曲軸斷裂的原因和噴丸強化的應用
曲軸饰潜,無論是汽車發(fā)動機曲軸宪凹、船用發(fā)動機曲軸還是工業(yè)泵曲軸职涛,在旋轉過程中购具,承受著交變彎曲與交變扭轉載荷的共同作用榛青,曲軸的各危險斷面尤其是軸頸與曲柄間過渡圓角處记浸,經常由于應力的高度集中造成曲軸斷裂。因此曙惋,服役條件要求曲軸具備足夠的強度裸悟,確保曲軸在運轉過程中不出現斷裂事故。目前妙声,通過噴丸強化來改變曲軸抗疲勞性能已在相當廣泛的范圍內被普遍應用绕时,且效果相當滿意。
相較于傳統(tǒng)滾壓工藝的缺陷年铝,即由于受曲軸加工工藝性的限制株捌,各軸頸圓角很難與滾輪相吻合,往往造成圓角的啃切現象蟀架,而且滾壓后的曲軸變形較大瓣赂,效果不佳。而噴丸強化的機理是利用嚴格控制直徑并具有一定強度的丸粒片拍,在高速氣流作用下煌集,形成彈丸流并連續(xù)向曲軸金屬表面噴射,就像用無數個小錘進行錘擊捌省,使曲軸表面產生極為強烈的塑性變形苫纤,形成冷作硬化層。簡單而言纲缓,由于曲軸在加工中受各種機械切削力的作用卷拘,其表面,特別是曲軸截面變化轉接圓角處的應力分布極不均勻祝高,工作中又受交變應力作用栗弟,因此很容易產生應力腐蝕而使曲軸的疲勞壽命降低。而噴丸強化工藝就是通過引入一個預壓應力來抵消零件在以后工作周期會受到的拉應力褂策,從而提高工件抗疲勞性能和安全使用壽命横腿。
此外颓屑,曲軸鍛件毛胚由鋼錠直接開胚制成或熱軋鋼鍛造而成般六,如果鍛造和軋制工藝控制不當,毛胚中往往會存在成分偏析饵卸、原始組織晶粒粗大铲苹、內部組織分布不合理等冶金及組織缺陷,從而使曲軸的疲勞壽命降低驻奇,強化工藝能使組織結構細化镐刽,顯著改善其疲勞性能。
對于噴丸強化過程峰抽,有兩個最關鍵的參數汪阱。一個是應力強度搭艺,這通常是采用“阿爾門試片”,進行強度檢測瘟甩。多個試片固定在曲軸的不同表面啤兆,特別是應力最集中的曲軸截面變化轉接圓角處,一同進行噴丸询崇,試片上產生的壓應力影響導致試片弓曲桶棍。曲率的擴大變化與丸料沖擊的能量成比例。另一個確定噴丸質量的主要參數是覆蓋率性宏。所謂覆蓋率是指強化后表面彈坑占據的面積與總強化表面的比值群井,該參數是由曲軸的設計工程師來定義,通常是在100% - 200%毫胜,有些曲軸應用可能要求覆蓋率高于200%书斜。
根據曲軸的硬度和理想的導入壓應力強度,通常曲軸噴丸強化使用的丸粒硬度在50 -55 HRC酵使,大小在S 280 - S 330 (
相較于拋丸清理,噴丸強化的工藝參數監(jiān)控更為嚴苛凝化,就曲軸強化應用稍坯,需要監(jiān)控的參數包括:
- 噴丸速度
- 噴丸強度
- 丸粒直徑
- 噴丸的距離
- 強化的時間
- 覆蓋率
這些參數中任意一個的變化,都會不同程度地影響曲軸表面強化的效果搓劫。
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