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。     

曲轴感应淬火装备的现代化

曲轴轴颈淬硬最初是用来提高其耐磨性的。轴颈圆角淬火工艺的实现,使曲轴的疲劳强度提高了一倍,从而使曲轴感应淬火成为取代成本高、周期长的渗氮的新工艺。 20世纪30年代中期,前苏联研究部门与美国达科(TOCCO)公司分别研制了曲轴感应淬火机     

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。     

曲轴淬火感应器的选用及保养要点

曲轴轴颈感应淬火的目的是提高轴颈硬度,增加其耐磨性;当轴颈圆角部分连同淬上时,将进一步提高曲轴的疲劳强度。曲轴的淬火部位,一般包括主轴颈、连杆颈、法兰油封面与前轴颈等部位,如图1所示。曲轴淬火感应器就是为这些部位进行淬火的工具,其有效圈的尺寸,也随轴颈的直径、开挡宽度或淬火宽度而异。1.曲轴颈淬火区域主要包括以下几种:①只淬轴颈表面(见图2a)。②轴颈表面及圆角部位同时淬硬(见图2b)。③轴颈表面及止推面同时淬硬(见图2c)。④轴颈及止推面单独淬硬(见图2d)。⑤法兰油封面及前轴油封面的淬火(见图2e)。2.曲轴淬火感应器的结…     

内燃机曲轴扭转疲劳强度试验研究与分析

通过对内燃机曲轴进行扭转疲劳试验研究,分析了影响曲轴扭转疲劳强度的因素以及导致曲轴扭转失效的原因,并提出了相应的改进措施。分析指出,随内燃机爆发压力的提高,曲轴所承受的扭矩会相应增大,由此导致的曲轴扭转疲劳失效不断增加。曲轴扭转失效位置主要在连杆颈油孔、曲柄臂和连杆颈下止点,失效原因涉及结构设计、原材料、机加工、热处理等多个因素。连杆颈油孔是扭转疲劳失效最常见部位,裂纹源一般在油孔内壁距轴颈表面约8～10 mm位置,轴颈表面感应淬火对扭转疲劳强度影响较大,表面感应淬火使曲轴的扭转疲劳强度降低约30%,油孔内壁抛磨可使轴颈表面淬火曲轴的扭转疲劳强度提高25%以上。     

一次中频淬火球铁曲轴的试验与考核

本文对圆角轴颈一次中频淬火球铁曲轴的模拟疲劳、圆角残余应力的分布,装机台架试验和使用考核等情况进行了介绍。通过试验与考核得知:曲轴经圆角轴颈一次中频淬火后其纯弯曲疲劳强度与正火态相比提高一倍以上;圆角处最大压应力值可达37～38公斤/毫米~2;装机台架试验寿命可达7000～10000小时;一次大修寿命可超出6000小时。     

X30CrMoN15-1钢制双列调心滚子轴承外圈感应淬火工艺数值模拟及参数优化

利用DEFORM有限元软件对某型号双列调心滚子轴承外圈感应淬火进行模拟,采用响应曲面法对工艺参数进行优化,并根据优化后工艺参数得到深冷处理前后滚道中心和密封槽底淬硬层深度以及滚道中心次表面残余压应力.结果表明:二次响应曲面能够很好地拟合外圈感应淬火模拟结果,淬硬层深度各影响因素显著程度由高到低依次为电流频率、电流密度和...     

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。     

感应淬火后大型齿条残余应力的有限元模拟

对G35CrNiMo钢大型齿条的3种感应淬火工艺下的温度变化曲线、显微组织进行了分析,采用盲孔法并结合逐层剥离法测得齿条不同区域的残余应力;建立了齿条的有限元模型和电磁感应与热传导的耦合模型,模拟了齿条的残余应力分布,并与试验结果进行了对比。结果表明:淬火温度较高时,齿条淬硬层中产生较大的热应力,导致齿条在淬火过程中开裂;采用先气淬、后水淬的工艺后淬硬层的温度差降低,热应力减小,有效避免了淬火开裂;齿条表面的最大瞬态拉应力出现在325℃等温线附近,沿齿条方向和垂直于齿条方向的应力大小非常接近,且计算结果与试验结果非常吻合。     

中频沿齿沟埋油淬火有什么特点?

大模数齿轮采用中频沿齿面淬火,淬火后其淬硬层仅仅分布在齿的接触表面上,而在齿的根部终断,如图-a所示。这样在淬火终断的根部,易形成拉伸残余应力。这些应力降低了齿根的弯曲疲劳强度,对齿轮的使用不利。采用中频沿齿沟淬火,淬火后其淬硬层是沿整个齿沟的轮廊均匀连续     

第二篇 曲轴颈圆角淬硬的难点

曲轴是汽车发动机中的重要零件，越来越多的发动机生产厂家采用感应淬火技术对曲轴进行强化来提高其疲劳强度，增加曲轴的使用寿命。曲轴感应淬火时经常会出现零件变形量大，连杆颈圆角淬火层深不均匀，达不到技术要求等问题。     

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。     

球墨铸铁曲轴强化工艺的研究——正火、中频淬火、等温淬火、气体软氮化处理的组织、内应力与机械性能

本文研究了球墨铸铁曲轴经正火、中频淬火、等温淬火、气体软氮化处理的组织、内应力与机械性能的关系,据以论证上述强化工艺的合理性。曲轴的平面弯曲疲劳试验表明:与正火态相比,经570℃气体碳氮共渗4小时处理,疲劳强度提高了68%;280℃等温淬火可提高48%;轴颈中频淬火强化只能提高耐磨性,由于淬火热影响区的弱化和园角处表层的残余拉应力的不利影响,其疲劳强度低于正火曲轴。与尿素热分解软氮化工艺相比,通氨滴醇软氮化工艺具有更好的强化效果。     

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。     

40Cr钢感应淬火后取消回火的可行性研究

本文阐述的是感应淬火40Cr钢的残余应力对回火与不回火处理试样的疲劳性能和扭转性能的影响进行的对比研究。结果表明，40Cr钢感应加热淬火后不经回火处理的试样，其疲劳强度和扭转强度较高，而且可以节约能源。     

基于磨削加工的表面形变淬火工艺--磨削淬硬

磨削淬硬是利用未淬硬钢零件磨削加工中产生的热—机械复合作用直接对其进行表面形变淬火的新工艺。研究表明 ,该工艺可使淬硬层获得超细化马氏体和压缩残余应力 ,同时可显著改善零件的摩擦磨损和疲劳性能 ,在生产应用中具有显著的经济和社会效益。     

曲轴颈圆角淬硬的难点

曲轴是汽车发动机中的重要零件,越来越多的发动机生产厂家采用感应淬火技术对曲轴进行强化来提高其疲劳强度,增加曲轴的使用寿命。曲轴感应淬火时经常会出现零件变形量大,连杆颈圆角淬火层深不均匀,达不到技术要求等问题。     

40Cr钢感应淬火后取消回火的试验研究

本文对比研究了感应淬火40Cr钢的残余应力对回火与不回火处理试样的疲劳性能和扭转性能的影响。结果表明，40Cr钢感应加热淬火后不经回火处理的试样，其疲劳强度和扭转强度较高，而且可以节约能源。     

7050铝合金法兰盘表面淬火残余应力和拉伸断裂有限元分析

考虑7050铝合金材料的非线性力学性能、热物性参数,利用有限元方法对7050铝合金法兰盘零件表面进行淬火数值模拟。在获得残余应力的基础上,模拟不同热处理温度对法兰淬火后残余应力的影响。分析该过程中其残余应力与热处理温度之间的关系,结果表明法兰淬硬层残余应力与淬火温度基本呈线性增大关系。当淬火温度达到500℃时,其残余应力接近材料屈服极限。为选出7050铝合金合理热处理温度,为结构热处理提供理论基础。同时,建立Johnson-Cook本构函数的7050铝合金拉伸试样有限元模型,通过与已有文献进行对比,结果真实可靠,且J-C数值更易获得。