曲轴圆角残余应力的XRD试验研究

利用X射线衍射法对曲轴圆角处残余应力进行了测试,分析了曲轴在机械喷丸、滚压、等温淬火等3种工艺下残余应力的分布规律及其形成机理,并对其进行了疲劳寿命对比试验.结果表明,机械加工后曲轴圆角处残余应力处于拉压交错状态,是影响曲轴疲劳寿命的主要因素;机械滚压和等温淬火工艺改善了残余应力的分布,使圆角残余拉应力均变为压应力,基本上满足曲轴5×106次疲劳试验的要求;喷丸工艺有效地改善了圆角与曲柄连接处残余压应力的分布状态,但增大了圆角与连杆接合处拉应力,其疲劳寿命为2.5×106次.     

曲轴圆角滚压残余应力的分布研究

圆角滚压是提高曲轴疲劳强度和综合机械性能的重要手段之一。对现有的曲轴圆角滚压强化机理进行梳理,在ABAQUS中依据曲轴圆角滚压的工艺过程对已建立的曲轴有限元简化模型施加载荷等边界条件,同时从曲轴滚压后残余应力分布的角度对曲轴在动力学上进行滚压的数值模拟,分析了曲轴滚压后的圆角处残余应力的分布和大小,得到残余应力在圆角处的总体分布趋势。发现滚压后曲轴强度得到强化的同时,在圆角两边缘区域也形成了削弱其强度的周向应力环带。     

喷丸强化处理对核电汽轮机低压叶片表面残余应力的影响

文章采用喷丸强化处理的方法对核电汽轮机低压叶片进行了表面处理,研究了喷丸强化处理对叶片表面残余应力的影响。实验结果表明：喷丸强化处理能够显著提高叶片表面的残余压应力并使残余压应力分布较均匀且不会在叶片表面形成微裂纹等有害缺陷。     

连杆内孔喷丸工艺技术

为提高柴油机连杆的疲劳强度,采用喷丸强化工艺对其内孔进行处理。在保证喷丸强度、覆盖率、粗糙度等要求的前提下,制定合理的工艺参数,对经喷丸强化工艺处理的区域进行参与应力测试,测试结果表明：连杆大小端内孔表面为残余压应力,且残余压应力层较深,可为后续进行实机验证提供数据支撑。     

圆角滚压残余压应力与曲轴疲劳强度的关系

通过对某发动机锻钢曲轴滚压工艺研究,测试分析了不同圆角滚压工艺条件下曲轴圆角表面残余压应力与弯曲疲劳极限弯矩的关系。试验结果表明,圆角滚压对曲轴有显著强化效果,可使疲劳极限弯矩和安全系数显著提高,试验结果对曲轴设计开发中圆角滚压工艺的选择具有一定的参考价值。     

球铁曲轴的BMP工艺

本文简述了球铁曲轴的强韧化新工艺──ＢＭＰ工艺，揭示了用这种工艺处理的１９５柴油机球铁曲轴的组织、应力分布，并进行了全面的性能测试。结果表明，ＢＭＰ工艺处理的曲轴轴颈及过渡圆角处的残余应力均较高，平均为４００ＭＰａ，是中频淬火曲轴的４倍。由于圆角处得到了强化，曲轴本体疲劳强度高达１７４ＭＰａ，实现了强度、韧性和耐磨性的优化结合。     

过渡圆角尺寸对错拐曲轴强度影响分析

利用有限元分析方法,研究探讨了错拐曲轴结构过渡圆角尺寸改变时轴颈圆角处应力变化规律,以某90°V6柴油机错拐曲轴为例,分别模拟5种不同结构方案在相同工况下轴颈过渡圆角处应力情况,并对薄弱部位进行疲劳强度分析、校核。其模拟结果表明:增大过渡圆角尺寸在不同程度上降低各轴颈过渡圆角处的应力峰值,并作为提高曲轴疲劳强度的一种有效手段,为错拐曲轴设计及结构优化提供参考。     

球铁曲轴的强韧化和性能

简述球铁曲轴的强韧化新工艺──ＢＭＰ工艺。揭示用这种工艺处理的１９５柴油机球铁曲轴的组织、应力分布，并进行全面的性能测试。结果表明，ＢＭＰ工艺处理的曲轴轴颈及过渡回角处的残余应力均较高，平均为４００ＭＰａ，是中频淬火曲轴的四倍，由于圆角处得到了强化，曲轴本体疲劳强度高达１７４ＭＰａ，实现了强度、韧性和耐磨性的优化结合。     

零件表面喷丸强化工艺应用研究

介绍了利用喷丸技术来提高喷油泵关键零件表面强化效果的试验案例,通过对喷丸强化设备、喷丸材料、喷丸工艺参数的优化选用,加之喷丸后的光饰处理,使得零件的表面压应力和压应力层深度得到有效提高,零件的疲劳强度和可靠性也得到提高.     

内燃机车用高速柴油机球铁曲轴疲劳强度的试验研究

本文研究了12V175ZL 型柴油机球铁曲轴轴颈与曲柄臂过渡圆角处采用滚压强化以提高其抗弯疲劳强度。对四种不同材料不同工艺的曲轴单拐进行了对比试验,认为圆角滚压强化工艺是提高球铁曲轴承载能力既经济又有效的方法。目前,该工艺已得到实际应用并取得了良好的效果,它能使曲轴的弯曲疲劳强度提高67%,安全系数达到2.5左右。     

喷丸对汽轮机叶片残余内应力影响的研究

汽轮机末级叶片经局部高频淬火后其防水蚀抗力得到提高，然而由于过渡区的存在，导致叶片整体性能恶化。喷丸工艺可以改善过渡区的残余应力分布和提高汽轮机叶片的疲劳性能。研究了喷丸前后汽轮机末级叶片（909mm叶片和40in叶片）的残余内应力分布特点。研究表明，喷丸能优化汽轮机叶片表面的残余应力状态，引入有益的残余压应力，为提高其疲劳性能提供保障。     

双向深割过渡圆角对提高曲轴主轴颈疲劳强度的研究

基于ANSYSworkbench软件,根据中国船级社《钢质海船入级规范》柴油机曲轴疲劳强度评定规则,对某船用中速柴油机的曲轴进行了有限元模拟分析及疲劳强度安全系数计算与评估。为了提高曲轴疲劳强度,提出了曲轴主轴颈双向深割型过渡圆角方案。分析了轴向及径向深割凹槽深度变化对局部应力大小、应力集中系数及疲劳强度安全系数的影响;明确了最佳双向深割型过渡圆角结构参数,使曲轴主轴颈疲劳强度安全系数得到了较大提高。     

改善零件疲劳寿命的激光冲击强化技术

喷丸强化在工业界已得到广泛的应用，而激光冲击强化处理是最近几年来出现的表面改性新工艺。它利用激光冲击波技术使零件表层材料的亚结构得到改善和产生有益残余压应力，因此降低了生成疲劳裂纹源的比例和增加抗应力腐蚀的能力，从而延长零件的疲劳使用寿命。同传统的机械喷丸强化相比，激光冲击强化具有更大的优势。     

Significance of residual stress on fatigue properties of welded pipes

The mean stress effect on the fatigue properties of two kinds of welded pipes was investigated in cantilever bending. The fatigue strength changed with the mean stress on fillet welded pipes, but did not change on butt welded pipes. The fatigue crack initiated from the toe of weld on the outer surface of fillet welded pipes and from the undercut on the inner surface of butt welded pipes. The measurement of the fatigue crack propagation rate and the residual stress distribution through the thickness of pipe revealed that the difference in the fatigue properties between fillet and butt welded pipes arose from the weld-induced residual stress, tension on the inner surface and compression on the outer surface. It is suggested that the production of compressive residual stress along the inner surface would be an effective means for improving the fatigue strength of butt welded pipes.     

曲轴喷丸工艺技术研究

介绍了喷丸强化的机理,包括应力强化和组织强化。指出:用ALMEN试片测试喷丸强度存在不合理性,提出可采用有限元方法,针对弹丸速度和弹丸直径这两个关键参数,对具体的材料和具体的受力状态确定喷丸的工艺参数;并分析了喷丸工艺参数与残余应力场之间的关系。特别说明:在强化过程中由于组织强化,导致材料的屈服强度不断提高,在进行有限元残余应力计算时,应不断对屈服强度进行修正。     

提高水力机械抗磨蚀性能的喷丸工艺数值分析

针对流体机械磨蚀特点,对喷丸工艺引起的残余应力场进行数值模拟。运用有限单元法对弹丸撞击后钢板材料表面应力分布进行了数值计算。讨论了弹丸直径、喷射速度与残余应力的关系,选择几组典型参数比较,分析不同情况下喷丸对局部变形的影响,进而探讨了水力机械防磨蚀的喷丸强化工艺参数的选择。     

基于三维有限元分析的曲轴圆角优化设计

内燃机曲轴轴颈的过渡圆角处是应力高度集中部位，易形成疲劳裂纹源，因此设计者对该部位的几何形状尺寸特别留意。本文的研究对象，是一台由四气缸母型机变形后的三气缸发动机曲轴圆角设计。四气缸母型机的曲轴圆角采用带有沉割槽加滚压的复合工艺加工，由于设备条件的限制，三缸机的试制产品无法实施上述工艺。根据曲轴生产厂家的设备条件和技术能力，拟采用曲轴圆弧过渡。作者以三维有限元应力分析为基础，在不降低曲轴轴颈承压面的前提下，采用优化过渡圆角半径，取得了令人满意的效果。