal-element finit elastoplastiku f'razez kbar biex tikkwantifika l-bidla fit-triassiality tal-istress.Il-mod ta 'kompressjoni ma kienx ikkunsidrat minħabba l-limitazzjoni tal-ipproċessar tal-kampjun, jiġifieri, id-dijametru tal-wajer OT huwa biss 2.5 mm.It-Tabella 1 telenka l-kundizzjonijiet tat-test għat-tensjoni u t-torsjoni, kif ukoll it-triassiality tal-istress u t-tensjoni tal-ksur, miksuba bl-użu tal-analiżi tal-elementi finiti.
Ir-razza tal-ksur ta 'azzar triassial konvenzjonali taħt stress tista' tiġi mbassra bl-użu tal-ekwazzjoni li ġejja.
fejn C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) qatgħa nadifa (η = 0) u C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) Tensjoni uniassjali (η = η0 = 1/3).
Il-linji tat-tendenza għal kull mod ta 'tensjoni jinkisbu billi jiġu applikati l-valuri tar-razza tal-ksur C1 u C2 fl-ekwazzjoni.(2);C1 u C2 jinkisbu minn testijiet tat-tensjoni u tat-torsjoni fuq kampjuni mingħajr difetti fil-wiċċ.Il-Figura 4 turi t-triassiality tal-istress u r-razza tal-ksur miksuba mit-testijiet u l-linji tat-tendenza mbassra mill-ekwazzjoni.(2) Il-linja tat-tendenza miksuba mit-test u r-relazzjoni bejn it-triassiality tal-istress u r-razza tal-ksur juru xejra simili.Ir-razza tal-ksur u t-triassiality tal-istress għal kull mod ta 'tensjoni, miksuba mill-applikazzjoni ta' linji ta 'tendenza, intużaw bħala kriterji għal ksur duttili.
L-enerġija tal-break tintuża bħala proprjetà materjali biex tiddetermina l-ħin biex tinkiser wara l-għonq u tista 'tinkiseb minn testijiet tat-tensjoni.L-enerġija tal-ksur tiddependi fuq il-preżenza jew in-nuqqas ta 'xquq fuq il-wiċċ tal-materjal, peress li l-ħin biex jinkiser jiddependi fuq il-konċentrazzjoni tal-istress lokali.Figuri 5a-c juru l-enerġiji tal-ksur ta 'kampjuni mingħajr difetti fil-wiċċ u kampjuni b'talji R0.4 jew R0.8 minn testijiet tat-tensjoni u analiżi ta' elementi finiti.L-enerġija tal-ksur tikkorrispondi għaż-żona tal-kurva vera tal-ispostament tal-istress mill-għonq sal-ħin tal-ksur.
L-enerġija tal-ksur ta 'wajer OT b'difetti tal-wiċċ fin kienet mbassra billi saru testijiet tat-tensjoni fuq wajer OT b'fond ta' difett akbar minn 40 µm, kif muri f'Fig. 5d.Intużaw għaxar kampjuni b'difetti fit-testijiet tat-tensjoni u l-enerġija medja tal-ksur kienet stmata għal 29.12 mJ/mm2.
Id-difett tal-wiċċ standardizzat huwa definit bħala l-proporzjon tal-fond tad-difett mad-dijametru tal-wajer tar-rebbiegħa tal-valv, irrispettivament mill-ġeometrija tad-difett tal-wiċċ tal-wajer OT użat fil-manifattura ta 'molol tal-valv tal-karozzi.Id-difetti tal-wajer OT jistgħu jiġu kklassifikati abbażi tal-orjentazzjoni, il-ġeometrija u t-tul.Anke bl-istess fond ta 'difett, il-livell ta' stress li jaġixxi fuq difett tal-wiċċ f'molla jvarja skont il-ġeometrija u l-orjentazzjoni tad-difett, għalhekk il-ġeometrija u l-orjentazzjoni tad-difett jistgħu jaffettwaw is-saħħa tal-għeja.Għalhekk, huwa meħtieġ li jitqiesu l-ġeometrija u l-orjentazzjoni tad-difetti li għandhom l-akbar impatt fuq il-ħajja tal-għeja ta 'molla sabiex jiġu applikati kriterji stretti għall-ġestjoni tad-difetti tal-wiċċ.Minħabba l-istruttura tal-qamħa fina tal-wajer OT, il-ħajja tal-għeja tagħha hija sensittiva ħafna għal notching.Għalhekk, id-difett li juri l-ogħla konċentrazzjoni ta 'stress skond il-ġeometrija u l-orjentazzjoni tad-difett għandu jiġi stabbilit bħala d-difett inizjali bl-użu ta' analiżi ta 'elementi finiti.Fuq il-fig.6 turi l-molol tal-valv tal-karozzi tal-klassi ta 'qawwa ultra-għolja 2300 MPa użati f'dan l-istudju.
Id-difetti tal-wiċċ tal-wajer OT huma maqsuma f'difetti interni u difetti esterni skont l-assi tar-rebbiegħa.Minħabba l-liwi waqt ir-rolling kiesaħ, l-istress kompressiv u l-istress tat-tensjoni jaġixxu fuq ġewwa u barra tar-rebbiegħa, rispettivament.Il-ksur jista 'jkun ikkawżat minn difetti fil-wiċċ li jidhru minn barra minħabba tensjonijiet tat-tensjoni waqt irrumblar kiesaħ.
Fil-prattika, ir-rebbiegħa hija soġġetta għal kompressjoni u rilassament perjodiċi.Matul il-kompressjoni tar-rebbiegħa, il-wajer ta 'l-azzar jitgħawweġ, u minħabba l-konċentrazzjoni ta' tensjonijiet, l-istress shear ġewwa r-rebbiegħa huwa ogħla mill-istress shear tal-madwar7.Għalhekk, jekk ikun hemm difetti fil-wiċċ ġewwa r-rebbiegħa, il-probabbiltà tat-tkissir tar-rebbiegħa hija l-akbar.Għalhekk, in-naħa ta 'barra tar-rebbiegħa (il-post fejn il-falliment huwa mistenni matul il-manifattura tar-rebbiegħa) u n-naħa ta' ġewwa (fejn l-istress huwa l-akbar fl-applikazzjoni attwali) huma stabbiliti bħala l-postijiet tad-difetti tal-wiċċ.
Il-ġeometrija tad-difett tal-wiċċ tal-linji OT hija maqsuma f'forma ta 'U, forma ta' V, forma ta 'Y, u forma ta' T.It-tip Y u t-tip T jeżistu prinċipalment fid-difetti tal-wiċċ tal-materja prima, u difetti tat-tip U u V jseħħu minħabba t-tqandil traskurat tal-għodda fil-proċess tal-irrumblar kiesaħ.Fir-rigward tal-ġeometrija tad-difetti tal-wiċċ fil-materja prima, id-difetti f'forma ta 'U li jirriżultaw minn deformazzjoni tal-plastik mhux uniformi waqt ir-rolling bis-sħana huma deformati f'difetti tal-ħjata f'forma ta' V, f'forma ta 'Y u f'forma ta' T taħt tiġbid multi-pass8, 10.
Barra minn hekk, difetti f'forma ta 'V, f'forma ta' Y u f'forma ta 'T b'inklinazzjonijiet wieqaf tal-talja fuq il-wiċċ se jkunu soġġetti għal konċentrazzjoni għolja ta' stress waqt it-tħaddim tar-rebbiegħa.Molol tal-valv jitgħawweġ waqt ir-rolling kiesaħ u jduru waqt it-tħaddim.Konċentrazzjonijiet ta 'tensjoni ta' difetti f'forma ta 'V u Y b'konċentrazzjonijiet ogħla ta' stress tqabblu bl-użu ta 'analiżi ta' elementi finiti, ABAQUS - softwer kummerċjali ta 'analiżi ta' elementi finiti.Ir-relazzjoni stress-strain tidher fil-Figura 1 u l-Ekwazzjoni 1. (1) Din is-simulazzjoni tuża element rettangolari b'erba 'nodi bidimensjonali (2D), u t-tul minimu tal-ġenb tal-element huwa 0.01 mm.Għall-mudell analitiku, difetti f'forma ta 'V u Y b'fond ta' 0.5 mm u inklinazzjoni tad-difett ta '2 ° ġew applikati għal mudell 2D ta' wajer b'dijametru ta '2.5 mm u tul ta' 7.5 mm.
Fuq il-fig.7a turi l-konċentrazzjoni tal-istress tal-liwi fil-ponta ta 'kull difett meta jiġi applikat mument ta' liwi ta '1500 Nmm għaż-żewġt itruf ta' kull wajer.Ir-riżultati tal-analiżi juru li l-istress massimi ta '1038.7 u 1025.8 MPa jseħħu fl-uċuħ tad-difetti f'forma ta' V u Y, rispettivament.Fuq il-fig.7b turi l-konċentrazzjoni tal-istress fil-quċċata ta 'kull difett ikkawżat mit-torsjoni.Meta n-naħa tax-xellug tkun ristretta u torque ta '1500 N∙mm jiġi applikat fuq in-naħa tal-lemin, l-istess stress massimu ta' 1099 MPa iseħħ fil-ponot tad-difetti f'forma ta 'V u Y.Dawn ir-riżultati juru li d-difetti tat-tip V juru stress ogħla tal-liwi minn difetti tat-tip Y meta jkollhom l-istess fond u inklinazzjoni tad-difett, iżda jesperjenzaw l-istess stress torsjonali.Għalhekk, difetti tal-wiċċ f'forma ta 'V u f'forma ta' Y bl-istess fond u inklinazzjoni tad-difett jistgħu jiġu normalizzati għal dawk f'forma ta 'V bi stress massimu ogħla ikkawżat minn konċentrazzjoni ta' stress.Il-proporzjon tad-daqs tad-difett tat-tip V huwa definit bħala α = w/h bl-użu tal-fond (h) u l-wisa '(w) tad-difetti tat-tip V u tat-tip T;għalhekk, difett tat-tip T (α ≈ 0) minflok, il-ġeometrija tista 'tiġi definita mill-istruttura ġeometrika ta' difett tat-tip V.Għalhekk, difetti tat-tip Y u tat-tip T jistgħu jiġu normalizzati b'difetti tat-tip V.Bl-użu tal-fond (h) u t-tul (l), il-proporzjon tat-tul huwa definit mod ieħor bħala β = l/h.
Kif muri fil-Figura 811, id-direzzjonijiet tad-difetti tal-wiċċ tal-wajers OT huma maqsuma f'direzzjonijiet lonġitudinali, trasversali u oblikwu, kif muri fil-Figura 811. Analiżi tal-influwenza tal-orjentazzjoni tad-difetti tal-wiċċ fuq is-saħħa tar-rebbiegħa mill-element finit metodu.
Fuq il-fig.9a turi l-mudell tal-analiżi tal-istress tar-rebbiegħa tal-valv tal-magna.Bħala kundizzjoni ta 'analiżi, ir-rebbiegħa ġiet ikkompressata minn għoli ħieles ta' 50.5 mm għal għoli iebes ta '21.8 mm, ġie ġġenerat stress massimu ta' 1086 MPa ġewwa r-rebbiegħa, kif muri f'Fig. 9b.Peress li l-falliment tal-molol tal-valv tal-magna attwali jseħħ prinċipalment fir-rebbiegħa, il-preżenza ta 'difetti interni fil-wiċċ hija mistennija li taffettwa serjament il-ħajja tal-għeja tar-rebbiegħa.Għalhekk, difetti tal-wiċċ fid-direzzjonijiet lonġitudinali, trasversali u oblikwu huma applikati fuq ġewwa tal-molol tal-valv tal-magna bl-użu ta 'tekniki ta' sottomudellar.It-Tabella 2 turi d-dimensjonijiet tad-difetti tal-wiċċ u l-istress massimu f'kull direzzjoni tad-difett fil-kompressjoni massima tar-rebbiegħa.L-ogħla tensjonijiet ġew osservati fid-direzzjoni trasversali, u l-proporzjon tal-istress fid-direzzjonijiet lonġitudinali u oblikwu għad-direzzjoni trasversali kien stmat bħala 0.934-0.996.Il-proporzjon tal-istress jista 'jiġi determinat billi sempliċiment jiġi diviż dan il-valur bl-istress trasversali massimu.L-istress massimu fir-rebbiegħa jseħħ fil-quċċata ta 'kull difett tal-wiċċ, kif muri fil-Fig. 9s.Il-valuri tal-istress osservati fid-direzzjonijiet lonġitudinali, trasversali u oblikwi huma 2045, 2085, u 2049 MPa, rispettivament.Ir-riżultati ta 'dawn l-analiżi juru li d-difetti tal-wiċċ trasversali għandhom l-aktar effett dirett fuq il-ħajja tal-għeja tal-molol tal-valv tal-magna.
Difett f'forma ta 'V, li huwa preżunt li jaffettwa l-aktar direttament il-ħajja tal-għeja tar-rebbiegħa tal-valv tal-magna, intgħażel bħala d-difett inizjali tal-wajer OT, u d-direzzjoni trasversali ġiet magħżula bħala d-direzzjoni tad-difett.Dan id-difett iseħħ mhux biss barra, fejn ir-rebbiegħa tal-valv tal-magna kissret waqt il-manifattura, iżda wkoll ġewwa, fejn l-akbar stress iseħħ minħabba l-konċentrazzjoni tal-istress waqt it-tħaddim.Il-fond massimu tad-difett huwa ssettjat għal 40 µm, li jista 'jiġi skopert permezz ta' skoperta ta 'difett tal-kurrent eddy, u l-fond minimu huwa ssettjat għal fond li jikkorrispondi għal 0.1% tad-dijametru tal-wajer ta' 2.5 mm.Għalhekk, il-fond tad-difett huwa minn 2.5 sa 40 µm.Il-fond, it-tul u l-wisa 'ta' difetti bi proporzjon ta 'tul ta' 0.1 ~ 1 u proporzjon ta 'tul ta' 5 ~ 15 intużaw bħala varjabbli, u l-effett tagħhom fuq is-saħħa tal-għeja tar-rebbiegħa ġie evalwat.Tabella 3 telenka l-kundizzjonijiet analitiċi determinati bl-użu tal-metodoloġija tal-wiċċ tar-rispons.
Molol tal-valvi tal-magni tal-karozzi huma manifatturati permezz ta 'stralċ kiesaħ, ittemprar, shot blasting u ssettjar tas-sħana ta' wajer OT.Bidliet fid-difetti tal-wiċċ matul il-fabbrikazzjoni tar-rebbiegħa għandhom jitqiesu biex jiġi evalwat l-effett tad-difetti tal-wiċċ inizjali fil-wajers OT fuq il-ħajja tal-għeja tal-molol tal-valv tal-magna.Għalhekk, f'din it-taqsima, analiżi ta 'elementi finiti tintuża biex tbassar id-deformazzjoni tad-difetti tal-wiċċ tal-wajer OT matul il-manifattura ta' kull rebbiegħa.
Fuq il-fig.10 juri l-proċess tal-istralċ kiesaħ.Matul dan il-proċess, il-wajer OT jiġi mitmugħ fil-gwida tal-wajer mir-romblu tal-għalf.Il-gwida tal-wajer tmigħ u tappoġġja l-wajer biex tipprevjeni liwi matul il-proċess tal-iffurmar.Il-wajer li jgħaddi mill-gwida tal-wajer huwa mgħawweġ mill-ewwel u t-tieni vireg biex jiffurmaw molla coil bid-dijametru ta 'ġewwa mixtieq.Iż-żift tar-rebbiegħa huwa prodott billi tiċċaqlaq l-għodda ta 'pass wara rivoluzzjoni waħda.
Fuq il-fig.11a turi mudell ta 'element finit użat biex jevalwa l-bidla fil-ġeometrija ta' difetti tal-wiċċ waqt irrumblar kiesaħ.L-iffurmar tal-wajer huwa prinċipalment komplut mill-pin tal-istralċ.Peress li s-saff tal-ossidu fuq il-wiċċ tal-wajer jaġixxi bħala lubrikant, l-effett tal-frizzjoni tar-romblu tal-għalf huwa negliġibbli.Għalhekk, fil-mudell tal-kalkolu, ir-romblu tal-għalf u l-gwida tal-wajer huma ssimplifikati bħala bushing.Il-koeffiċjent tal-frizzjoni bejn il-wajer OT u l-għodda tal-iffurmar kien issettjat għal 0.05.Il-pjan tal-ġisem riġidu 2D u l-kundizzjonijiet ta 'fissazzjoni huma applikati għat-tarf tax-xellug tal-linja sabiex ikun jista' jiġi mitmugħ fid-direzzjoni X bl-istess veloċità bħar-romblu tal-għalf (0.6 m/s).Fuq il-fig.11b juri l-metodu ta 'sub-simulazzjoni użat biex jiġu applikati difetti żgħar għall-wajers.Biex jittieħed kont tad-daqs tad-difetti tal-wiċċ, is-sottomudell jiġi applikat darbtejn għal difetti tal-wiċċ b'fond ta '20 µm jew aktar u tliet darbiet għal difetti tal-wiċċ b'fond ta' inqas minn 20 µm.Id-difetti fil-wiċċ huma applikati għal żoni ffurmati b'passi ugwali.Fil-mudell ġenerali tar-rebbiegħa, it-tul tal-biċċa dritta tal-wajer huwa 100 mm.Għall-ewwel sottomudell, applika s-sottomudell 1 b'tul ta '3mm għal pożizzjoni lonġitudinali ta' 75mm mill-mudell globali.Din is-simulazzjoni użat element eżagonali bi tmien nodi tridimensjonali (3D).Fil-mudell globali u s-sottomudell 1, it-tul minimu tal-ġenb ta 'kull element huwa 0.5 u 0.2 mm, rispettivament.Wara l-analiżi tas-sotto-mudell 1, id-difetti tal-wiċċ huma applikati għas-sotto-mudell 2, u t-tul u l-wisa 'ta' sotto-mudell 2 huwa 3 darbiet it-tul tad-difett tal-wiċċ biex tiġi eliminata l-influwenza tal-kundizzjonijiet tal-konfini tas-sotto-mudell, f' Barra minn hekk, 50% tat-tul u l-wisa 'jintuża bħala l-fond tas-sottomudell.Fis-sottomudell 2, it-tul minimu tal-ġenb ta 'kull element huwa 0.005 mm.Ċerti difetti tal-wiċċ ġew applikati għall-analiżi tal-elementi finiti kif muri fit-Tabella 3.
Fuq il-fig.12 turi d-distribuzzjoni tal-istress fix-xquq tal-wiċċ wara xogħol kiesaħ ta 'coil.Il-mudell ġenerali u s-sottomudell 1 juru kważi l-istess stress ta '1076 u 1079 MPa fl-istess post, li jikkonferma l-korrettezza tal-metodu ta' submodeling.Konċentrazzjonijiet tal-istress lokali jseħħu fit-truf tal-konfini tas-sottomudell.Apparentement, dan huwa dovut għall-kundizzjonijiet tal-konfini tas-sottomudell.Minħabba l-konċentrazzjoni tal-istress, is-sottomudell 2 b'difetti tal-wiċċ applikati juri stress ta '2449 MPa fil-ponta tad-difett waqt ir-rolling kiesaħ.Kif muri fit-Tabella 3, id-difetti tal-wiċċ identifikati mill-metodu tal-wiċċ ta 'rispons ġew applikati fuq ġewwa tar-rebbiegħa.Ir-riżultati tal-analiżi tal-elementi finiti wrew li l-ebda mit-13-il każ ta 'difetti fil-wiċċ ma fallew.
Matul il-proċess ta 'l-istralċ fil-proċessi teknoloġiċi kollha, il-fond tad-difetti tal-wiċċ ġewwa r-rebbiegħa żdied b'0.1-2.62 µm (Fig. 13a), u l-wisa' naqas b'1.8-35.79 µm (Fig. 13b), filwaqt li t-tul żdied b'0.72 –34.47 µm (Fig. 13c).Peress li d-difett trasversali f'forma ta 'V huwa magħluq fil-wisa' bil-liwi matul il-proċess ta 'rolling kiesaħ, huwa deformat f'difett f'forma ta' V b'inklinazzjoni aktar wieqaf mid-difett oriġinali.
Deformazzjoni fil-Fond, Wisa 'u Tul ta' Difetti fil-wiċċ tal-Wajer OT fil-Proċess tal-Manifattura.
Applika difetti tal-wiċċ fuq barra tar-rebbiegħa u tbassar il-probabbiltà ta 'ksur waqt ir-rolling kiesaħ bl-użu tal-Analiżi tal-Elementi Finiti.Taħt il-kundizzjonijiet elenkati fit-Tabella.3, m'hemm l-ebda probabbiltà ta 'qerda ta' difetti fil-wiċċ ta 'barra.Fi kliem ieħor, ma seħħet l-ebda qerda fil-fond tad-difetti tal-wiċċ minn 2.5 sa 40 µm.
Biex jitbassru difetti kritiċi tal-wiċċ, il-ksur esterni waqt ir-rolling kiesaħ ġew investigati billi żiedet il-fond tad-difett minn 40 µm għal 5 µm.Fuq il-fig.14 juri ksur tul difetti tal-wiċċ.Il-ksur iseħħ taħt kundizzjonijiet ta' fond (55 µm), wisa' (2 µm) u tul (733 µm).Il-fond kritiku ta 'difett tal-wiċċ barra mir-rebbiegħa rriżulta li kien 55 μm.
Il-proċess ta ' peening shot irażżan it-tkabbir tax-xquq u jżid il-ħajja tal-għeja billi joħloq stress kompressiv residwu f'ċertu fond mill-wiċċ tar-rebbiegħa;madankollu, jinduċi konċentrazzjoni ta 'tensjoni billi żżid il-ħruxija tal-wiċċ tar-rebbiegħa, u b'hekk tnaqqas ir-reżistenza għall-għeja tar-rebbiegħa.Għalhekk, it-teknoloġija sekondarja ta 'shot peening tintuża biex tipproduċi molol ta' saħħa għolja biex tikkumpensa għat-tnaqqis fil-ħajja tal-għeja kkawżata miż-żieda fil-ħruxija tal-wiċċ ikkawżata minn shot peening.L-isparatura f'żewġ stadji tista 'ttejjeb il-ħruxija tal-wiċċ, l-istress residwu kompressiv massimu, u l-istress residwu kompressiv tal-wiċċ minħabba li t-tieni sparatura titwettaq wara l-ewwel sparatura peening12,13,14.
Fuq il-fig.15 turi mudell analitiku tal-proċess tal-isparatura.Inħoloq mudell elastiku-plastik li fih twaqqgħu 25 shotball fiż-żona lokali fil-mira tal-linja OT għall-isparatura.Fil-mudell ta 'analiżi tal-blast blasting, id-difetti tal-wiċċ tal-wajer OT deformat waqt l-istralċ kiesaħ intużaw bħala difetti inizjali.Tneħħija ta 'stress residwu li jirriżultaw mill-proċess ta' rolling kiesaħ billi ttemprar qabel il-proċess ta 'shot blasting.Intużaw il-proprjetajiet li ġejjin tal-isfera tal-isparatura: densità (ρ): 7800 kg/m3, modulu elastiku (E) - 210 GPa, proporzjon ta 'Poisson (υ): 0.3.Il-koeffiċjent tal-frizzjoni bejn il-ballun u l-materjal huwa ssettjat għal 0.1.Shots b'dijametru ta '0.6 u 0.3 mm ġew ejected bl-istess veloċità ta' 30 m / s matul l-ewwel u t-tieni pass tal-forġa.Wara l-proċess ta 'shot blasting (fost proċessi ta' manifattura oħra murija fil-Figura 13), il-fond, il-wisa 'u t-tul tad-difetti tal-wiċċ fir-rebbiegħa varjaw minn -6.79 sa 0.28 µm, -4.24 sa 1.22 µm, u -2.59 sa 1.69 µm, rispettivament µm.Minħabba d-deformazzjoni tal-plastik tal-projettili ejected perpendikulari mal-wiċċ tal-materjal, il-fond tad-difett jonqos, b'mod partikolari, il-wisa 'tad-difett titnaqqas b'mod sinifikanti.Apparentement, id-difett kien magħluq minħabba deformazzjoni tal-plastik ikkawżata minn shot peening.
Matul il-proċess tat-tiċkien tas-sħana, l-effetti ta 'jinxtorob kiesaħ u ttemprar f'temperatura baxxa jistgħu jaġixxu fuq ir-rebbiegħa tal-valv tal-magna fl-istess ħin.Issettjar kiesaħ jimmassimizza l-livell ta 'tensjoni tar-rebbiegħa billi tikkompressaha għall-ogħla livell possibbli f'temperatura tal-kamra.F'dan il-każ, jekk ir-rebbiegħa tal-valv tal-magna hija mgħobbija 'l fuq mill-qawwa tal-produzzjoni tal-materjal, ir-rebbiegħa tal-valv tal-magna tiddeforma plastikament, u żżid is-saħħa tal-produzzjoni.Wara d-deformazzjoni tal-plastik, ir-rebbiegħa tal-valv titgħawweġ, iżda s-saħħa tal-produzzjoni miżjuda tipprovdi l-elastiċità tar-rebbiegħa tal-valv fit-tħaddim attwali.It-ttemprar b'temperatura baxxa jtejjeb ir-reżistenza tas-sħana u d-deformazzjoni tal-molol tal-valv li joperaw f'temperaturi għoljin2.
Id-difetti tal-wiċċ deformati waqt l-isparatura fl-analiżi FE u l-kamp tal-istress residwu mkejjel b'tagħmir ta 'diffrazzjoni tar-raġġi X (XRD) ġew applikati għas-sottomudell 2 (Fig. 8) biex jiddeduċi l-bidla fid-difetti waqt it-tnaqqis tas-sħana.Ir-rebbiegħa kienet iddisinjata biex topera fil-medda elastika u ġiet ikkompressata mill-għoli ħieles tagħha ta '50.5 mm għall-għoli sod tagħha ta' 21.8 mm u mbagħad titħalla terġa 'lura għall-għoli oriġinali tagħha ta' 50.5 mm bħala kundizzjoni ta 'analiżi.Matul it-tnaqqis tas-sħana, il-ġeometrija tad-difett tinbidel b'mod insinifikanti.Apparentement, l-istress kompressiv residwu ta '800 MPa u 'l fuq, maħluqa minn shot blasting, irażżan id-deformazzjoni tad-difetti tal-wiċċ.Wara li jinxtorob bis-sħana (Fig. 13), il-fond, il-wisa 'u t-tul tad-difetti tal-wiċċ varjaw minn -0.13 sa 0.08 µm, minn -0.75 sa 0 µm, u minn 0.01 sa 2.4 µm, rispettivament.
Fuq il-fig.16 iqabbel deformazzjonijiet ta' difetti f'forma ta' U u V ta' l-istess fond (40 µm), wisa' (22 µm) u tul (600 µm).Il-bidla fil-wisa 'ta' difetti f'forma ta 'U u V hija akbar mill-bidla fit-tul, li hija kkawżata mill-għeluq fid-direzzjoni tal-wisa' matul il-proċess tal-irrumblar kiesaħ u l-isparatura.Meta mqabbel ma 'difetti f'forma ta' U, difetti f'forma ta 'V iffurmati f'fond relattivament akbar u b'għoljiet aktar wieqfa, li jissuġġerixxu li jista' jittieħed approċċ konservattiv meta jiġu applikati difetti f'forma ta 'V.
Din it-taqsima tiddiskuti d-deformazzjoni tad-difett inizjali fil-linja OT għal kull proċess ta 'manifattura tar-rebbiegħa tal-valv.Id-difett inizjali tal-wajer OT huwa applikat fuq ġewwa tar-rebbiegħa tal-valv fejn il-falliment huwa mistenni minħabba l-istress għoli waqt it-tħaddim tar-rebbiegħa.Id-difetti trasversali tal-wiċċ f'forma ta 'V tal-wajers OT żdiedu kemmxejn fil-fond u fit-tul u naqsu drastikament fil-wisa' minħabba liwi waqt l-istralċ kiesaħ.L-għeluq fid-direzzjoni tal-wisa 'jseħħ waqt it-tisparar bi ftit jew l-ebda deformazzjoni ta' difett notevoli matul l-issettjar tas-sħana finali.Fil-proċess ta 'rolling kiesaħ u shot peening, hemm deformazzjoni kbira fid-direzzjoni tal-wisa' minħabba deformazzjoni tal-plastik.Id-difett f'forma ta 'V ġewwa r-rebbiegħa tal-valv jiġi ttrasformat f'difett f'forma ta' T minħabba l-għeluq tal-wisa 'tul il-proċess ta' rolling kiesaħ.