北京机械工程学会与美国应力技术公司开展学术交流

美国应力技术公司培训部经理罗伯特先生等应邀来京进行了学术交流。 此次交流的主题是:近代的残余应力测量新法及非破坏性磁弹性法在检测金属材料缺陷中的应用。重点是:应用Barkhausen效应测试残余应力及材料缺陷。     

曲轴感应淬火残余应力模拟与实验研究

为揭示曲轴感应淬火后残余应力的分布情况,采用有限元仿真与盲孔法相结合的方式对曲轴进行模拟和测试。结果表明:仿真与实测结果吻合度较高,曲轴经感应淬火后过渡圆角区域残余应力较大,其中在第一主轴颈处有最大值212 MPa。     

曲轴电磁感应淬火残余应力模拟及对圆角应力影响的分析

过渡圆角处应力集中现象是曲轴疲劳断裂的主要原因之一,利用局部表面强化工艺产生残余应力的方法可有效提高曲轴疲劳强度。针对上述问题,本文使用有限元方法模拟了曲轴感应加热、快速冷却、产生残余应力的整个淬火过程。通过对某曲轴单拐淬火前后圆角处的应力状态进行模拟,定量比较了残余应力对过渡圆角处应力的影响,为曲轴的抗疲劳设计提供参考。     

16V240ZJ柴油机钢曲轴加工工艺的改进

曲轴是柴油机的关键零部件,形状复杂,刚度差,技术要求高,加工工艺复杂、加工余量大、生产成本高。从锻坯投入到出成品要经过数十道加工工序,其中包括调质、时效、中频淬火及低温回火等工序。为了提高生产效率,缩短曲轴生产周期,本文运用残余应力的实验研究结果,对曲轴加工中产生的残余应力进行分析,发现时效在整个曲轴工艺中所起的作用极小,与磨削裂纹的发生和成品曲轴尺寸稳定性无关。提出了取消时效和半精加工,减少粗加工留量的改进工艺。经表面残余应力测试和工艺试验,证明     

8Cr4Mo4V钢制轴承套圈磨削表面烧伤检测方法

采用调整8Cr4Mo4V钢制角接触轴承套圈沟道磨削工艺参数的方法制备磨削试样,利用X射线衍射应力仪、冷酸洗及Barkhausen噪声等检测手段分析了套圈沟道磨削表面性能。结果表明:当磨削表面没有烧伤时,X射线衍射应力检测表面有10μm左右的残余压应力层,冷酸洗无烧伤,Barkhausen噪声Max/Min值大部分满足标样值(≤1.2)的要求;Barkhausen噪声检测结果不仅能够反映磨削烧伤,还能够起到表征套圈磨削表面性能不均匀性的效果。     

新型曲轴振动时效装置的设计

曲轴作为内燃机核心部件,质量的好坏将决定内燃机的性能的高低。而曲轴加工过程中产生的残余应力会直接影响到曲轴的质量。目前常用的曲轴消除残余应力的方式热时效方式的处理时间长、能耗高的缺点一直无法有效解决,特别有些曲轴还无法运用热时效的方式消除残余应力。而振动时效是消除工件残余应力的一种有效手段,避免了热时效的缺点。依据工件内部的残余应力和振动产生的动应力的叠加达到或超过材料屈服强度的"Wozney&Crawmer"准则,求出在激振器以轴弯曲振动固有频率激励下轴类零件产生弯曲振型的主共振,解决现有装置产生动应力达不到消减残余应力要求的难题,且轴两端变形量也有很大提高,同时轴的动应力分布更加均匀,从而能有效地消减轴类零件的残余应力。     

基于人工神经网络的曲轴残余应力巴克豪森测试仪

研制了基于巴氏噪声的曲轴残余应力测试仪,介绍了人工神经网络技术的原理、学习与训练方法等内容,以及如何建立BN信号与应力间的关系。实验数据表明该仪器测试数据准确可靠。     

内燃机曲轴振动时效工艺分析与装置设计

分析了振动时效处理消除曲轴残余应力效果不好的原因,以某型号内燃机曲轴为研究对象,设计了新的工艺和装置,对采用该工艺的振动时效处理装置进行计算机仿真.分析结果表明,该工艺和装置能够在偏心激振器的激振频率范围内使曲轴产生共振,可有效消除曲轴的残余应力,对大批量曲轴生产中振动时效工艺的制定提供了一定的理论依据,具有一定工程意义.     

基于磁弹性仪实测加工残余应力改进曲轴加工工艺

用磁弹性仪对柴油机曲轴加工残余应力进行实测。表明删除消除应力退火是可行的。还对提高磨削加工残余应力进行了研究。     

曲轴残余应力巴克豪森测试仪的研究

研制了基于巴氏噪声的曲轴残余应力测试仪，介绍了仪器的组成，以及仪器各部分电路的特点，实验数据表明该仪器测试数据准确可靠。     

柴油机曲轴圆角处激光喷丸后的残余应力分布特牲研究

采用ANSYS有限元软件,研究了柴油机曲轴圆角处激光喷丸后的残余应力分布规律,并得到相应的模拟数值。将圆角处模拟的结果与未喷丸曲轴的实测点应力值进行对比分析,结果得出,经过喷丸处理后,曲轴连杆轴颈部位的圆角处残余应力由拉应力变成压应力．材料的硬度和强度明显得到提高。通过此类的有限元仿真,可以对激光喷丸的相关参数进行优化。     

基于磁弹性仪实测加工残余应力改进曲轴加工工艺

用磁弹性仪对柴油机曲轴加工残余应力进行实测，表明删除消除应力退火是可行的，还对提高磨削加工残余应力进行了研究。     

激光冲击处理对曲轴疲劳强度的影响

利用激光冲击波对曲轴连杆轴颈圆角进行了强化处理,通过液压伺服疲劳试验研究激光冲击处理工艺对曲轴扭转疲劳强度的影响,利用X射线衍射法分析激光冲击处理后轴颈圆角处残余应力的分布规律,利用扫描电镜观察激光冲击处理表面微结构,分析激光冲击处理提高曲轴疲劳强度的微观机理。结果表明,激光冲击处理在曲轴圆角表面产生了残余压应力场,曲轴疲劳寿命显著提高,疲劳裂纹扩展速率大大降低;残余压应力场提高是激光冲击处理改善曲轴疲劳性能的主要机制。     

基于ANSYS的6110曲轴疲劳分析

对曲轴轴颈进行中频感应淬火,使圆角处产生残余压应力和淬硬层,以提高曲轴的疲劳强度和抗磨损能力.因在线测量温度、组织、应力在当前技术条件下是不可能的,需借助计算机模拟技术来了解、改进淬火工艺,满足提高曲轴疲劳强度和耐磨性的要求.本文利用ANSYS软件对连杆轴颈感应淬火过程进行模拟.计算了淬硬层厚度和淬火后的残余应力分布,并利用ANSYS疲劳分析模块对淬火前和淬火后曲轴进行疲劳分析,结果可信.     

基于ANSYS的6110曲轴疲劳分析

曲轴主要承受交变的弯曲-扭转载荷和一定的冲击载荷,轴颈表面还受到磨损。主要失效方式是疲劳断裂和轴颈表面的严重磨损。因此对轴颈进行中频感应淬火强化处理,主要使圆角处产生残余压应力和淬硬层,来提高曲轴的疲劳强度和抗磨损能力。由于在线测量温度、组织、应力在当前技术条件下是不可能的,有必要借助计算机模拟技术的强大计算功能,进一步了解、改进淬火工艺,满足提高曲轴疲劳强度和耐磨性的要求。本文利用软件ANSYS建立6110钢曲轴的二维轴对称模型,利用其热固耦合功能对连杆轴颈感应淬火过程进行了模拟,计算了淬硬层厚度和淬火后的残余应力分布。然后利用ANSYS疲劳分析模块对淬火前和淬火后曲轴进行疲劳分析,计算结果表明：淬火使圆角产生的残余压应力确实显著提高了曲轴的疲劳强度,模拟可信。     

曲轴变形的分析与控制

在高温下长时间保温去除应力后的锻件曲轴,在粗加工时发现,曲轴主轴径的跳动超差,无法满足加工要求。经分析得出:曲轴在长期放置中,工件内部残余应力重新分布,并通过工件形变得以释放。通过调整热处理工艺以及校直方法,从而有效去除应力,实现了对大中小型曲轴热处理变形的控制。     

基于ANSYS的611O曲轴疲劳分析

对曲轴轴颈进行中频感应淬火，使圆角处产生残余压应力和淬硬层，以提高曲轴的疲劳强度和抗磨损能力。因在线测量温度、组织、应力在当前技术条件下是不可能的，需借助计算机模拟技术来了解、改进淬火工艺，满足提高曲轴疲劳强度和耐磨性的要求。本文利用ANSYS软件对连杆轴颈感应淬火过程进行模拟，计算了淬硬层厚度和淬火后的残余应力分布，并利用ANSYS疲劳分析模块对淬火前和淬火后曲轴进行疲劳分析，结果可信。     

基于磁弹法的曲轴磨削烧伤评价研究

应用酸蚀法,初步判断不同磨削状态曲轴的磨削烧伤程度。通过磁弹法与X射线衍射残余应力检测法,获得不同磨削状态下曲轴的磁巴克豪森噪音信号特征值MP值与曲轴表层300μm深的的最大残余应力,建立两者之间的回归经验模型。研究表明,磁弹法检验本型号曲轴的合格标准值为97。     

航空有机玻璃加工工艺对其残余应力影响的光弹性技术研究

航空有机玻璃在使用过程中的破坏主要是由于残余应力导致疲劳裂纹所致。残余应力会使航空有机玻璃材料链段或基团取向进而产生双折射效应。主要基于残余应力导致的双折射效应,运用数字相移光弹性法实现由钻孔工艺产生残余应力的无损检测,并对测试结果进行分析得出:钻头进给速度越小,加工时间越长,冻结的残余应力越大;而钻头转速越大,加工温度越高,冻结的残余应力越大。控制装卡使各个方向受到相同的约束,能够使孔周残余应力均匀,防止出现较大应力集中区域。加工直径稍大的孔时,应采用分级钻孔的方式,先钻小孔然后逐级扩大,能够保证孔周残余应力低。     

残余应力与基底效应对光栅厚铝膜纳米压痕耦合影响研究

机刻中阶梯衍射光栅厚铝膜通过真空蒸镀方法获得,其内部存在残余应力,与基底效应耦合作用,增加纳米压入测试与刻划成槽模拟仿真的研究难度。为此,基于材料变形弹塑性接触理论和量纲分析方法,建立具有内部残余应力的光栅厚铝膜模型,研究内部残余应力与基底效应耦合作用对纳米压痕硬度与隆起高度的影响规律。结果显示,随着薄膜内部残余应力变大,铝膜载荷和表面隆起高度减小;受基底效应耦合影响,其二者变化趋势逐渐增大。此研究为机刻衍射光栅厚铝膜力学性能纳米压入测试及刻划成槽研究提供重要参考。