等离子喷涂NiCrBSi涂层接触疲劳过程中残余应力变化规律研究

采用超声速等离子喷涂技术在45钢基体上制备NiCrBSi合金涂层,涂层整体结构致密,含有少量微缺陷。使用球盘式接触疲劳试验机在接触应力为1.86 GPa,转速为1 500 r/min的条件下对涂层试样进行接触疲劳试验,得到涂层的接触疲劳寿命为9.0×105周次;同时建立Weibull失效概率图,通过该图可以直观地得到在同一工作条件下,涂层任意循环次数的失效概率。测量涂层不同疲劳阶段的残余应力,结果表明:一旦进行接触疲劳试验,其残余应力形式由拉应力迅速转化为压应力,在整个疲劳过程的前半段,应力增强较为缓慢,在疲劳过程的后半段,应力值迅速增大,疲劳过程的中期成为了应力变化的转折点。根据这一规律,可以有效地判定涂层处于疲劳过程的哪个阶段,从而为预防涂层的突然失效提供了一种新的手段。     

热喷涂层滚动接触疲劳寿命演变规律研究进展

滚动接触疲劳寿命是评价热喷涂层性能的重要指标之一。目前,用于热喷涂层滚动接触疲劳寿命演变规律的研究方法主要可以分为三大类:理论模型法、疲劳试验法和有限元分析法。模型预测法侧重对失效机理的描述,主要通过理论推导建立模型公式,再通过试验获取模型所需参数,从而达到预测涂层寿命的目的。疲劳试验法侧重对疲劳数据的分析,通过疲劳试验机得到寿命数据,采用Weibull分布等统计模型对数据进行分析,建立不同寿命影响因素与涂层疲劳寿命之间的关系。有限元分析方法则是通过采用计算机软件模拟涂层实际工况的方法,对涂层工作中的部分参量进行科学估计,是上述两种方法的补充。从热喷涂层滚动疲劳寿命研究方法的角度出发,总结各种研究方法的研究成果,系统综述国内外学者对热喷涂层滚动接触疲劳寿命演变规律的研究现状,确定疲劳试验与有限元分析相结合的方法。     

挤压粉末冶金轴承钢的滚动接触疲劳寿命

本文介绍在经挤压和热处理的、由车加工切屑重熔的用氮气雾化成粉末制成的挤压粉末冶金轴承钢的机构性能、韧性及滚动接触疲劳寿命。其机械性能和韧性可与精炼轴承钢相匹敌。其滚动接触疲劳寿命取决于奥氏体化的温度，该温度范围在７９０℃－８７０℃之间。挤压粉末冶金轴承钢与精炼钢相比，在两种状态下均显著出稍高的硬度和更高的接触疲劳寿命，分别为Ｌ１０＝８０．７与５５．２百万载荷循环；而精炼钢只有Ｌ１０＝３１．８百万载     

超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机的研制

在总结分析目前国内外表面超硬涂层零件接触疲劳失效行为评估技术的基础上,依据超硬涂层零件接触疲劳失效机制模型,自主研制了一种超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机。介绍了该试验机的设计原理和特殊功能,采用该试验机对51306纳米超硬材料涂层轴承滚动接触疲劳失效行为进行了试验评定。试验证明所研制的超硬涂层材料滚动接触疲劳试验机智能检测控制系统能够动态探测诊断涂层轴承表面初始疲劳裂纹并实现急停,可捕捉试验轴承表面疲劳初始状态,为超硬涂层零件接触疲劳失效机制分析提供可靠的试验依据。     

超硬涂层零件滚动接触疲劳加速实验方法研究

提出了一种新的加速超硬涂层零件滚动接触疲劳失效的实验方法,并给出了机制模型及机制分析;采用该方法,在超硬涂层材料滚动接触疲劳实验机上,对纳米超硬材料涂层轴承滚动接触疲劳失效行为开展了加速疲劳实验和常规疲劳实验的对比实验研究。实验结果表明:该方法能取得与常规疲劳实验方法疲劳行为相同的实验结果;加速疲劳实验加速比约为3,加速疲劳实验方法十分有效地节省了疲劳实验中消耗的时间。该方法是一个适应于评价超硬涂层零件滚动接触疲劳性能及研究其失效机制的新方法。     

新因素对滚动接触疲劳寿命影响的研究

传统的寿命理论将滚动接触疲劳（RCF）寿命定义为：由最大接触压力（P）和总的应力循环数（N）决定。但是,分析寿命试验轴承的结果可知,RCF寿命、最大接触压力和总的循环数之问基本无关。进一步研究后发现滑动速度是影响轴承RCF寿命的其它因素。在特殊试验条件下发现,当PV值接触压力和滑动速度之积高于临界值时就会产生特殊剥落类型。白色组织引起的剥落出现在PV值最大的点上。虽然增加最大接触压力是一种传统的方法,但增大沟道曲率是防止白色组织形成的一种有效措施。在轴承材料添加铬是另外一种有效的措施。     

钢轨滚动接触疲劳研究

介绍了滚动接触疲劳裂纹的萌生及扩展的形成机理、钢轨滚动接触疲劳的破坏分类、影响因素,从钢轨新材料的开发、轮轨接触几何型面的优化和铁路工况的改善等几个方面提出了减缓钢轨滚动接触疲劳的措施。     

轴承用球三点接触纯滚动接触疲劳寿命试验机

介绍了一种新型的轴承用球三点接触式纯滚动疲劳寿命试验机。试验机主要包括驱动装置、从动装置和加载装置3部分,附加装置中的热电偶、加速度传感器和计数器分别测量温度、振动和转动圈数。被测试样球仅在同一最大圆截面上受到3次非等间隔但等强度的循环接触载荷作用,并沿此圆周作纯滚动,试样球的最大转速为23 000 r/min,最大赫兹接触应力可达7 GPa。该试验机可用于评定各种材料轴承用球的滚动接触疲劳性能。     

Predicting Material Performance in Rolling Contact Fatigue via Torsional Fatigue

Abstract

Evaluating new materials for rolling element bearings (REBs) is an expensive, time-consuming, and difficult process. This work presents a continuum damage mechanics (CDM)-based finite element model (FEM) that incorporates gradual material degradation under cyclic loading and discrete material representation to predict rolling contact fatigue (RCF) failure. The fully reversed orthogonal shear stress was considered the critical stress for the CDM RCF modeling. Torsional fatigue results available from the open literature were used to determine the critical parameters for CDM FEM. In contrast to previous modeling approaches, in this investigation the CDM material parameters were considered probabilistic in nature to represent variations in material strength or resistance to fatigue. This modification to the modeling procedure resulted in RCF life predictions that capture life scatter characteristic of the RCF phenomena for REBs. Based on the model results, a fatigue life equation was developed to corroborate the Lundberg and Palmgren (LP) theory. The results obtained from the predictive life equation generated from the CDM-based FEM using material parameters obtained from torsional fatigue results are in good agreement with the LP model.     

超硬涂层轴承的滚动接触疲劳试验

介绍了超硬涂层轴承滚动接触疲劳试验机的原理及功能,并对表面涂层的51306型轴承滚动接触疲劳失效进行了试验分析。通过对影响涂层接触疲劳破坏的几个重要参数的动态检测与控制,试验成功捕捉到了超硬涂层轴承表面疲劳裂纹的初始形态,分析了涂层轴承接触疲劳失效机理,为涂层轴承疲劳寿命评估提供了依据。     

Three-Dimensional Simulation of Rolling Contact Fatigue Crack Growth in UIC60 Rails

In this article, a UIC60 rail with accurate geometry is studied by employing the finite element method. For this purpose, a three-dimensional elastic-plastic finite element model is conducted using model. In addition, the stress distribution of wheel-rail operation is acquired, and its effects on fatigue life are specified by damage mechanic methods. In the finite element model, the displacements and stress intensity factors (SIFs) are computed on the crack near the leading edge to calculate crack propagation trajectories and crack growth rate. The modified Paris model is used to estimate fatigue crack growth rates.     

三点接触纯滚动轴承球的强化接触疲劳寿命试验机设计

设计了一种新型三点接触式纯滚动轴承球的强化接触疲劳寿命试验机。被测试样球仅在同一最大圆截面上受到三次非等间隔但等强度的循环接触载荷作用，并沿此圆周做纯滚动，试样球的最大转速为23000r／min，最大赫兹接触应力可达7GPa。该试验机可用于评定各种材料轴承球的滚动接触疲劳性能，具有被试球球径变化范围大、效率高、实用性强等特点。     

H10Cr4Ni4Mo4V钢表面渗碳层硬度对接触疲劳寿命的影响

进行了H10Cr4Ni4Mo4V钢经渗碳热处理后，渗层表面硬度值的大小及均匀性对接触疲劳寿命的影响试验。结果表明，在渗碳表面硬度低或极其不均匀的情况下，其疲劳寿命远远低于渗层表面硬度高且均匀的试样寿命。在渗碳热处理时，渗层表面硬度值应控制在60．0～65．0HRC，且同一零件硬度差不大于2HRC。