310 Edelstahl Spiralröhr chemesch Komponent, Effekt vun Uewerflächedefekten am Ueleghärten Stahldraht op d'Müdlechkeetsdauer vu Ventil Fréijoer an Autosmotoren

Merci fir besicht Nature.com.Dir benotzt eng Browser Versioun mat limitéierter CSS Ënnerstëtzung.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierte Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).Zousätzlech, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, weisen mir de Site ouni Stiler a JavaScript.
Sliders déi dräi Artikelen pro Rutsch weisen.Benotzt d'Réck- an d'nächst Knäppercher fir duerch d'Rutschen ze réckelen, oder d'Slide Controller Knäppercher um Enn fir duerch all Rutsch ze réckelen.

STAINLESS Stol 310 coiled tubes / coiled tubingChemesch Zesummesetzungan Zesummesetzung

Déi folgend Tabell weist d'chemesch Zesummesetzung vum Grad 310S Edelstol.

10 * 1 mm 9.25 * 1.24 mm 310 Edelstol capillary coiled tube Fournisseuren

Kierperlech Eegeschafte

Déi kierperlech Eegeschafte vum Grad 310S Edelstol ginn an der folgender Tabell ugewisen.

Mechanesch Eegeschafte

Déi folgend Tabell skizzéiert d'mechanesch Eegeschafte vum Grad 310S Edelstol.

Thermesch Eegeschaften

D'thermesch Eegeschafte vum Grad 310S Edelstol ginn an der folgender Tabell uginn.

Aner Bezeechnungen

Aner Bezeechnunge gläichwäerteg mat Grad 310S Edelstol sinn an der folgender Tabell opgelëscht.

Den Zweck vun dëser Etude ass d'Ermëttlungsdauer vun engem Ventil Fréijoer vun engem Autosmotor ze evaluéieren wann Dir Mikrodefekte op en Ueleghärten Drot vun 2300 MPa Grad (OT Drot) mat enger kritescher Defektdéift vun 2,5 mm Duerchmiesser applizéiert.Als éischt gouf d'Deformatioun vun den Uewerflächefehler vum OT-Drot während der Fabrikatioun vum Ventil Fréijoer duerch endlech Elementanalyse mat Subsimulatiounsmethoden kritt, an de Reschtspannung vum fäerdege Fréijoer gouf gemooss an op de Fréijoersstressanalysemodell applizéiert.Zweetens, analyséiert d'Kraaft vum Ventil Fréijoer, kontrolléiert de Reschtstress, a vergläicht den Niveau vum ugewandte Stress mat Uewerflächefehler.Drëttens gouf den Effekt vu Mikrodefekte op d'Müdegkeetsdauer vum Fréijoer bewäert andeems de Stress op Uewerflächefehler aus der Quellstäerktanalyse op d'SN-Kéiren aus dem Flexural-Müdegkeetstest während der Rotatioun vum Drot OT applizéiert gëtt.Eng Defektdéift vu 40 µm ass den aktuelle Standard fir Uewerflächefehler ze managen ouni d'Müdlechkeetsdauer ze kompromittéieren.
D'Automobilindustrie huet eng staark Nofro fir liicht Autoskomponenten fir d'Brennstoffeffizienz vu Gefierer ze verbesseren.Sou ass d'Benotzung vun fortgeschratt Héichstäerkt Stol (AHSS) an de leschte Jore eropgaang.Automotive Motor Ventil Quell besteet haaptsächlech aus Hëtzt-resistent, verschleißbeständeg an net-sagging Ueleg-gehärte Stol Drot (OT Drot).
Wéinst hirer héijer Spannkraaft (1900–2100 MPa), déi aktuell benotzt OT Drot maachen et méiglech d'Gréisst an d'Mass vun de Motorventilfedern ze reduzéieren, d'Brennstoffeffizienz ze verbesseren andeems d'Reibung mat Ëmgéigend Deeler reduzéiert1.Wéinst dëse Virdeeler, ass d'Benotzung vun héich-Volt Drot Staang séier erop, an ultra-héich-Kraaft Drot Staang vun 2300MPa Klass schéngt eent nom aneren.Ventil Fréijoer an Autosmotoren erfuerderen e laange Liewensdauer well se ënner héije zyklesche Lasten funktionnéieren.Fir dës Fuerderung ze erfëllen, betruechten d'Fabrikanten typesch d'Müdlechkeetsdauer méi wéi 5,5 × 107 Zyklen beim Design vun de Ventil Quellen an applizéieren d'Residspannung op d'Ventil Fréijoersfläch duerch Schéiss- a Wärmeschrumpfprozesser fir d'Müdlechkeetsliewen2 ze verbesseren.
Et goufen zimmlech e puer Studien iwwer d'Müdegkeetsdauer vun de helical Quellen a Gefierer ënner normalen Operatiounsbedingungen.Gzal et al.Analytesch, experimentell a endlech Element (FE) Analysen vun ellipteschen helical Quellen mat klenge Helix Wénkel ënner statesch Laascht presentéiert.Dës Etude stellt en explizit an einfachen Ausdrock fir de Standort vum maximale Schéierstress versus Aspektverhältnis a Steifheitsindex, a bitt och analytesch Abléck iwwer maximal Schéierstress, e kriteschen Parameter a prakteschen Designs3.Pastorcic et al.D'Resultater vun der Analyse vun der Zerstéierung an der Middegkeet vun engem spiralesche Fréijoer aus engem privaten Auto nom Ausfall an der Operatioun ginn beschriwwen.Mat experimentellen Methoden gouf e gebrachene Fréijoer ënnersicht an d'Resultater suggeréieren datt dëst e Beispill vu Korrosiounsmüdegkeet Echec ass4.Lach, etc.. Verschidde linear Réckgang Fréijoer Liewen Modeller goufen entwéckelt der Middegkeet Liewen vun automobile helical Quellen ze evaluéieren.Putra an anerer.Wéinst der Ongläichheet vun der Stroossoberfläche gëtt d'Liewensdauer vum helical Fréijoer vum Auto bestëmmt.Wéi och ëmmer, wéineg Fuerschung gouf gemaach iwwer wéi Uewerflächefehler, déi während dem Fabrikatiounsprozess optrieden, d'Liewensdauer vun den Autospiralfederungen beaflossen.
Surface Mängel, déi während dem Fabrikatiounsprozess optrieden, kënnen zu enger lokaler Stresskonzentratioun an de Ventil Quellen féieren, wat hir Ermüdungsdauer wesentlech reduzéiert.Uewerfläch Mängel vun Ventil Quellen sinn duerch verschidde Faktoren verursaacht, wéi Uewerfläch Mängel vun de Matière première benotzt, Mängel an Handwierksgeschir, rau Ëmgank während kal Walzen7.D'Uewerfläch Mängel vun der Matière première sinn steil V-fërmeg wéinst waarm Walzen a Multi-Pass Zeechnen, iwwerdeems de Mängel, déi duerch d'Formatioun Outil a virsiichteg Ëmgank verursaacht sinn U-förmlech mat sanft Steigungen8,9,10,11.V-fërmege Mängel verursaache méi héich Stresskonzentratioune wéi U-förmleche Mängel, sou datt strikt Defektmanagementkriterien normalerweis op d'Ausgangsmaterial applizéiert ginn.
Aktuell Surface Defekt Management Standards fir OT Drot enthalen ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561, an KS D 3580. 10 mm ass manner wéi 0,5-1% vum Drot Duerchmiesser.Zousätzlech verlaangen JIS G 3561 an KS D 3580 datt d'Déift vun Uewerfläch Mängel an Drot Staang mat engem Duerchmiesser vun 0,5-8 mm manner wéi 0,5% vun der Drot Duerchmiesser sinn.An ASTM A877 / A877M-10, muss den Hiersteller an de Keefer averstanen op déi zulässlech Déift vun Uewerfläch Mängel.Fir d'Tiefe vun engem Defekt op der Uewerfläch vun engem Drot ze moossen, gëtt den Drot normalerweis mat Salzsäure geätzt, an dann gëtt d'Tiefe vum Defekt mat engem Mikrometer gemooss.Allerdéngs kann dës Method nëmme Mängel a bestëmmte Beräicher moossen an net op der ganzer Uewerfläch vum Endprodukt.Dofir, benotzen Hiersteller Eddy aktuell Testen während der Drot Zeechnen Prozess Uewerfläch Mängel an kontinuéierlech produzéiert Drot ze Mooss;Dës Tester kënnen d'Tiefe vun de Uewerflächefehler bis op 40 µm moossen.D'2300MPa Schouljoer Stol Drot ënner Entwécklung huet méi héich tensile Kraaft a manner elongation wéi déi bestehend 1900-2200MPa Schouljoer Stol Drot, sou de Krunn Fréijoer Middegkeet Liewen ass als ganz sensibel ze Uewerfläch Mängel considéréiert.Dofir ass et néideg fir d'Sécherheet vun der Uwendung vun existente Norme fir d'Kontroll vun der Tiefe vun Uewerflächedefekte fir Stahldrot Grad 1900-2200 MPa bis Stahldrot Grad 2300 MPa ze kontrolléieren.
Den Zweck vun dëser Etude ass d'Müdegkeetsdauer vun engem Automotor Ventil Fréijoer ze evaluéieren wann d'Mindestdefektdéift moossbar duerch Eddy Stroumtest (dh 40 µm) op en 2300 MPa Grad OT Drot (Duerchmiesser: 2,5 mm): kritesche Feeler applizéiert gëtt déif.De Bäitrag an d'Methodologie vun dëser Etude sinn wéi follegt.
Als initialen Defekt am OT-Drot gouf e V-fërmege Defekt benotzt, deen d'Müdegkeetsliewen eescht beaflosst, an der transversaler Richtung relativ zu der Drotachs.Bedenkt d'Verhältnis vun den Dimensiounen (α) an der Längt (β) vun engem Uewerflächendefekt fir den Effekt vu senger Déift (h), Breet (w) a Längt (l) ze gesinn.Surface Mängel geschéien am Fréijoer, wou Ausfall éischt geschitt.
Fir d'Verformung vun initialen Mängel am OT Drot während kale Wicklung virauszesoen, gouf eng Ënnersimulatiouns Approche benotzt, déi d'Analysezäit an d'Gréisst vun de Uewerflächefehler berücksichtegt huet, well d'Mängel ganz kleng sinn am Verglach zum OT Drot.globale Modell.
Déi reschtlech compressive Spannungen am Fréijoer no zwee-Etapp Schoss Peening goufen duerch d'finite Element Method berechent, d'Resultater goufen mat de Miessunge no Schoss Peening verglach fir den analytesche Modell ze bestätegen.Zousätzlech goufen Reschtspannungen an Ventil Quellen aus all Fabrikatiounsprozesser gemooss an op d'Fréijoersstäerktanalyse applizéiert.
Spannungen an Uewerflächendefekte ginn virausgesot andeems d'Kraaft vum Fréijoer analyséiert gëtt, andeems d'Verformung vum Defekt während der Kältewalzen an de Reschtofdréckstress am fäerdege Fréijoer berücksichtegt gëtt.
De Rotatiounsbéie-Müdegkeetstest gouf mat engem OT-Draad aus dem selwechte Material wéi de Ventil Fréijoer gemaach.Fir d'Reschtstress an d'Uewerflächrauheetseigenschaften vun de fabrizéierte Ventilfedern op d'OT-Linnen ze korreléieren, goufen SN-Kéiren duerch rotéierend Béie-Müdegkeetstester kritt nodeems se zwee-Etapp Schéiss Peening an Torsioun als Virbehandlungsprozess applizéiert hunn.
D'Resultater vun der Fréijoersstäerktanalyse ginn op d'Goodman-Gleichung an d'SN-Kurve applizéiert fir d'Ventil Fréijoersmiddegkeetsliewen virauszesoen, an den Effekt vun der Uewerflächedefektdéift op d'Müdlechkeetsliewen gëtt och bewäert.
An dëser Etude gouf en 2300 MPa OT Grad Drot mat engem Duerchmiesser vun 2,5 mm benotzt fir d'Müdegkeetsdauer vun engem Automotor Ventil Fréijoer ze evaluéieren.Als éischt gouf e Spanntest vum Drot duerchgefouert fir säin duktile Frakturmodell ze kréien.
D'mechanesch Eegeschafte vun OT Drot goufen aus tensile Tester virun endlech Element Analyse vun der kal Wicklung Prozess a Fréijoer Kraaft kritt.D'Stress-Belaaschtungskurve vum Material gouf mat Hëllef vun de Resultater vun Spannungstester bei enger Belaaschtungsrate vun 0,001 s-1 bestëmmt, wéi an der Fig.1. SWONB-V Drot benotzt, a seng nozeginn Kraaft, tensile Kraaft, elastesche Modul an Poisson d'Verhältnis sinn 2001.2MPa, 2316MPa, 206GPa an 0,3 respektiv.D'Ofhängegkeet vum Stress op der Flowbelaaschtung gëtt wéi follegt kritt:
Reis.2 illustréiert den duktile Frakturprozess.D'Material gëtt elastoplastesch Verformung wärend der Verformung, an d'Material verengt wann de Stress am Material seng Spannkraaft erreecht.Duerno féiert d'Schafung, d'Wuesstem an d'Associatioun vun Void am Material zu der Zerstéierung vum Material.
Den duktile Frakturmodell benotzt e Stressmodifizéierte kriteschen Deformatiounsmodell deen den Effekt vum Stress berücksichtegt, a Post-Necking Fraktur benotzt d'Schuedakkumulatiounsmethod.Hei gëtt d'Initiatioun vu Schued ausgedréckt als Funktioun vu Belaaschtung, Stresstriaxialitéit a Belaaschtungsrate.D'Stress-Triaxialitéit gëtt definéiert als den Duerchschnëttswäert deen duerch d'Divisioun vum hydrostatesche Stress verursaacht gëtt duerch d'Verformung vum Material bis zur Bildung vum Hals duerch den effektive Stress.An der Schuedakkumulatiounsmethod geschitt Zerstéierung wann de Schuedwäert 1 erreecht, an d'Energie déi néideg ass fir de Schuedwäert vun 1 z'erreechen ass definéiert als Zerstéierungsenergie (Gf).D'Frakturenergie entsprécht der Regioun vun der richteger Stress-Verschiebungskurve vum Material vun der Hals bis zur Frakturzäit.
Am Fall vun konventionelle Stol, jee no Stress Modus, duktil Fraktur, Schéier Fraktur, oder gemëscht Modus Fraktur geschitt wéinst Duktilitéit a Schéier Fraktur, wéi an der Figur 3 gewisen. Frakturmuster.
Plastesch Echec geschitt an enger Regioun entsprécht enger Spannungstriaxialitéit vu méi wéi 1/3 (Zone I), an d'Frakturbelaaschtung an d'Stresstriaxialitéit kënnen aus Spannungstesten op Exemplare mat Uewerflächefehler an Notches ofgeleet ginn.Am Beräich, deen der Spannungstriaxialitéit vun 0 ~ 1/3 (Zone II) entsprécht, geschitt eng Kombinatioun vun duktiler Fraktur a Schéierfehler (dh duerch e Torsiounstest. Am Beräich entspriechend der Spannungstriaxialitéit vun -1/3 op 0 (III), Schéierfehler verursaacht duerch Kompressioun, a Frakturbelaaschtung a Stresstriaxialitéit kann duerch upsetting Test kritt ginn.
Fir OT-Drähten, déi an der Fabrikatioun vu Motorventilfeder benotzt ginn, ass et néideg d'Frakturen ze berücksichtegen, déi duerch verschidde Belaaschtungsbedéngungen während dem Fabrikatiounsprozess an Uwendungsbedingunge verursaacht ginn.Dofir, tensile an torsion Tester goufen duerchgefouert der Ausfall-Belaaschtung Critère ze gëllen, den Effet vun Stress triaxiality op all Stress Modus war considéréiert, an elastoplastic finite Element Analyse bei grouss Spannungen war gesuergt der Ännerung vun Stress triaxiality ze quantifizéieren.De Kompressiounsmodus gouf net berücksichtegt wéinst der Begrenzung vun der Probeveraarbechtung, nämlech den Duerchmiesser vum OT Drot ass nëmmen 2,5 mm.Table 1 listet d'Testbedéngungen fir Spann- a Torsioun, souwéi Stresstriaxialitéit a Frakturbelaaschtung, kritt mat der endlecher Elementanalyse.
D'Frakturbelaaschtung vu konventionellen triaxialen Stahlen ënner Stress kann mat der folgender Equatioun virausgesot ginn.
wou C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) propper Schnëtt (η = 0) an C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) Uniaxial Spannung (η = η0 = 1/3).
D'Trendlinne fir all Stressmodus ginn kritt andeems d'Frakturbelaaschtungswäerter C1 an C2 an der Equatioun applizéiert ginn.(2);C1 an C2 ginn aus Spann- a Torsiounstester op Proben ouni Uewerflächefeeler kritt.Figur 4 weist d'Stress Triaxialitéit a Frakturbelaaschtung aus den Tester an d'Trendlinne virausgesot vun der Equatioun.(2) D'Trendlinn aus dem Test kritt an d'Relatioun tëscht Stresstriaxialitéit a Frakturbelaaschtung weisen en ähnlechen Trend.D'Frakturbelaaschtung an d'Stresstriaxialitéit fir all Stressmodus, kritt vun der Uwendung vun Trendlinnen, goufen als Critère fir duktil Fraktur benotzt.
Breakenergie gëtt als materiell Eegeschafte benotzt fir d'Zäit ze bestëmmen fir ze briechen nom Hals a kann aus Spanntester kritt ginn.D'Brochenergie hänkt vun der Präsenz oder der Verontreiung vu Rëss op der Uewerfläch vum Material of, well d'Zäit bis d'Bruch hänkt vun der Konzentratioun vu lokalen Spannungen of.Figuren 5a-c weisen d'Brochenergie vun Echantillon ouni Uewerfläch Mängel a Echantillon mat R0.4 oder R0.8 notches aus tensile Tester an endlech Element Analyse.D'Frakturenergie entsprécht dem Gebitt vun der richteger Stress-Verschiebungskurve vun der Hals bis zur Frakturzäit.
D'Frakturenergie vun engem OT-Drot mat feine Uewerflächefehler gouf virausgesot andeems d'Tester op engem OT-Drot mat enger Defektdéift méi wéi 40 µm ausféieren, wéi an der Figur 5d.Zéng Exemplare mat Defekte goufen an de Spanntesten benotzt an déi duerchschnëttlech Frakturenergie gouf op 29,12 mJ / mm2 geschat.
De standardiséierte Flächdefekt gëtt definéiert als de Verhältnis vun der Tiefe vum Defekt zum Duerchmiesser vum Ventil Fréijoer Drot, onofhängeg vun der Uewerfläch Defekt Geometrie vun der OT Drot an der Fabrikatioun vun Auto Ventil Quell benotzt.OT Drot Mängel kënnen op Orientéierung, Geometrie a Längt klasséiert ginn.Och mat der selwechter Defektdéift variéiert den Niveau vum Stress, deen op engem Uewerflächendefekt an engem Fréijoer handelt, jee no der Geometrie an der Orientéierung vum Defekt, sou datt d'Geometrie an d'Orientéierung vum Defekt d'Müdegkeetskraaft beaflossen.Dofir ass et néideg d'Geometrie an d'Orientéierung vun de Mängel ze berücksichtegen, déi de gréissten Impakt op d'Müdegkeetsdauer vun engem Fréijoer hunn, fir streng Critèrë fir d'Gestioun vun Uewerflächefehler ze gëllen.Wéinst der feinkornstruktur vum OT-Drot ass säi Middegkeetsliewen ganz empfindlech op Notching.Dofir sollt de Defekt, deen déi héchst Stresskonzentratioun no der Geometrie an der Orientéierung vum Defekt weist, als initialen Defekt mat der endlecher Elementanalyse etabléiert ginn.Op Fig.6 weist d'ultra-héich Stäerkt 2300 MPa Klass Automotive Ventil Fréijoer benotzt an dëser Etude.
Uewerfläch Mängel vun OT Drot sinn ënnerdeelt an intern Mängel an extern Mängel no der Fréijoer Achs.Wéinst dem Béi beim Kalwalzen wierkt d'Drockspannung an de Spannspannung op der Innere respektiv bausse vum Fréijoer.Fraktur kann duerch Uewerflächefehler verursaacht ginn, déi vu baussen optrieden wéinst Spannspannungen beim Kalewalzen.
An der Praxis gëtt de Fréijoer periodesch Kompressioun an Entspanung ënnerworf.Wärend der Kompressioun vum Fréijoer verdréit de Stahldraht, a wéinst der Konzentratioun vu Spannungen ass de Schéierspannung am Fréijoer méi héich wéi d'Ëmgéigend Schéierspannung7.Dofir, wann et Uewerflächefehler am Fréijoer ass, ass d'Wahrscheinlechkeet datt d'Fréijoer briechen déi gréisste.Sou sinn d'äusseren Säit vum Fréijoer (d'Plaz wou Ausfall während der Fabrikatioun vum Fréijoer erwaart gëtt) an déi bannescht Säit (wou de Spannung am gréissten ass an der aktueller Applikatioun) als Plazen vun den Uewerflächefehler festgeluecht.
D'Uewerflächdefektgeometrie vun OT Linnen ass an U-Form, V-Form, Y-Form an T-Form opgedeelt.Y-Typ an T-Typ existéieren haaptsächlech an der Uewerflächefehler vu Matière première, an U-Typ a V-Typ Mängel entstinn duerch suergfälteg Handhabung vun Tools am Kalewalzprozess.Mat Bezuch op d'Geometrie vun Uewerfläch Mängel a Matière première, U-förmlech Mängel entstinn aus net-uniform Plastik Deformatioun während waarm Walzen sinn an V-fërmeg, Y-gebuerene an T-gebuerene seam Defekter ënner Multi-Pass Stretching deforméiert8, 10.
Zousätzlech wäerte V-förmlech, Y-förmlech an T-förmlech Defekter mat steile Neigungen vun der Notch op der Uewerfläch mat héijer Stresskonzentratioun während der Operatioun vum Fréijoer ausgesat ginn.Ventil Quellen béien beim Kalewalzen a verdréien während der Operatioun.Stress Konzentratioune vu V-förmlechen an Y-förmleche Mängel mat méi héije Stress Konzentratioune goufen mat endlech Element Analyse verglach, ABAQUS - kommerziell finite Element Analyse Software.De Stress-Belaaschtungsverhältnis gëtt an der Figur 1 an der Equatioun gewisen 1. (1) Dës Simulatioun benotzt eng zweedimensional (2D) véiereckeg véier-Node Element, an de Minimum Element Säit Längt ass 0,01 mm.Fir den analytesche Modell, V-förmlech an Y-förmlech Defekter mat enger Tiefe vun 0,5 mm an engem Hang vum Defekt vun 2 ° goufen op en 2D Modell vun engem Drot mat engem Duerchmiesser vu 2,5 mm an enger Längt vu 7,5 mm applizéiert.
Op Fig.7a weist d'Biegestresskonzentratioun um Tipp vun all Defekt wann e Béiemoment vun 1500 Nmm op béid Enden vun all Drot applizéiert gëtt.D'Resultater vun der Analyse weisen datt d'maximal Spannungen vun 1038,7 an 1025,8 MPa op de Spëtze vu V-fërmege respektiv Y-fërmege Defekter optrieden.Op Fig.7b weist d'Stresskonzentratioun uewen vun all Defekt duerch Torsioun verursaacht.Wann déi lénks Säit ageschränkt ass an en Dréimoment vun 1500 N∙mm op der rietser Säit applizéiert gëtt, geschitt dee selwechte maximale Stress vun 1099 MPa op de Spëtze vun de V-fërmege an Y-fërmege Mängel.Dës Resultater weisen, datt V-Typ Mängel méi héich Béie Stress wéi Y-Typ Mängel weisen wann se déi selwecht Déift an Hang vun der Defekt hunn, mä si erliewen déi selwecht torsionstress.Dofir, V-förmlechen an Y-gebuerene Uewerfläch Mängel mat der selwechter Déift an Hang vun der Defekt kënnen ze V-gebuerene mat engem méi héich maximal Stress duerch Stress Konzentratioun verursaacht normaliséiert ginn.De V-Typ Defekt Gréisst Verhältnis ass definéiert als α = w / h mat der Tiefe (h) a Breet (w) vun de V-Typ an T-Typ Mängel;also, engem T-Typ Defekt (α ≈ 0) amplaz, kann d'Geometrie vun der geometrescher Struktur vun engem V-Typ Defekt definéiert ginn.Dofir kënnen Y-Typ an T-Typ Mängel duerch V-Typ Mängel normaliséiert ginn.Mat Hëllef vun Déift (h) a Längt (l), gëtt d'Längtverhältnis anescht definéiert als β = l / h.
Wéi an der Figur 811 gewisen, sinn d'Richtungen vun Uewerflächendefekte vun OT-Drähten an Längs-, Quer- a Schrägrichtungen opgedeelt, wéi an der Figur 811. Analyse vum Afloss vun der Orientéierung vun Uewerflächefehler op d'Kraaft vum Fréijoer duerch de endlechen Element. Method.
Op Fig.9a weist de Motorventil Fréijoer Stress Analyse Modell.Als Analysebedéngung gouf d'Fréijoer vun enger fräier Héicht vun 50,5 mm op eng haart Héicht vun 21,8 mm kompriméiert, e Maximum Stress vun 1086 MPa gouf am Fréijoer generéiert, wéi an der Figur 9b.Zënter datt den Ausfall vun aktuellen Motorventilfedern haaptsächlech am Fréijoer geschitt, gëtt erwaart datt d'Präsenz vun internen Uewerflächefehler d'Müdegkeetsdauer vum Fréijoer eescht beaflosst.Dofir ginn Uewerflächefehler an de Längs-, Queesch- a Schrägrichtungen op d'Innere vu Motorventilfederungen applizéiert mat Ënnermodellungstechniken.Dësch 2 weist d'Dimensioune vun Uewerfläch Mängel an de Maximum Belaaschtung an all Richtung vun der Defekt bei maximal Fréijoer Kompressioun.Déi héchst Spannungen goufen an der transversaler Richtung beobachtet, an de Verhältnis vu Spannungen an de Längs- a Schrägrichtungen zu der transversaler Richtung gouf op 0,934-0,996 geschat.De Stressverhältnis kann bestëmmt ginn andeems Dir dëse Wäert einfach duerch de maximalen transversale Stress deelt.Déi maximal Belaaschtung am Fréijoer geschitt um Top vun all Uewerfläch Defekt, wéi an der Figur 9s gewisen.D'Spannungswäerter observéiert an de Längs-, Quer- a Schrägrichtungen sinn 2045, 2085, respektiv 2049 MPa.D'Resultater vun dësen Analysen weisen datt transversal Uewerflächefehler am meeschten direkten Effekt op d'Müdegkeetsdauer vu Motorventilfedern hunn.
E V-fërmege Defekt, deen ugeholl gëtt, am meeschten direkt d'Müdegkeetsdauer vum Motorventil Fréijoer ze beaflossen, gouf als initial Defekt vum OT-Draad gewielt, an d'transversal Richtung gouf als Richtung vum Defekt gewielt.Dëse Mängel geschitt net nëmmen dobaussen, wou de Motor Krunn Fréijoer gebrach während Fabrikatioun, mä och bannen, wou de gréisste Stress geschitt wéinst Stress Konzentratioun während Operatioun.Déi maximal Defektdéift ass op 40 µm gesat, wat duerch Eddystroumfehlerkennung erkannt ka ginn, an d'Mindestdéift ass op eng Tiefe gesat, déi 0,1% vum 2,5 mm Drot Duerchmiesser entsprécht.Dofir ass d'Tiefe vum Defekt vun 2,5 bis 40 µm.Tiefe, Längt a Breet vu Mängel mat engem Längtverhältnis vun 0,1 ~ 1 an engem Längtverhältnis vu 5 ~ 15 goufen als Variablen benotzt, an hiren Effekt op d'Müdegkeetkraaft vum Fréijoer gouf bewäert.Table 3 weist d'analytesch Konditioune festgeluecht mat der Äntwert Surface Methodologie.
Automotive Motor Krunn Quellen sinn duerch kal winding hiergestallt, tempering, Schoss Héichiewe an Hëtzt Kader vun OT Drot.Ännerungen an Uewerfläch Mängel während Fréijoer Fabrikatioun muss Rechnung gedroe ginn den Effet vun initial Uewerfläch Mängel an OT Drot op d'Müdegkeet Liewen vun Motor Krunn Quell ze evaluéieren.Dofir gëtt an dëser Sektioun endlech Elementanalyse benotzt fir d'Deformatioun vun OT Drot Uewerfläch Mängel während der Fabrikatioun vun all Fréijoer virauszesoen.
Op Fig.10 weist de kale Wicklungsprozess.Wärend dësem Prozess gëtt den OT Drot an den Drotguide vun der Feederroller gefüttert.Den Drotguide fiddert an ënnerstëtzt den Drot fir ze béien wärend dem Formungsprozess.Den Drot, deen duerch den Drotguide passéiert, gëtt vun den éischten an zweete Staang gebéit fir e Spiralfeder mat dem gewënschten banneschten Duerchmiesser ze bilden.D'Fréijoerpitch gëtt produzéiert andeems de Stepping-Tool no enger Revolutioun beweegt.
Op Fig.11a weist e endlech Elementmodell dee benotzt gëtt fir d'Verännerung vun der Geometrie vun Uewerflächefeeler beim Kalewalzen ze evaluéieren.D'Formatioun vum Drot gëtt haaptsächlech duerch de Wicklungspinn ofgeschloss.Zënter datt d'Oxidschicht op der Uewerfläch vum Drot als Schmierstoff wierkt, ass d'Reibungseffekt vun der Fudderroll vernoléissegt.Dofir, am Berechnungsmodell, sinn d'Fütterroller an den Drotguide als Busch vereinfacht.De Reibungskoeffizient tëscht dem OT Drot an dem Formungsinstrument gouf op 0,05 gesat.Den 2D steife Kierperplang an d'Fixatiounsbedéngungen ginn op de lénksen Enn vun der Linn applizéiert, sou datt et an der X-Richtung mat der selwechter Geschwindegkeet wéi d'Fütterroller (0,6 m / s) gefüttert ka ginn.Op Fig.11b weist d'Ënnersimulatiounsmethod déi benotzt gëtt fir kleng Mängel op Drot anzesetzen.Fir d'Gréisst vun de Uewerflächendefekten ze berücksichtegen, gëtt den Ënnermodell zweemol fir Uewerflächefehler mat enger Tiefe vu 20 µm oder méi an dräimol fir Uewerflächefehler mat enger Tiefe vu manner wéi 20 µm applizéiert.Surface Mängel ginn op Gebidder applizéiert, déi mat gläiche Schrëtt geformt sinn.Am Gesamtmodell vum Fréijoer ass d'Längt vum riichte Stéck Draht 100 mm.Fir den éischten Ënnermodell gëlle Submodel 1 mat enger Längt vun 3mm op eng Längspositioun vu 75mm vum globale Modell.Dës Simulatioun benotzt en dreidimensionalen (3D) sechseckegen aacht-Node Element.Am globale Modell an Ënnermodell 1 ass d'Mindestsäitlängt vun all Element 0,5 respektiv 0,2 mm.No der Analyse vum Ënnermodell 1 ginn Uewerflächefehler op Ënnermodell 2 applizéiert, an d'Längt an d'Breet vum Ënnermodell 2 sinn 3 Mol d'Längt vum Uewerflächendefekt fir den Afloss vun den Ënnermodell Grenzbedéngungen ze eliminéieren. Zousätzlech gëtt 50% vun der Längt an der Breet als Déift vum Ënnermodell benotzt.Am Ënnermodell 2 ass d'Mindestsäitlängt vun all Element 0,005 mm.Bestëmmte Uewerflächefehler goufen op d'finit Elementanalyse applizéiert wéi an der Tabell 3 gewisen.
Op Fig.12 weist d'Verdeelung vun Stress an Uewerfläch Rëss no kal Aarbecht vun enger coil.Den allgemenge Modell an den Ënnermodell 1 weisen bal déiselwecht Spannungen vun 1076 an 1079 MPa op der selwechter Plaz, wat d'Korrektheet vun der Ënnermodelléierungsmethod bestätegt.Lokal Stress Konzentratioune geschéien op de Grenze vun der Ënnermodell.Anscheinend ass dëst wéinst de Grenzbedéngungen vum Submodel.Wéinst der Spannungskonzentratioun weist Ënnermodell 2 mat applizéierten Uewerflächefehler e Stress vun 2449 MPa um Spëtzt vum Defekt beim Kalewalzen.Wéi an Table 3 gewisen, goufen d'Uewerfläch Mängel identifizéiert vun der Äntwert Uewerfläch Method op der bannenzeg vun der Fréijoer applizéiert.D'Resultater vun der endlecher Elementanalyse weisen datt keen vun den 13 Fäll vu Uewerflächefehler gescheitert ass.
Wärend dem Wicklungsprozess an all technologesche Prozesser ass d'Tiefe vun de Uewerflächefehler am Fréijoer ëm 0,1-2,62 µm eropgaang (Fig. 13a), an d'Breet ass ëm 1,8-35,79 µm (Fig. 13b) erofgaang, während d'Längt ëm 0,72 eropgeet. –34,47 µm (Fig. 13c).Zënter datt de transversale V-fërmege Defekt an der Breet zougemaach gëtt andeems se während dem Kalewalzprozess biegen, gëtt se an e V-förmleche Defekt mat engem méi steile Steigung deforméiert wéi den ursprénglechen Defekt.
Deformatioun an Déift, Breet a Längt vun OT Drot Fläch Mängel am Fabrikatiounsprozess.
Fëllt Uewerflächefehler op d'Äussere vum Fréijoer un a virauszesoen d'Wahrscheinlechkeet vu Broch beim Kalewalzen mat der Finite Element Analyse.Ënnert de Konditiounen an der Tabell opgezielt.3, gëtt et keng Wahrscheinlechkeet vun Zerstéierung vun Mängel an der baussenzegen Uewerfläch.An anere Wierder, keng Zerstéierung geschitt an der Déift vun Uewerfläch Mängel vun 2,5 bis 40 µm.
Fir kritesch Uewerflächefehler virauszesoen, goufen extern Frakturen wärend dem Kalewalzen ënnersicht andeems d'Defektdéift vu 40 µm op 5 µm erhéicht gëtt.Op Fig.14 weist Frakturen laanscht Uewerfläch Mängel.Fraktur geschitt ënner Bedéngungen vun Déift (55 µm), Breet (2 µm) a Längt (733 µm).Déi kritesch Déift vun engem Uewerflächendefekt ausserhalb vum Fréijoer huet sech als 55 μm erausgestallt.
De Schoss Peening Prozess ënnerdréckt Rëss Wuesstem a vergréissert Middegkeet Liewen vun engem Rescht compressive Stress op eng gewëssen Déift vun der Fréijoer Uewerfläch schafen;awer, et induces Stress Konzentratioun duerch Erhéijung vun der Uewerfläch roughness vun der Fréijoer, also d'Müdegkeet Resistenz vun der Fréijoer reduzéieren.Dofir gëtt Secondaire Shot Peening Technologie benotzt fir Héichstäerkt Quellen ze produzéieren fir d'Reduktioun vum Middegkeetsliewen ze kompenséieren, verursaacht duerch d'Erhéijung vun der Uewerflächrauheet verursaacht duerch Shot Peening.Zwee-Etapp Schoss Peening kann Uewerfläch roughness verbesseren, maximal compressive Reschtoffall Stress, an Uewerfläch compressive Reschtoffall Stress well déi zweet Schoss Peening no der éischter Schoss Peening gemaach gëtt12,13,14.
Op Fig.15 weist en analytesche Modell vum Schosssprengprozess.En elastesche-Plastik-Modell gouf erstallt, an deem 25 Shotballs an d'Zillokalgebitt vun der OT-Linn gefall goufen fir d'Schéiss ze sprengen.Am Schoss Héichiewe Analyse Modell, Uewerfläch Mängel vun der OT Drot deforméiert während kal Wicklung goufen als initial Mängel benotzt.Entfernung vu Reschtspannungen, déi aus dem Kalewalzprozess entstinn, duerch Tempering virum Schossspréchprozess.Déi folgend Eegeschafte vun der Schoss Kugel goufen benotzt: Dicht (ρ): 7800 kg / m3, elastesche Modul (E) - 210 GPa, Poisson d'Verhältnis (υ): 0,3.De Reibungskoeffizient tëscht dem Kugel an dem Material ass op 0,1 gesat.Schëss mat engem Duerchmiesser vun 0,6 an 0,3 mm goufen mat der selwechter Geschwindegkeet vun 30 m/s während der éischter an zweeter Schmiedepassage ausgestouss.Nom Schossspréchprozess (ënnert anere Fabrikatiounsprozesser, déi an der Figur 13 gewise ginn), hunn d'Tiefe, d'Breet an d'Längt vun de Uewerflächefehler am Fréijoer vun -6,79 bis 0,28 µm, -4,24 bis 1,22 µm, an -2,59 bis 1,69 µm, respektiv µm.Wéinst der plastescher Verformung vum Projektil, deen senkrecht op d'Uewerfläch vum Material ausgestouss gëtt, reduzéiert d'Tiefe vum Defekt, besonnesch d'Breet vum Defekt ass wesentlech reduzéiert.Anscheinend gouf de Defekt zougemaach wéinst der plastescher Verformung, déi duerch Schéisserei verursaacht gouf.
Wärend dem Wärmeschrumpfprozess kënnen d'Effekter vu kale Schrumpfung a Low-Temperaturglühung gläichzäiteg op de Motorventil Fréijoer handelen.E kale Kader maximéiert d'Spannungsniveau vum Fréijoer andeems se op säin héchst méigleche Niveau bei Raumtemperatur kompriméiert.An dësem Fall, wann d'Motorventil Fréijoer iwwer d'Ausbezuelkraaft vum Material gelueden ass, deforméiert de Motorventil Fréijoer plastesch, wat d'Ausbezuelkraaft erhéicht.No der plastescher Verformung flexéiert de Ventil Fréijoer, awer déi verstäerkte Ausbezuelkraaft gëtt d'Elastizitéit vum Ventil Fréijoer an der aktueller Operatioun.Niddereg Temperatur annealing verbessert Hëtzt an Deformatioun Resistenz vun Krunn Quell Betribssystemer bei héich Temperaturen2.
Uewerfläch Mängel deforméiert während Schoss Héichiewe an FE Analyse an der Reschtoffall Stress Feld gemooss mat X-Ray Diffraction (XRD) Ausrüstung goufen zu Ënner-Modell applizéiert 2 (Figebam. 8) d'Ännerung vun Mängel während Hëtzt Schrumpf.D'Fréijoer gouf entwéckelt fir am elastesche Beräich ze bedreiwen a gouf vu senger fräier Héicht vu 50,5 mm op seng fest Héicht vun 21,8 mm kompriméiert an duerno als Analysebedéngung op seng ursprénglech Héicht vun 50,5 mm zréckgezunn.Wärend der Wärmeschrumpfung ännert d'Geometrie vum Defekt onbedeitend.Anscheinend ënnerdréckt de Reschtkompressiounsstress vun 800 MPa a méi héich, erstallt duerch Schéisssprëtzen, d'Verformung vun Uewerflächefehler.No der Wärmeschrumpfung (Fig. 13) variéiere d'Tiefe, d'Breet an d'Längt vun de Uewerflächefehler vun -0,13 bis 0,08 µm, vun -0,75 bis 0 µm, respektiv vun 0,01 bis 2,4 µm.
Op Fig.16 vergläicht Deformatiounen vun U-förmlechen a V-förmleche Mängel vun der selwechter Déift (40 µm), Breet (22 µm) a Längt (600 µm).D'Ännerung an der Breet vun U-fërmege a V-förmleche Mängel ass méi grouss wéi d'Längtännerung, déi duerch d'Breetrichtung während dem kale Walzen- a Schosssprengprozess zougemaach gëtt.Am Verglach mat U-förmleche Mängel, V-fërmege Mängel geformt op enger relativ grousser Tiefe a mat méi steile Steigungen, wat suggeréiert datt eng konservativ Approche ka geholl ginn wann Dir V-förmleche Mängel applizéiert.
Dës Sektioun diskutéiert d'Verformung vum initialen Defekt an der OT Linn fir all Ventil Fréijoer Fabrikatiounsprozess.Den initialen OT-Draaddefekt gëtt op d'Innere vum Ventil Fréijoer applizéiert, wou Versoen erwaart gëtt wéinst den héije Spannungen während der Operatioun vum Fréijoer.Déi transversal V-förmlech Uewerflächefehler vun den OT-Drähten liicht erop an d'Tiefe an d'Längt an d'Breet staark erofgaang wéinst Béi während der kaler Wicklung.Zoumaache an der Breetrichtung geschitt während der Schéisserei mat wéineg oder guer keng merkbar Defektdeformatioun während der leschter Hëtztastellung.Am Prozess vu kale Walzen a Schoss Peening gëtt et eng grouss Verformung an der Breetrichtung wéinst der plastescher Verformung.De V-förmleche Defekt am Ventil Fréijoer gëtt an en T-förmleche Defekt ëmgewandelt wéinst der Breetverschluss während dem Kalewalzprozess.