S38C车轴钢的旋转弯曲和超声振动疲劳性能研究

选取经硬化（强化）处理的S38C车轴钢小试样,分别采用旋转弯曲疲劳试验机和超声振动疲劳试验机进行疲劳试验,研究其旋转弯曲和超声振动疲劳性能。研究表明,对于具有低温回火马氏体组织的S38C车轴材料,若以4×108周次不发生疲劳破坏的最大应力为疲劳极限,旋转弯曲疲劳试验得到的疲劳极限为775 MPa,超声疲劳试验得到的疲劳极限为675 MPa。通过升降法试验得到(旋转弯曲加载)的具有低温回火马氏体组织的S38C材料在108周次的疲劳极限：对应失效概率10%、置信度95%的疲劳强度下极限为707 MPa;对应失效概率1%、置信度95%的疲劳强度下极限为647 MPa。     

碲改质C70S6非调质钢的旋转弯曲疲劳性能

采用升降法和成组法对碲改质C70S6非调质钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了试样的旋转弯曲疲劳性能,分析了碲改质作用机理。结果表明：当置信度为95%,失效概率分别为10%,50%时采用升降法得到的疲劳强度分别为385.0,458.8 MPa,采用成组法时分别为379.9,432.0 MPa,两种方法所测疲劳强度均高于企业要求和未经碲改质C70S6非调质钢;试验钢中硫化物为MnS和Mn(S,Te),大多呈曲率半径小的椭球状,评级结果为细系1.5级,粗系2.0级,其尺寸小于国内未经碲改质C70S6非调质钢,与国外未经碲改质C70S6非调质钢相当;碲改质主要通过调控硫化物形态、减小硫化物尺寸来改善C70S6非调质钢的旋转弯曲疲劳性能。     

人工缺陷对S38C车轴钢疲劳极限的影响

采用布氏硬度计和电火花烧蚀方法在S38C车轴钢疲劳试样上引入压痕和电火花凹坑两类人工缺陷,研究含不同尺寸人工缺陷试样的疲劳极限,并与Murakami模型的计算结果进行对比。结果表明:疲劳裂纹从人工缺陷底部萌生;在研究范围内,含人工压痕和电火花凹坑试样的疲劳极限均随着缺陷投影面积的增加而呈线性降低趋势;在缺陷于横截面上投影面积相同条件下,试验得到含电火花凹坑试样的疲劳极限比含人工压痕试样的低30 MPa左右,含人工压痕试样的疲劳极限试验值比计算值高约50MPa,而含电火花凹坑试样的疲劳极限仅比计算值高约20MPa,含该类缺陷试样的疲劳极限可由Murakami方程进行近似预测。     

LZ50钢车轴的旋转弯曲疲劳性能

在LZ50钢车轴上制取了光滑试样和环形缺口试样,按照AAR M-101-2009新标准测试了其旋转弯曲疲劳性能,并观察了断口形貌。结果表明:光滑试样的旋转弯曲疲劳裂纹萌生于试样表面,而环形缺口试样的裂纹萌生于缺口前缘,并呈多源开裂形式,两种试样均形成与轴向垂直的平断口;当车轴的拉伸强度提高5%后,其光滑试样旋转弯曲疲劳性能也得到明显提高,环形缺口试样虽中值疲劳强度比光滑试样的降低18%,但其旋转弯曲疲劳极限缺口敏感系数仍与国外碳素钢车轴保持在同一水平上。     

高速列车S38C车轴外物致损模拟与疲劳性能研究

外物致损是造成高速列车车轴疲劳失效的典型因素之一。采用立体显微镜分析CRH2系列高速列车S38C车轴表面的损伤,借助轻型空气炮向取于S38C车轴表面的四点弯曲疲劳试样发射多种角度、速度的球形和正方形钨钢弹体,模拟外物致损。采用逐步加载法来确定损伤试样的疲劳强度,在场发射扫描电镜下观测损伤特征和疲劳断口形貌。结果表明,车轴表面的损伤大部分是刮擦,少部分是缺口。球形弹体垂直冲击损伤随着速度的增大变得逐渐恶劣,材料缺失和微裂纹分布在损伤边缘,底部出现绝热剪切带引发的裂纹;球形弹体斜冲击损伤出射区主要以形变和剪切作用下的掉块为主;方形弹体冲击损伤形态各异。不考虑损伤形成的工况,试样疲劳强度随着损伤深度的增加而降低,深度作为损伤评价参数具有可操作性,本研究为车轴外物致损检修标准的制定提供参考。     

国产EA4T车轴钢的缺口疲劳性能

在国产EA4T车轴钢上截取光滑和缺口疲劳试样,按照EN13261-2009标准测试了其旋转弯曲疲劳性能,并观察了断口形貌。结果表明:国产EA4T车轴钢的光滑和缺口疲劳强度均满足EN13261-2009的要求,缺口试样的疲劳强度比光滑试样的低30%左右;光滑试样的裂纹萌生于试样表面,呈单源开裂,缺口试样的裂纹萌生于缺口根部,呈多源开裂;未断缺口试样的缺口根部存在非扩展性裂纹。     

高温微型悬臂旋转弯曲疲劳试验机

<正> 该机适用于作室温、高温微型试样疲劳试验。试样可从合金棒材或故障件上截取。是新材料、新工艺研究,故障分析的有力工具。一、主要技术规格1.试样尺寸φ3×28;φ4×52毫米2.试样转速 6500转/分3.载荷范围 0—4公斤4.载荷产生的弯矩 0—0.6公斤·米5.静载荷示值误差(0.2—4公斤)不大     

不同成分EA4T车轴钢的高周疲劳性能

研究了两种不同成分EA4T车轴钢的高周疲劳性能,并采用光学显微镜对其显微组织进行了分析。结果表明:钢中合金元素含量的提高能有效提高钢的淬透性,并使钢中先共析铁素体尺寸减小、数量减少,晶粒尺寸细化;硫含量的降低能减少夹杂物的数量;这些因素共同作用有效提高了该钢的疲劳强度。     

S38C车轴表层梯度材料的疲劳裂纹扩展性能研究

为研究S38C车轴表层梯度材料的疲劳裂纹扩展性能,直接从现车车轴截取试样,保持实际车轴表层具有的显微组织、硬度及其残余应力呈梯度变化的情况,采用三点弯曲加载方法,检测疲劳裂纹在硬化层、过渡层和芯部基体的扩展性能。结果表明,随着表层裂纹长度的增加,疲劳裂纹扩展速率呈现先增加后减小最后增加的趋势。通过测量不同表层深度位置的残余应力分布,发现距车轴表面深度0～3 mm内存在较大的残余应力压应力,使得疲劳裂纹扩展需要更大的驱动力,而距车轴表面深度3 mm后转变为拉应力,对疲劳裂纹扩展没有影响。     

喷丸强化对异物致损车轴钢疲劳性能的影响

高速铁路车轴长期服役中形成各种损伤,严重破坏了结构完整性.为此,首先采用喷丸处理(SP)对车轴钢试样进行强化,运用空气炮装置预制异物损伤(FOD),基于X射线衍射和纳米压痕仪得到喷丸强化试样表层的残余应力和微观硬度分布,开展高周疲劳试验分别获得未强化光滑试样(UnSPed+UnFODed)、强化处理的光滑试样(SPed...     

便携式旋转超声振动钻研究

为碳纤维复合材料的构件的钻孔，研制出一种便携式旋转超声钻，设计了小型化超声振动系统，并对其主要性能进行了试验分析，对于超声波发生器，提出电流反馈式的搜索电流量大值来实现频率的自动跟踪，还介绍了用步进电机作为驱动元件，兼有压力检测的约束型适应控制。     

车削加工工艺对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

对不同工艺车削加工的EA4T车轴钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了车削加工工艺对该钢疲劳性能的影响.结果表明:在不同车削加工工艺下,试验钢轴向残余压应力的最大值与最小值相差50MPa,周向残余拉应力的最大值与最小值相差25MPa,车削加工工艺对残余应力的影响不大;不同车削加工工艺下试验钢表面粗糙度均小于0.8μm,且表面粗糙度的最大值与最小值相差0.15μm,车削加工工艺对表面粗糙度的影响不大;当表面粗糙度小于0.8μm时,车削加工工艺对疲劳寿命的影响不大;疲劳断口均分为裂纹源区、裂纹稳态扩展区和瞬断区,且均只有一个裂纹源,疲劳裂纹都是在表面较深车痕的根部萌生并向内扩展.     

轴承钢旋转弯曲疲劳试验中内部起点型断裂的疲劳寿命预估

近年来，对机械零件长寿命与高可靠性的要求更严格了。特别需要掌握零件的基本疲劳特性。作为结构零件之一的滚动轴承，正努力实现长寿命化。轴承钢的机械性能也随着炼钢技术及热处理技术的发展而得到提高。     

齿轮的扭转振动和弯曲振动

在设计齿轮时要考虑到因振动而产生失效的问题。这里谈谈扭转振动和弯曲振动。扭转振动:转动机械的任何系统都有一个自然的扭转数率,其数值取决于这个系统所有各轴的刚性与转动惯量。振型的数目随系统中元件的数目一同增加。而且,一个复杂的机器,在它的速度范围内可以有许多固有的振型。引起扭振必须有一个激发的力或力矩,这个     

表面滚压处理对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

表面强化可提高高速列车车轴疲劳性能,延长使用寿命。对广泛应用于高速列车的EA4T车轴钢表面进行滚压处理,使用激光共聚焦显微镜表征表面形貌和粗糙度;借助光学显微镜分析滚压处理前后试样的显微组织,并采用EBSD测试滚压试样表层晶粒尺寸;采用显微硬度计测试强化层显微硬度分布并与未处理试样进行对比,采用X射线衍射残余应力分析仪分析其残余应力分布;基于旋转弯曲疲劳试验和扫描电子显微镜下的断口观测分析试样的疲劳性能。研究结果显示:滚压强化后,试样表层发生塑性变形,表面质量得到改善,且形成厚度约为400μm的硬化层,表层产生纳米晶;显微硬度提高了29%,表面最大残余应力为-576MPa,试样显微硬度和残余应力变化趋势一致,均为从表面向心部减小;滚压试样疲劳强度增幅为28%。试验结果表明,滚压是车轴延长寿命的一种有效方式。     

超声车削弯曲振动系统的试验研究

设计并制造了三振型弯曲刀杆,计算出其固有频率为20．440kHz。空载下,用自行研制的超声车削弯曲振动装置进行了试验研究。得出刀具在切削速度方向的振幅符合其位移Catx=asinwt,呈正弦曲线,刀尖的振幅最大可达到18．1751μm,最小为10．3996μm,均能满足超声振动车削要求。     

轮毂轴承旋转弯曲疲劳寿命分析及可靠性评估

轮毂轴承的寿命和损伤是直接影响汽车寿命和安全性的重要因素之一.本文对第三代轮毂轴承的旋转弯曲疲劳寿命进行预测,首先应用ABAQUS进行动力学有限元仿真,其次用nCode寿命分析软件得出模型的寿命云图预其测疲劳寿命.然后用旋转弯曲疲劳试验机进行试验,分析试验数据,以此验证旋转弯曲疲劳寿命预测模型的可行性.最后,对试验结果进行可靠性分析,以可靠性函数图评估预测结果的可靠度.     

铝合金车轮弯曲疲劳性能的有限元分析

用有限元法对铝合金车轮弯曲疲劳性能进行分析,能大大提高产品设计开发的质量和水平,增强设计功能,丰富设计手段;通过各种模拟试验,减少试验时间和经费,预先发现设计中潜在的问题,增强产品可靠性,并缩短产品开发周期,降低开发成本。     

激光冲击强化对LZ50车轴钢疲劳性能影响试验研究

为了研究激光冲击强化对LZ50车轴钢疲劳性能的影响,对LZ50车轴钢车轴试样进行激光冲击强化处理并在JD-1轮轨模拟试验机上进行了旋转弯曲疲劳试验。结果显示:采用不同参数激光冲击强化处理的2个试样,硬度分别增大18%和27%;对LZ50车轴钢试样的过盈配合面进行激光冲击处理后产生了塑性变形层,形成了较高的残余压应力;试验后试样过盈配合表面两侧区域都可见明显的环形损伤带,出现了以剥落和犁沟为特征的磨损形貌,损伤机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。激光冲击前后试样断口形貌特征相似,疲劳源呈多源性;在裂纹扩展区域段观察到大量的准解理小面,属于脆性穿晶断裂;瞬断区内出现大量韧窝和二次裂纹。激光冲击强化处理显著提高了车轴钢的疲劳寿命,不同激光冲击强化参数处理的2个车轴试样疲劳寿命比未处理试样疲劳寿命分别提高31%和21%。