310 zanglamas po'latdan yasalgan rulonli trubaning kimyoviy komponenti, yog 'bilan qotib qolgan po'lat simdagi sirt nuqsonlarining avtomobil dvigatellaridagi valf buloqlarining charchash muddatiga ta'siri

Nature.com saytiga tashrif buyurganingiz uchun tashakkur.Siz cheklangan CSS-ni qo'llab-quvvatlaydigan brauzer versiyasidan foydalanmoqdasiz.Eng yaxshi tajriba uchun yangilangan brauzerdan foydalanishni tavsiya qilamiz (yoki Internet Explorer-da Moslik rejimini o'chirib qo'ying).Bundan tashqari, doimiy qo'llab-quvvatlashni ta'minlash uchun biz saytni uslublar va JavaScriptlarsiz ko'rsatamiz.
Har bir slaydda uchta maqolani ko'rsatadigan slayderlar.Slaydlar boʻylab harakatlanish uchun “Orqaga” va “Keyingi” tugmalaridan yoki har bir slayd boʻylab harakatlanish uchun oxiridagi slaydni boshqarish tugmalaridan foydalaning.

Zanglamaydigan po'latdan yasalgan 310 o'ralgan quvurlar / o'ralgan quvurlarKimyoviy tarkibiva tarkibi

Quyidagi jadvalda 310S zanglamaydigan po'latning kimyoviy tarkibi ko'rsatilgan.

10 * 1 mm 9,25 * 1,24 mm 310 Zanglamaydigan po'latdan yasalgan kapillyar o'ralgan quvur yetkazib beruvchilar

Jismoniy xususiyatlar

310S rusumli zanglamaydigan po'latning jismoniy xususiyatlari quyidagi jadvalda ko'rsatilgan.

Mexanik xususiyatlar

Quyidagi jadvalda 310S zanglamaydigan po'latning mexanik xususiyatlari ko'rsatilgan.

Issiqlik xususiyatlari

310S rusumli zanglamaydigan po'latning issiqlik xususiyatlari quyidagi jadvalda keltirilgan.

Boshqa belgilar

310S zanglamaydigan po'latga teng keladigan boshqa belgilar quyidagi jadvalda keltirilgan.

Ushbu tadqiqotning maqsadi diametri 2,5 mm bo'lgan kritik nuqsonli chuqurligi 2300 MPa (OT sim) moy bilan qotib qolgan simga mikrodefektlarni qo'llashda avtomobil dvigatelining valf prujinasining charchash muddatini baholashdan iborat.Birinchidan, valf prujinasini ishlab chiqarishda OT simining sirt nuqsonlarining deformatsiyasi subsimulyatsiya usullari yordamida chekli elementlar tahlili bilan olingan va tayyor prujinaning qoldiq kuchlanishi o'lchangan va bahor kuchlanishini tahlil qilish modeliga tatbiq etilgan.Ikkinchidan, valf kamonining kuchini tahlil qiling, qoldiq kuchlanishni tekshiring va qo'llaniladigan kuchlanish darajasini sirt kamchiliklari bilan solishtiring.Uchinchidan, mikrodefektlarning prujinaning charchoq muddatiga ta'siri, OT simining aylanishida egiluvchan charchoq sinovidan olingan SN egri chiziqlariga prujinaning mustahkamligi tahlili natijasida olingan sirt nuqsonlariga kuchlanishni qo'llash orqali baholandi.40 mkm bo'lgan nuqson chuqurligi charchoq muddatini buzmasdan sirt nuqsonlarini boshqarish uchun joriy standartdir.
Avtomobil sanoati avtomobillarning yoqilg'i samaradorligini oshirish uchun engil avtomobil qismlariga kuchli talabga ega.Shunday qilib, so'nggi yillarda ilg'or yuqori quvvatli po'latdan (AHSS) foydalanish ortib bormoqda.Avtomobil dvigatelining supap kamonlari, asosan, issiqlikka chidamli, aşınmaya bardoshli va cho'kmaydigan yog 'qattiqlashtirilgan po'lat simlardan (OT simlari) iborat.
Hozirgi vaqtda qo‘llanilayotgan OT simlari o‘zining yuqori cho‘zilish kuchi (1900–2100 MPa) tufayli dvigatel klapan prujinalari hajmini va massasini kamaytirish, atrofdagi qismlar bilan ishqalanishni kamaytirish hisobiga yoqilg‘i samaradorligini oshirish imkonini beradi1.Ushbu afzalliklarga ko'ra, yuqori kuchlanishli simli simdan foydalanish tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda va 2300MPa sinfidagi ultra yuqori quvvatli simli sim birin-ketin paydo bo'ladi.Avtomobil dvigatellaridagi valf kamonlari uzoq xizmat muddatini talab qiladi, chunki ular yuqori tsiklik yuk ostida ishlaydi.Ushbu talabni qondirish uchun ishlab chiqaruvchilar, odatda, valf kamonlarini loyihalashda 5,5 × 107 tsikldan ko'proq charchoq muddatini hisobga oladilar va charchoqning ishlash muddatini yaxshilash uchun tortishish va issiqlik qisqarishi jarayonlari orqali valf kamon yuzasiga qoldiq kuchlanishni qo'llaydilar2.
Oddiy ish sharoitida transport vositalarida spiral buloqlarning charchash muddati bo'yicha bir nechta tadqiqotlar o'tkazildi.Gzal va boshqalar.Statik yuk ostida kichik spiral burchakli elliptik spiral buloqlarning analitik, eksperimental va chekli element (FE) tahlillari keltirilgan.Ushbu tadqiqot maksimal kesish kuchlanishining o'zaro nisbati va qattiqlik indeksining joylashuvi uchun aniq va oddiy ifodani taqdim etadi, shuningdek, amaliy dizayndagi muhim parametr bo'lgan maksimal kesish stressi haqida analitik tushuncha beradi3.Pastorcic va boshqalar.Ishlamay qolgandan so'ng xususiy avtomashinadan olib tashlangan spiral buloqning yo'q qilinishi va charchashini tahlil qilish natijalari tasvirlangan.Eksperimental usullardan foydalangan holda, singan prujina tekshirildi va natijalar bu korroziyadan charchashning buzilishiga misol ekanligini ko'rsatadi4.teshik va boshqalar. Avtomobil spiral buloqlarining charchoq muddatini baholash uchun bir nechta chiziqli regressiyali bahor hayot modellari ishlab chiqilgan.Putra va boshqalar.Yo'l sirtining notekisligi tufayli avtomobilning spiral prujinasining xizmat qilish muddati aniqlanadi.Biroq, ishlab chiqarish jarayonida yuzaga keladigan sirt nuqsonlari avtomobil lasan kamonlarining ishlash muddatiga qanday ta'sir qilishiga oid juda kam tadqiqotlar o'tkazildi.
Ishlab chiqarish jarayonida yuzaga keladigan sirt nuqsonlari vana kamonlarida mahalliy stress kontsentratsiyasiga olib kelishi mumkin, bu ularning charchash muddatini sezilarli darajada kamaytiradi.Vana prujinalarining sirt nuqsonlari turli omillar, masalan, ishlatiladigan xom ashyoning sirt nuqsonlari, asboblardagi nuqsonlar, sovuq prokat paytida qo'pol ishlov berish kabilar tufayli yuzaga keladi7.Xom ashyoning sirt nuqsonlari issiq prokat va ko'p o'tishli chizish tufayli tik V shaklida bo'lsa, shakllantirish asbobi va ehtiyotsizlik bilan ishlov berish natijasida yuzaga keladigan nuqsonlar yumshoq qiyaliklar bilan U shaklida bo'ladi8,9,10,11.V shaklidagi nuqsonlar U shaklidagi nuqsonlarga qaraganda yuqori stress konsentratsiyasini keltirib chiqaradi, shuning uchun odatda boshlang'ich materialga nuqsonlarni boshqarishning qat'iy mezonlari qo'llaniladi.
OT simlari uchun sirt nuqsonlarini boshqarishning joriy standartlari ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561 va KS D 3580 ni o'z ichiga oladi. DIN EN 10270-2 sim diametrlaridagi sirt nuqsonining chuqurligini 05–05 deb belgilaydi. 10 mm sim diametrining 0,5-1% dan kam.Bundan tashqari, JIS G 3561 va KS D 3580 diametri 0,5-8 mm bo'lgan simli novda sirt nuqsonlarining chuqurligi sim diametrining 0,5% dan kam bo'lishini talab qiladi.ASTM A877 / A877M-10 da ishlab chiqaruvchi va xaridor sirt nuqsonlarining ruxsat etilgan chuqurligi to'g'risida kelishib olishlari kerak.Sim yuzasida nuqson chuqurligini o'lchash uchun sim odatda xlorid kislota bilan ishlanadi, so'ngra mikrometr yordamida nuqson chuqurligi o'lchanadi.Biroq, bu usul faqat ma'lum joylarda nuqsonlarni o'lchashi mumkin va yakuniy mahsulotning butun yuzasida emas.Shuning uchun, ishlab chiqaruvchilar doimiy ishlab chiqarilgan simda sirt nuqsonlarini o'lchash uchun simni chizish jarayonida girdob oqimi sinovidan foydalanadilar;bu testlar 40 mikrongacha bo'lgan sirt nuqsonlarining chuqurligini o'lchashi mumkin.Rivojlanayotgan 2300MPa gradusli po'lat sim, mavjud 1900-2200MPa po'lat simga qaraganda yuqori kuchlanish kuchiga va pastroq cho'zishga ega, shuning uchun valf kamonining charchoq muddati sirt nuqsonlariga juda sezgir deb hisoblanadi.Shuning uchun 1900-2200 MPa po'lat simli po'lat simli 2300 MPa po'lat sim uchun sirt nuqsonlari chuqurligini nazorat qilish uchun mavjud standartlarni qo'llash xavfsizligini tekshirish kerak.
Ushbu tadqiqotning maqsadi 2300 MPa gradusli OT simiga (diametri: 2,5 mm) girdap oqimi sinovi bilan o'lchanadigan minimal nuqson chuqurligi (diametri: 2,5 mm) qo'llanilganda avtomobil dvigateli vana prujinasining charchash muddatini baholashdan iborat: kritik nuqson chuqurlik.Ushbu tadqiqotning hissasi va metodologiyasi quyidagilardan iborat.
OT simidagi dastlabki nuqson sifatida sim o'qiga nisbatan ko'ndalang yo'nalishda charchoq muddatiga jiddiy ta'sir ko'rsatadigan V shaklidagi nuqson ishlatilgan.Uning chuqurligi (h), kengligi (w) va uzunligi (l) ta'sirini ko'rish uchun sirt nuqsonining o'lchamlari (a) va uzunligi (b) nisbatini ko'rib chiqing.Yuzaki nuqsonlar bahor ichida paydo bo'ladi, bu erda birinchi navbatda buzilish sodir bo'ladi.
Sovuq o'rashda OT simidagi dastlabki nuqsonlarning deformatsiyasini bashorat qilish uchun OT simiga nisbatan nuqsonlar juda kichik bo'lganligi sababli tahlil vaqti va sirt nuqsonlarining o'lchamini hisobga olgan sub-simulyatsiya usuli qo'llanildi.global model.
Ikki bosqichli o'q bilan ishlov berishdan keyin bahorda qoldiq bosim kuchlanishlari chekli elementlar usuli bilan hisoblab chiqildi, natijalar analitik modelni tasdiqlash uchun o'q bilan ishlov berishdan keyingi o'lchovlar bilan taqqoslandi.Bundan tashqari, barcha ishlab chiqarish jarayonlaridagi valf kamonlarida qoldiq stresslar o'lchandi va bahor kuchini tahlil qilish uchun qo'llanildi.
Sirt nuqsonlaridagi kuchlanishlar prujinaning mustahkamligini tahlil qilish orqali, sovuq prokat paytida nuqsonning deformatsiyasini va tayyor bahorda qoldiq siqilish kuchlanishini hisobga olgan holda taxmin qilinadi.
Aylanadigan egilish charchoq sinovi vana bahori bilan bir xil materialdan tayyorlangan OT simi yordamida amalga oshirildi.Tayyorlangan valf kamonlarining qoldiq kuchlanishi va sirt pürüzlülüğü xususiyatlarini OT liniyalari bilan bog'lash uchun SN egri chiziqlari ikki bosqichli tortishish va buralishni dastlabki ishlov berish jarayonlari sifatida qo'llaganidan so'ng aylanadigan egilish charchoq sinovlari orqali olingan.
Bahor kuchini tahlil qilish natijalari Gudman tenglamasi va SN egri chizig'iga valf bahorining charchoq muddatini taxmin qilish uchun qo'llaniladi va sirt nuqsoni chuqurligining charchoq muddatiga ta'siri ham baholanadi.
Ushbu tadqiqotda avtomobil dvigateli vana kamonining charchoq muddatini baholash uchun diametri 2,5 mm bo'lgan 2300 MPa OT sinf simi ishlatilgan.Birinchidan, uning egiluvchan sinishi modelini olish uchun simning kuchlanish sinovi o'tkazildi.
OT simining mexanik xususiyatlari sovuq o'rash jarayoni va bahor kuchini chekli elementlar tahlilidan oldin kuchlanish sinovlaridan olingan.Materialning kuchlanish-deformatsiya egri chizig'i rasmda ko'rsatilganidek, 0,001 s-1 deformatsiya tezligida valentlik sinovlari natijalari yordamida aniqlandi.1. SWONB-V simidan foydalaniladi va uning oqish kuchi, tortishish kuchi, elastik moduli va Puasson nisbati mos ravishda 2001,2MPa, 2316MPa, 206GPa va 0,3 ni tashkil qiladi.Stressning oqim kuchlanishiga bog'liqligi quyidagicha olinadi:
Guruch.2 egiluvchan sinish jarayonini ko'rsatadi.Deformatsiya jarayonida material elastoplastik deformatsiyaga uchraydi va materialdagi kuchlanish kuchlanish kuchiga yetganda material torayadi.Keyinchalik, material ichidagi bo'shliqlarning yaratilishi, o'sishi va birlashishi materialning yo'q qilinishiga olib keladi.
Egiluvchan sinish modeli stress ta'sirini hisobga oladigan stress bilan o'zgartirilgan kritik deformatsiya modelidan foydalanadi va bo'yinbog'dan keyingi sinish zararni to'plash usulidan foydalanadi.Bu erda zararning boshlanishi deformatsiya, kuchlanish uch eksenliligi va kuchlanish tezligi funktsiyasi sifatida ifodalanadi.Stressning uch eksenliligi materialning deformatsiyasidan bo'yinning shakllanishigacha bo'lgan gidrostatik kuchlanishni samarali kuchlanishga bo'lish natijasida olingan o'rtacha qiymat sifatida aniqlanadi.Zararni to'plash usulida zarar qiymati 1 ga yetganda halokat sodir bo'ladi va zarar qiymati 1 ga erishish uchun zarur bo'lgan energiya halokat energiyasi (Gf) sifatida aniqlanadi.Sinish energiyasi materialning bo'yinbog'dan sinish vaqtigacha bo'lgan haqiqiy kuchlanish-siljish egri chizig'ining mintaqasiga mos keladi.
An'anaviy po'latlar holatida, kuchlanish holatiga qarab, egiluvchan sinish, kesish sinishi yoki aralash rejimdagi sinish 3-rasmda ko'rsatilganidek, egiluvchanlik va kesish sinishi tufayli yuzaga keladi. Sinish deformatsiyasi va kuchlanish uch eksenliligi sinish shakli.
Plastmassaning buzilishi 1/3 dan ortiq (I zona) kuchlanish uch eksenliligiga to'g'ri keladigan hududda sodir bo'ladi va sinish deformatsiyasi va kuchlanish uch o'qliligini sirt nuqsonlari va tirqishlari bo'lgan namunalardagi tortishish sinovlaridan chiqarish mumkin.0 ~ 1/3 (II zona) kuchlanish triaksialligiga mos keladigan sohada egiluvchan sinish va kesishning buzilishi kombinatsiyasi sodir bo'ladi (ya'ni buralish sinovi orqali. -1/3 dan 0 gacha kuchlanish uch eksenliligiga mos keladigan sohada. (III), siqilish natijasida yuzaga kelgan kesishish buzilishi, sinish deformatsiyasi va kuchlanish uch eksenliligini buzish sinovi orqali olish mumkin.
Dvigatel klapan kamonlarini ishlab chiqarishda qo'llaniladigan OT simlari uchun ishlab chiqarish jarayonida va qo'llash sharoitlarida turli xil yuklash sharoitlari tufayli yuzaga keladigan yoriqlarni hisobga olish kerak.Shuning uchun, buzilish deformatsiyalari mezonini qo'llash uchun kuchlanish va buralish sinovlari o'tkazildi, kuchlanish uch eksenliligining har bir kuchlanish rejimiga ta'siri ko'rib chiqildi va kuchlanish uch eksenli o'zgarishini miqdoriy aniqlash uchun katta shtammlarda elastoplastik chekli elementlar tahlili o'tkazildi.Siqish rejimi namunani qayta ishlashning cheklanganligi sababli hisobga olinmadi, ya'ni OT simining diametri atigi 2,5 mm.1-jadvalda chekli elementlar tahlili yordamida olingan kuchlanish va buralish, shuningdek, kuchlanish uch eksenliligi va sinish deformatsiyasi uchun sinov shartlari keltirilgan.
An'anaviy uch eksenli po'latlarning kuchlanish ostida sinish deformatsiyasini quyidagi tenglama yordamida taxmin qilish mumkin.
Bu erda C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) toza kesish (ķ = 0) va C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0}} }^{pl}\) Bir o‘qli taranglik (ē = ē0 = 1/3).
Har bir kuchlanish rejimi uchun tendentsiya chiziqlari tenglamada C1 va C2 ​​sinish deformatsiyasi qiymatlarini qo'llash orqali olinadi.(2);C1 va C2 ​​sirt nuqsonlari bo'lmagan namunalarda valentlik va buralish sinovlaridan olinadi.4-rasmda sinovlardan olingan kuchlanish uch eksenliligi va sinish deformatsiyasi va tenglama bilan bashorat qilingan tendentsiya chiziqlari ko'rsatilgan.(2) Sinovdan olingan tendentsiya chizig'i va kuchlanish uch eksenliligi va sinish kuchlanishi o'rtasidagi bog'liqlik shunga o'xshash tendentsiyani ko'rsatadi.Egiluvchan sinish mezoni sifatida tendentsiya chiziqlarini qo'llash natijasida olingan har bir kuchlanish rejimi uchun sinish kuchlanishi va kuchlanish triaksialligi ishlatilgan.
Sindirish energiyasi bo'yinbog'dan keyin sinish vaqtini aniqlash uchun moddiy xususiyat sifatida ishlatiladi va uni valentlik sinovlaridan olish mumkin.Sinish energiyasi material yuzasida yoriqlar mavjudligi yoki yo'qligiga bog'liq, chunki sinish vaqti mahalliy stresslarning kontsentratsiyasiga bog'liq.5a-c-rasmlarda sirt nuqsonlari bo'lmagan namunalar va R0,4 yoki R0,8 tirqishli namunalar valentlik sinovlari va chekli elementlar tahlili bo'yicha sinish energiyalari ko'rsatilgan.Sinish energiyasi bo'yinbog'dan sinish vaqtigacha bo'lgan haqiqiy kuchlanish-o'zgarish egri chizig'ining maydoniga to'g'ri keladi.
Yupqa sirt nuqsonlari bo'lgan OT simining sinish energiyasi 5d-rasmda ko'rsatilganidek, nuqson chuqurligi 40 mkm dan ortiq bo'lgan OT simida valentlik sinovlarini o'tkazish orqali taxmin qilingan.Kesish sinovlarida nuqsonlari bo'lgan o'nta namuna ishlatilgan va o'rtacha sinish energiyasi 29,12 mJ / mm2 deb baholangan.
Standartlashtirilgan sirt nuqsoni, avtomobil klapan prujinalarini ishlab chiqarishda ishlatiladigan OT simining sirt nuqsoni geometriyasidan qat'i nazar, nuqson chuqurligining valf prujina simining diametriga nisbati sifatida aniqlanadi.OT simlarining nuqsonlari yo'nalishi, geometriyasi va uzunligi bo'yicha tasniflanishi mumkin.Bir xil nuqson chuqurligida ham, buloqdagi sirt nuqsoniga ta'sir qiluvchi kuchlanish darajasi nuqsonning geometriyasi va yo'nalishiga qarab o'zgaradi, shuning uchun nuqsonning geometriyasi va yo'nalishi charchoq kuchiga ta'sir qilishi mumkin.Shuning uchun, sirt nuqsonlarini boshqarish uchun qat'iy mezonlarni qo'llash uchun bahorning charchoq muddatiga eng katta ta'sir ko'rsatadigan nuqsonlarning geometriyasi va yo'nalishini hisobga olish kerak.OT simining nozik don tuzilishi tufayli uning charchoq muddati tirqishga juda sezgir.Shuning uchun nuqsonning geometriyasi va yo'nalishi bo'yicha eng yuqori kuchlanish kontsentratsiyasini ko'rsatadigan nuqson, chekli elementlar tahlili yordamida dastlabki nuqson sifatida o'rnatilishi kerak.Shaklda.6-rasmda ushbu tadqiqotda ishlatiladigan ultra yuqori quvvatli 2300 MPa sinfidagi avtomobil klapanlari kamonlari ko'rsatilgan.
OT simining sirt nuqsonlari prujina o'qiga ko'ra ichki nuqsonlarga va tashqi nuqsonlarga bo'linadi.Sovuq haddeleme paytida egilish tufayli, prujinaning ichki va tashqi tomonida mos ravishda siqish kuchlanishi va kuchlanish kuchlanishi ta'sir qiladi.Sovuq haddeleme paytida kuchlanish kuchlanishlari tufayli tashqi tomondan paydo bo'ladigan sirt nuqsonlari tufayli sinish bo'lishi mumkin.
Amalda, bahor davriy siqilish va gevşemeye duchor bo'ladi.Prujinani siqish paytida po'lat sim buraladi va kuchlanishlar konsentratsiyasi tufayli prujinaning ichidagi siljish kuchlanishi atrofdagi siljish kuchlanishidan yuqori bo'ladi7.Shuning uchun, bahor ichida sirt nuqsonlari mavjud bo'lsa, bahorning buzilishi ehtimoli eng katta.Shunday qilib, bahorning tashqi tomoni (bahorni ishlab chiqarishda nosozlik kutilgan joy) va ichki tomoni (haqiqiy qo'llashda stress eng katta bo'lgan) sirt nuqsonlari joylari sifatida o'rnatiladi.
OT chiziqlarining sirt nuqsoni geometriyasi U-shakli, V-shakli, Y-shakli va T-shakliga boʻlinadi.Y tipi va T tipi asosan xom ashyoning sirt nuqsonlarida mavjud bo'lib, U tipidagi va V tipidagi nuqsonlar sovuq prokat jarayonida asboblarni ehtiyotsizlik bilan ishlatish natijasida yuzaga keladi.Xom ashyoning sirt nuqsonlari geometriyasiga kelsak, issiq prokat paytida bir xil bo'lmagan plastik deformatsiyadan kelib chiqadigan U shaklidagi nuqsonlar ko'p o'tishli cho'zishda V shaklidagi, Y shaklidagi va T shaklidagi tikuv nuqsonlariga deformatsiyalanadi8, 10.
Bundan tashqari, V-shaklidagi, Y-shaklidagi va T-shaklidagi nuqsonlar sirtdagi tirqishning tik moyilligi bilan prujinaning ishlashi paytida yuqori kuchlanish kontsentratsiyasiga duchor bo'ladi.Valf kamonlari sovuq haddeleme paytida egilib, ish paytida burishadi.V-shaklidagi va Y-shaklidagi nuqsonlarning stress kontsentratsiyasi yuqori bo'lgan stress kontsentratsiyasi chekli elementlar tahlili, ABAQUS - tijoriy chekli elementlarni tahlil qilish dasturi yordamida taqqoslandi.Stress-deformatsiya munosabatlari 1-rasm va 1- tenglamada ko'rsatilgan. (1) Ushbu simulyatsiya ikki o'lchovli (2D) to'rtburchaklar to'rt tugunli elementdan foydalanadi va elementning minimal yon uzunligi 0,01 mm.Analitik model uchun diametri 2,5 mm va uzunligi 7,5 mm bo'lgan simning 2D modeliga chuqurligi 0,5 mm va nuqsonning eğimi 2 ° bo'lgan V shaklidagi va Y shaklidagi nuqsonlar qo'llanildi.
Shaklda.7a har bir simning har ikki uchiga 1500 Nmm egilish momenti qo'llanilganda, har bir nuqsonning uchida bükme kuchlanish kontsentratsiyasini ko'rsatadi.Tahlil natijalari shuni ko'rsatadiki, 1038,7 va 1025,8 MPa maksimal kuchlanishlar mos ravishda V shaklidagi va Y shaklidagi nuqsonlarning tepalarida sodir bo'ladi.Shaklda.7b burilish natijasida yuzaga kelgan har bir nuqsonning yuqori qismidagi stress kontsentratsiyasini ko'rsatadi.Chap tomon cheklanganda va o'ng tomonga 1500 N∙mm moment qo'llanilganda, V shaklidagi va Y shaklidagi nuqsonlarning uchlarida bir xil maksimal 1099 MPa kuchlanish paydo bo'ladi.Bu natijalar shuni ko'rsatadiki, V tipidagi nuqsonlar nuqsonning chuqurligi va qiyaligi bir xil bo'lsa, Y tipidagi nuqsonlarga qaraganda yuqori egilish kuchlanishini namoyon qiladi, lekin ular bir xil burilish kuchlanishini boshdan kechiradilar.Shuning uchun, nuqsonning chuqurligi va qiyaligi bir xil bo'lgan V shaklidagi va Y shaklidagi sirt nuqsonlari kuchlanish kontsentratsiyasidan kelib chiqqan yuqori maksimal kuchlanish bilan V shaklidagilarga normallashtirilishi mumkin.V tipidagi nuqsonlarning kattaligi nisbati V tipidagi va T tipidagi nuqsonlarning chuqurligi (h) va kengligi (w) yordamida a = w / h sifatida aniqlanadi;shunday qilib, T tipidagi nuqson (a ≈ 0) o'rniga, geometriya V tipidagi nuqsonning geometrik tuzilishi bilan aniqlanishi mumkin.Shuning uchun Y tipidagi va T tipidagi nuqsonlarni V tipidagi nuqsonlar bilan normallashtirish mumkin.Chuqurlik (h) va uzunlik (l) dan foydalanib, uzunlik nisbati aks holda b = l / h sifatida aniqlanadi.
811-rasmda ko'rsatilganidek, OT simlarining sirt nuqsonlari yo'nalishlari 811-rasmda ko'rsatilganidek, bo'ylama, ko'ndalang va qiya yo'nalishlarga bo'linadi. usuli.
Shaklda.9a dvigatel klapanining kamon kuchlanishini tahlil qilish modelini ko'rsatadi.Tahlil sharti sifatida prujina 50,5 mm erkin balandlikdan 21,8 mm qattiq balandlikgacha siqildi, 9b-rasmda ko'rsatilganidek, bahor ichida 1086 MPa maksimal kuchlanish hosil bo'ldi.Haqiqiy vosita vana kamonlarining ishdan chiqishi asosan bahorda sodir bo'lganligi sababli, ichki sirt nuqsonlari mavjudligi bahorning charchoq muddatiga jiddiy ta'sir qilishi kutilmoqda.Shuning uchun, bo'ylama, ko'ndalang va qiya yo'nalishdagi sirt nuqsonlari pastki modellashtirish usullaridan foydalangan holda dvigatel klapan kamonlarining ichki qismiga qo'llaniladi.2-jadvalda sirt nuqsonlarining o'lchamlari va maksimal bahor siqilishida nuqsonning har bir yo'nalishidagi maksimal kuchlanish ko'rsatilgan.Eng yuqori kuchlanishlar ko'ndalang yo'nalishda kuzatildi va bo'ylama va qiya yo'nalishdagi kuchlanishlarning ko'ndalang yo'nalishga nisbati 0,934-0,996 deb baholandi.Stress nisbati ushbu qiymatni maksimal ko'ndalang kuchlanishga bo'lish orqali aniqlanishi mumkin.Bahordagi maksimal kuchlanish 9-rasmda ko'rsatilganidek, har bir sirt nuqsonining yuqori qismida sodir bo'ladi.Uzunlamasına, ko'ndalang va qiya yo'nalishlarda kuzatilgan kuchlanish qiymatlari mos ravishda 2045, 2085 va 2049 MPa ni tashkil qiladi.Ushbu tahlillar natijalari shuni ko'rsatadiki, ko'ndalang sirt nuqsonlari vosita vana kamonlarining charchoq muddatiga eng to'g'ridan-to'g'ri ta'sir qiladi.
Dvigatel klapan prujinasining charchash muddatiga eng bevosita ta'sir ko'rsatadigan V shaklidagi nuqson OT simining dastlabki nuqsoni sifatida tanlangan va nuqson yo'nalishi sifatida ko'ndalang yo'nalish tanlangan.Bu nuqson nafaqat tashqarida, ishlab chiqarish jarayonida dvigatel klapanining bahori singan joyda, balki ish paytida stress kontsentratsiyasi tufayli eng katta stress paydo bo'ladigan ichkarida ham sodir bo'ladi.Maksimal nuqson chuqurligi 40 mkm ga o'rnatiladi, uni girdab oqimining kamchiliklarini aniqlash orqali aniqlash mumkin, minimal chuqurlik esa 2,5 mm sim diametrining 0,1% ga to'g'ri keladigan chuqurlikka o'rnatiladi.Shuning uchun nuqsonning chuqurligi 2,5 dan 40 mkm gacha.O'zgaruvchilar sifatida 0,1 ~ 1 uzunlik nisbati va 5 ~ 15 uzunlik nisbati bo'lgan nuqsonlarning chuqurligi, uzunligi va kengligi ishlatilgan va ularning bahorning charchoq kuchiga ta'siri baholangan.3-jadvalda javob yuzasi metodologiyasi yordamida aniqlangan analitik shartlar keltirilgan.
Avtomobil dvigatelining supap kamonlari OT simini sovuq o'rash, temperlash, portlatish va issiqlikni sozlash yo'li bilan ishlab chiqariladi.Dvigatel klapan kamonlarining charchash muddatiga OT simlaridagi dastlabki sirt nuqsonlarining ta'sirini baholash uchun bahorni ishlab chiqarish jarayonida sirt nuqsonlarining o'zgarishini hisobga olish kerak.Shuning uchun bu bo'limda har bir prujinani ishlab chiqarishda OT simi yuzasi nuqsonlarining deformatsiyasini taxmin qilish uchun chekli elementlar tahlili qo'llaniladi.
Shaklda.10 sovuq o'rash jarayonini ko'rsatadi.Ushbu jarayon davomida OT simi besleme tsilindrni orqali sim yo'riqnomasiga kiritiladi.Tel yo'riqnomasi shakllantirish jarayonida egilishni oldini olish uchun simni oziqlantiradi va qo'llab-quvvatlaydi.Tel yo'riqnomasidan o'tadigan sim birinchi va ikkinchi novda tomonidan egilib, kerakli ichki diametrga ega bo'lgan lasan kamon hosil qiladi.Bahor qadami bir inqilobdan keyin pog'onali asbobni harakatlantirish orqali ishlab chiqariladi.
Shaklda.11a da sovuq haddeleme paytida sirt nuqsonlari geometriyasining o'zgarishini baholash uchun ishlatiladigan chekli elementlar modeli ko'rsatilgan.Telni shakllantirish, asosan, o'rash pimi bilan yakunlanadi.Tel yuzasidagi oksid qatlami moylash vazifasini bajarganligi sababli, besleme rolikining ishqalanish ta'siri ahamiyatsiz.Shuning uchun, hisoblash modelida oziqlantiruvchi rulo va sim yo'riqnomasi vtulka sifatida soddalashtirilgan.OT simi va shakllantirish asbobi orasidagi ishqalanish koeffitsienti 0,05 ga o'rnatildi.2D qattiq tananing tekisligi va fiksaj shartlari chiziqning chap uchiga qo'llaniladi, shuning uchun u X yo'nalishi bo'yicha besleme rulosi bilan bir xil tezlikda (0,6 m / s) oziqlanishi mumkin.Shaklda.11b simlarga kichik nuqsonlarni qo'llash uchun ishlatiladigan sub-simulyatsiya usulini ko'rsatadi.Sirt nuqsonlarining o'lchamini hisobga olish uchun pastki model 20 mkm va undan ortiq chuqurlikdagi sirt nuqsonlari uchun ikki marta va chuqurligi 20 mkm dan kam bo'lgan sirt nuqsonlari uchun uch marta qo'llaniladi.Yuzaki nuqsonlar teng qadamlar bilan hosil qilingan joylarga qo'llaniladi.Bahorning umumiy modelida simning tekis bo'lagi uzunligi 100 mm.Birinchi submodel uchun uzunligi 3 mm bo'lgan 1 submodelni global modeldan 75 mm uzunlamasına holatga qo'llang.Ushbu simulyatsiya uch o'lchovli (3D) olti burchakli sakkiz tugunli elementdan foydalangan.Global modelda va 1-submodelda har bir elementning minimal yon uzunligi mos ravishda 0,5 va 0,2 mm.1-kichik modelni tahlil qilgandan so'ng, sirt nuqsonlari 2-kichik modelga qo'llaniladi va pastki model chegara shartlarining ta'sirini bartaraf etish uchun 2-chi modelning uzunligi va kengligi sirt nuqsonining uzunligidan 3 baravar ko'pdir. qo'shimcha ravishda, pastki modelning chuqurligi sifatida uzunlik va kenglikning 50% ishlatiladi.2-kichik modelda har bir elementning minimal yon uzunligi 0,005 mm.3-jadvalda ko'rsatilganidek, sonli elementlar tahliliga ma'lum sirt kamchiliklari qo'llanilgan.
Shaklda.12-rasmda rulonni sovuq ishlov berishdan keyin sirt yoriqlarida kuchlanishning taqsimlanishi ko'rsatilgan.Umumiy model va submodel 1 deyarli bir xil joyda 1076 va 1079 MPa kuchlanishlarini ko'rsatadi, bu submodeling usulining to'g'riligini tasdiqlaydi.Mahalliy stress kontsentratsiyasi submodelning chegara qirralarida paydo bo'ladi.Ko'rinib turibdiki, bu submodelning chegara shartlariga bog'liq.Stress kontsentratsiyasi tufayli, qo'llaniladigan sirt nuqsonlari bo'lgan 2-chi kichik model sovuq haddeleme paytida nuqsonning uchida 2449 MPa kuchlanishni ko'rsatadi.3-jadvalda ko'rsatilganidek, javob yuzasi usuli bilan aniqlangan sirt nuqsonlari bahorning ichki qismiga qo'llanilgan.Cheklangan elementlar tahlili natijalari shuni ko'rsatdiki, sirt nuqsonlarining 13 ta holatidan hech biri muvaffaqiyatsizlikka uchramagan.
Barcha texnologik jarayonlarda o'rash jarayonida prujinaning ichidagi sirt nuqsonlarining chuqurligi 0,1-2,62 mkm ga oshdi (13a-rasm), kengligi esa 1,8-35,79 mkm ga kamaydi (13b-rasm), uzunligi esa 0,72 ga oshdi. –34,47 mkm (13c-rasm).Ko'ndalang V shaklidagi nuqson sovuq prokat jarayonida egilish yo'li bilan eni yopilganligi sababli, u dastlabki nuqsondan ko'ra tikroq qiyalik bilan V shaklidagi nuqsonga aylanadi.
Ishlab chiqarish jarayonida OT simi yuzasidagi nuqsonlarning chuqurligi, kengligi va uzunligidagi deformatsiya.
Buloqning tashqi tomoniga sirt nuqsonlarini qo'llang va Sonli elementlar tahlili yordamida sovuq haddeleme paytida sinish ehtimolini taxmin qiling.Jadvalda keltirilgan shartlar asosida.3, tashqi yuzadagi nuqsonlarni yo'q qilish ehtimoli yo'q.Boshqacha qilib aytganda, 2,5 dan 40 mkm gacha bo'lgan sirt nuqsonlari chuqurligida hech qanday buzilish sodir bo'lmadi.
Kritik sirt nuqsonlarini bashorat qilish uchun sovuq haddeleme paytida tashqi yoriqlar nuqson chuqurligini 40 mkm dan 5 mkm gacha oshirish orqali tekshirildi.Shaklda.14 sirt nuqsonlari bo'ylab yoriqlarni ko'rsatadi.Sinish chuqurlik (55 mkm), kenglik (2 mkm) va uzunlik (733 mkm) sharoitida sodir bo'ladi.Buloq tashqarisidagi sirt nuqsonining kritik chuqurligi 55 mkm bo'lib chiqdi.
O'q otish jarayoni yoriqlar o'sishini bostiradi va bahor yuzasidan ma'lum bir chuqurlikda qoldiq siqish kuchlanishini yaratish orqali charchoq muddatini oshiradi;shu bilan birga, buloqning sirt pürüzlülüğünü oshirish orqali stress kontsentratsiyasini keltirib chiqaradi, shuning uchun buloqning charchoqqa chidamliligini kamaytiradi.Shu sababli, ikkilamchi o'q bilan ishlov berish texnologiyasi yuqori quvvatli prujinalar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi, bu esa sirt pürüzlülüğünün o'sishi natijasida yuzaga keladigan charchoq muddatining qisqarishini qoplash uchun ishlatiladi.Ikki bosqichli o'q bilan ishlov berish sirt pürüzlülüğünü, maksimal siqilish qoldiq kuchlanishini va sirt siqilish qoldiq kuchlanishini yaxshilashi mumkin, chunki ikkinchi o'q bilan ishlov berish birinchi zarbadan keyin amalga oshiriladi12,13,14.
Shaklda.15-rasmda portlatish jarayonining analitik modeli ko'rsatilgan.Elastik-plastik model yaratildi, unda 25 ta o'q otish to'pi OT liniyasining maqsadli mahalliy maydoniga otish uchun tashlangan.Otishma portlatish tahlili modelida dastlabki nuqsonlar sifatida sovuq o'rashda deformatsiyalangan OT simining sirt nuqsonlari ishlatilgan.Sovuq haddeleme jarayonidan kelib chiqadigan qoldiq kuchlanishlarni portlatish jarayonidan oldin temperlash orqali olib tashlash.Otilgan sharning quyidagi xossalaridan foydalanilgan: zichlik (r): 7800 kg/m3, elastik modul (E) – 210 GPa, Puasson nisbati (y): 0,3.To'p va material orasidagi ishqalanish koeffitsienti 0,1 ga o'rnatiladi.Diametri 0,6 va 0,3 mm bo'lgan zarbalar birinchi va ikkinchi zarb o'tishlari paytida bir xil 30 m / s tezlikda chiqarildi.Portlatish jarayonidan so'ng (13-rasmda ko'rsatilgan boshqa ishlab chiqarish jarayonlari qatorida) buloq ichidagi sirt nuqsonlarining chuqurligi, kengligi va uzunligi -6,79 dan 0,28 mkm gacha, -4,24 dan 1,22 mkmgacha va -2 ,59 dan 1,69 gacha bo'lgan. mkm, mos ravishda mkm.Materialning yuzasiga perpendikulyar ravishda chiqarilgan snaryadning plastik deformatsiyasi tufayli nuqsonning chuqurligi pasayadi, xususan, nuqsonning kengligi sezilarli darajada kamayadi.Ko'rinishidan, nuqson o'q bilan ishlov berish natijasida yuzaga kelgan plastik deformatsiya tufayli yopilgan.
Issiqlik qisqarishi jarayonida, sovuq qisqarish va past haroratli tavlanishning ta'siri bir vaqtning o'zida vosita valfining kamoniga ta'sir qilishi mumkin.Sovuq sozlama kamonni xona haroratida mumkin bo'lgan eng yuqori darajaga siqib, kuchlanish darajasini maksimal darajada oshiradi.Bunday holda, agar dvigatel klapanining prujinasi materialning oquvchanligidan yuqori yuklangan bo'lsa, dvigatel klapanining bahori plastik deformatsiyalanadi, bu esa oqish quvvatini oshiradi.Plastmassa deformatsiyadan so'ng, valf bahori egiluvchan bo'ladi, lekin ortib borayotgan oqim kuchi haqiqiy ishda valf kamonining elastikligini ta'minlaydi.Past haroratli tavlanish yuqori haroratlarda ishlaydigan valf kamonlarining issiqlik va deformatsiyaga chidamliligini yaxshilaydi2.
FE tahlilida portlatish paytida deformatsiyalangan sirt nuqsonlari va rentgen nurlari diffraktsiyasi (XRD) uskunasi bilan o'lchangan qoldiq kuchlanish maydoni issiqlik qisqarishi paytida nuqsonlarning o'zgarishini aniqlash uchun 2-kichik modelga (8-rasm) qo'llangan.Bahor elastik diapazonda ishlash uchun mo'ljallangan va 50,5 mm bo'sh balandligidan 21,8 mm mustahkam balandligigacha siqilgan va keyin tahlil sharti sifatida 50,5 mm asl balandligiga qaytishga ruxsat berilgan.Issiqlikning qisqarishi vaqtida nuqsonning geometriyasi ahamiyatsiz o'zgaradi.Ko'rinishidan, portlatish natijasida hosil bo'lgan 800 MPa va undan yuqori qoldiq bosim kuchlanishi sirt nuqsonlarining deformatsiyasini bostiradi.Issiqlik qisqarishidan keyin (13-rasm) sirt nuqsonlarining chuqurligi, kengligi va uzunligi mos ravishda -0,13 dan 0,08 mkm gacha, -0,75 dan 0 mkm gacha va 0,01 dan 2,4 mkm gacha o'zgardi.
Shaklda.16 bir xil chuqurlikdagi (40 mkm), kenglikdagi (22 mkm) va uzunlikdagi (600 mkm) U shaklidagi va V shaklidagi nuqsonlarning deformatsiyalarini taqqoslaydi.U shaklidagi va V shaklidagi nuqsonlarning kengligining o'zgarishi uzunlikdagi o'zgarishlardan kattaroqdir, bu esa sovuq prokat va o'q bilan portlatish jarayonida kenglik yo'nalishi bo'yicha yopilishidan kelib chiqadi.U shaklidagi nuqsonlar bilan solishtirganda, V shaklidagi nuqsonlar nisbatan kattaroq chuqurlikda va tik qiyaliklarda shakllangan, bu V shaklidagi nuqsonlarni qo'llashda konservativ yondashuvni qo'llash mumkinligini ko'rsatadi.
Ushbu bo'limda har bir valf bahorini ishlab chiqarish jarayoni uchun OT liniyasidagi dastlabki nuqsonning deformatsiyasi muhokama qilinadi.Dastlabki OT simining nuqsoni vana bahorining ichki qismiga qo'llaniladi, bu erda bahorning ishlashi paytida yuqori kuchlanishlar tufayli buzilish kutiladi.OT simlarining ko'ndalang V shaklidagi sirt nuqsonlari sovuq o'rash vaqtida egilish tufayli chuqurlik va uzunlik bo'yicha biroz oshdi va kengligi keskin kamaydi.Kenglik yo'nalishi bo'yicha yopilish, oxirgi issiqlik sozlamalari paytida kam yoki sezilarli nuqsonli deformatsiyalar bilan o'q otish paytida sodir bo'ladi.Sovuq haddeleme va o'q bilan ishlov berish jarayonida plastik deformatsiya tufayli kenglik yo'nalishida katta deformatsiya mavjud.Valf prujina ichidagi V shaklidagi nuqson sovuq prokat jarayonida kenglik yopilishi tufayli T shaklidagi nuqsonga aylanadi.