铬对凸轮轴三点弯曲断裂载荷的影响

凸轮轴在服役过程中承受弯曲和扭转的复杂交变载荷,凸轮轴异常断裂是严重的失效形式。本文采用Weibull统计分析方法研究了两种(其中一种含0.02%Cr,另一种含0.21%Cr)神龙富康激冷灰铸铁凸轮轴的三点弯曲断裂载荷。结果表明,上述两种凸轮轴三点弯曲断裂载荷的Weibull模量分别为11.4和14.3;其三点弯曲断裂载荷平均值分别为6.5kN和7.0kN;表明含Cr凸轮轴比不含Cr凸轮轴的可靠性更高。作者初步分析了产生上述现象的原因。     

冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的统计分析

采用直方图分析和Weibull统计分析相结合的方法,分析了TU5GP4型冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的分布规律。结果表明:(1)TU5GP4型冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的分布直方图属偏态型,标准偏差S=0.223,说明数据分布集中程度高,离散程度小。(2)Weibull模量为33.4,表明其三点弯曲断裂载荷集中程度高,凸轮轴生产工艺可靠性高。     

通用中空凸轮轴三点弯曲断裂载荷的统计分析

采用Weibull统计分析方法分析了通用中空冷激铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷的分布规律。Weibull统计分析表明,通用中空冷激合金灰铸铁凸轮轴三点弯曲断裂载荷符合Weibull统计规律,其Weibull模量为15.9。断口分析表明,渗碳体体积分数高的凸轮轴,其三点弯曲断裂载荷也高,反之亦然。凸轮轴中渗碳体体积分数的差异是导致其三点弯曲断裂载荷分散的原因。     

机加中心孔对球铁凸轮轴三点弯曲性能的影响

研究了机加中心孔(直径8.7mm)对DA471和DAMN两种球铁凸轮轴三点丐曲断裂性能的影响.研究表明,二者三点弯曲断裂载荷分别下降1.5％和5.9％,且都分别小于其截面积下降的百分数.同时初步分析了产生上述现象的原因.     

风电叶片复合材料弯曲损伤破坏声发射监测

通过对含纤维断裂缺陷的风电叶片玻璃钢复合材料三点弯曲试验,研究风电叶片复合材料弯曲损伤破坏及其声发射响应特征。试验研究表明,复合材料三点弯曲试件载荷一挠度曲线近似为直线,表面20层纤维断裂缺陷导致复合材料强度急剧下降;含中间20层纤维断裂缺陷试件与无缺陷试件相比,强度和刚度相差不大;纤维断裂缺陷使复合材料的破坏形式发生变化。声发射监测数据显示,风电叶片复合材料弯曲损伤破坏与声发射的幅度、能量、撞击、上升时间、持续时间和计数等参量特征相关。     

Ti—24Al—11Nb合金塑性和韧性的研究

采用三点弯曲装置研究了条状与块状两种组织的Ti—24Al—11Nb合金的室温塑性与缺口断裂韧性K_c~R。通过载荷—挠度测量确定了弯曲试验塑性的参数如最大挠度f_(max)、断裂应变ε_f及应变能密度U等;通过缺口试样确定的K_c~R。结果表明:条状和块状组织在室温下弯曲的ε_f小于8.8%时,线切割缺口试样呈脆性断裂;在弯曲时的塑性参数值相近时,条状组织的K_c~R高于块状的。同时,还讨论了缺口长度与缺口半径对K_c~R的影响。     

金属基陶瓷涂层/钢基体界面裂纹的应力强度因子

将三点弯曲断裂力学试验与有限元分析(FEA)结合起来计算LX88A涂层与Q345钢界面裂纹的复应力强度因子.结果表明,对于三点弯曲试样,当发生界面断裂的临界载荷较小时,涂层试样的界面裂纹尖端附近存在K控制区,但K因子随临界载荷的增大,K因子控制区消失,发生失效的现象.对于三点弯曲试样,当临界载荷超过一定值时,线弹性断裂力学已经不能描述界面裂纹尖端场.因此,在后续研究中有必要使用弹塑性断裂力学和概率断裂力学对此类界面裂纹进行分析.     

大型轴管类件过弯矫直等价原理实验

为分析大型轴管类零件过弯矫直工艺参数与直梁纯弯曲理论相关参数之间的对应关系,根据相似性原理,设计了过弯矫直等价原理的实验方法。采用不同材质、不同截面属性管坯的三点弯曲和四点弯曲及其反向弯曲实验,证实了小曲率曲梁反弯矫直所需变形量与相同材质、相同截面属性的直梁弯成曲梁形状所需变形量之间的等价关系。实验结果表明,管坯经反弯矫直后最大挠度均小于0.28mm,已非常接近直管。通过引入塑性金属材质的梁纯弯曲过程中弯矩载荷与变形行程之间的单值递增函数对应关系,论证了变形量相等的实质是两个过程的弯矩分布相等,从而给出了过弯矫直等价原理,为后续的过弯矫直工艺方法的研究及其控制策略的确定,奠定了实验基础。     

激光硬化层对GCr15钢弯曲性能的影响

应用激光相变硬化技术进行GCr15轴承钢激光强化处理试验,通过三点弯曲试验研究钢件经激光硬化处理后获得的激光硬化层对钢件抗弯强度和挠度的影响,弯曲试验时材料的塑性用各试样的最大挠度来表示。结果表明,经激光硬化处理后钢件的抗弯强度和挠度明显下降,断裂机制也发生了改变,导致了激光硬化层塑性和韧性的下降。对常规热处理试样和激光表面处理试样断口进行了对比分析,常规热处理试样断裂后断裂表面均表现出韧性断裂后的韧窝特征,激光硬化层起裂区呈现脆性特征,断裂方式主要为准解理和沿晶断裂。     

板材杨氏模量对称三点弯曲测试方法及测试装置

金属板材在弹性对称三点弯曲时最大挠度与集中力呈线性比例关系,由该关系可求出板材的杨氏模量。文章提出利用对称三点弯曲的原理测量金属板材杨氏模量的方法,并设计加工了相应的试验装置,该装置结构简单,制作成本低,挠度测量采用百分表,测量精度高。实测了1mm厚铝板和铜板及3.1mm厚钢板的杨氏模量,测量结果稳定可靠。     

碳含量对TU5JP4灰铸铁冷激凸轮轴铸造弯曲变形和气孔的影响

本文采用生产现场的大量数据,统计分析了碳含量对TU5JP4灰铸铁冷激凸轮轴弯曲变形和气孔的影响。统计数据表明,碳含量从3．4％～3．6％提高到3．6％～3．7％之间,可以较明显地降低凸轮轴的过度弯曲变形（跳动超过1mm）和气孔缺陷。用户机械加工的统计数据表明,碳含量提高后,因皮下气孔导致的废品率下降约30％。     

碳当量对Cr—Cu-Ni合金灰铸铁冷激凸轮轴铸造弯曲变形的影响

设计了碳当量高低不同的两组铸铁,浇注凸轮轴考察其变形情况。采用大量数据统计分析碳当量对Cr-Cu—Ni合金灰铸铁冷激凸轮轴弯曲变形的影响。对统计数据初步分析的结果表明,提高铸铁的碳当量,并将其控制在4．10％～4．25％,可以将过度弯曲变形（跳动超过1mm）凸轮轴的数量减少80％左右。     

球铁凸轮轴等温淬火工艺研究

研究了等温温度和等温时间对球铁凸轮轴力学性能的影响。结果显示:(1)抗拉强度随凸轮轴等温温度的升高而降低,伸长率先升高后降低,约在380℃达到最大值;抗拉强度随着等温时间的延长而升高,伸长率先升高后降低,约在3h达到最大值。(2)本试验条件下,球铁凸轮轴合适的等温淬火工艺为:900℃×1h+380℃×3h,此工艺下得到的球铁凸轮轴抗拉强度高于900MPa,伸长率高于7%,满足使用要求。     

铸态高强度高伸长率球铁凸轮轴的试制

采用覆砂铁型铸造工艺试制了铸态高强度、高伸长率球铁凸轮轴铸件,结果表明:铸件本体铸态金相组织为:球化级别2～3级,球墨尺寸为6级以上,珠光体含量超过90%;本体铸态力学性能为:抗拉强度高于800 MPa,伸长率高于5%。主要工艺措施有:(1)采用低S高纯度原铁液以及低S高纯度增碳剂;(2)分别采用含Sb的硅铁和含Mn的硅铁进行包内孕育和随流孕育,孕育剂使用前要预热;(3)覆砂层厚度控制在6～8 mm。     

球铁铸件断口灰斑分析

QT700铸态球铁凸轮轴断口出现灰斑,扫描电镜观察发现灰斑区石墨球数量和w(C)量明显高于银色区,但金相组织观察显示,黑斑区球化情况良好,无组织缺陷。断口扫描电镜确定灰斑区断口为韧性断裂,银色区断口为解理或准解理脆性断裂。断口灰斑再现试验证明,球铁铸件断口上的灰斑说明该区域是韧性断裂区域,并非组织异常,也并非是铸造缺陷。     

Fracture analysis of chilled cast iron camshaft

The fracture of a camshaft made of chilled cast iron, installed in a home-made Fukang car, happened only after running over a distance of 6,200 km. The fractured camshaft was received to conduct a series of failure analyses using visual inspection, SEM observation of fracture section, microstructure analysis, chemical composition analysis and hardness examination and so on, while those of CKD camshaft made by Citroen Company in France was also simultaneously analyzed to compare the difference between them. The results showed that the fracture of the camshaft mainly results from white section in macrostructure and Ledeburite in microstructure; the crack in the fractured camshaft should be recognized to initiate at the boundary of coarser needle-like carbide and matrix, and then propagate through the transverse section. At the same time, the casting defects such as dendritic shrinkage, accumulated inclusion and initiated crack and abnormal external force might stimulate the fracture of camshaft as well. Based on failure analysis, some measures have been employed, and as a result, the fracture of home-made camshafts has been effectively prevented.     

基于正交试验-遗传神经网络的凸轮轴高速磨削参数优化

采用X-C两轴联动的加工方式,在CNC8325型超高速凸轮轴复合磨床上,对冷激铸铁凸轮轴进行了加工试验。采用正交试验法设计实验,并运用极差法和方差法综合分析相关磨削工艺参数对工件加工质量的影响规律。利用遗传神经网络算法建立了工件加工质量和相关磨削工艺参数间的非线性映射关系,同时基于正交试验法的分析结果改进了遗传神经网络算法,实现了相关磨削工艺参数的优化,缩短了冷激铸铁材料凸轮轴数控磨削工艺制定的时间,提高了磨削加工的质量。     

不同硬度计测定灰铸铁凸轮轴轴颈的硬度比较

测定灰铸铁凸轮轴轴颈的基体硬度结果表明:布氏硬度HBS和洛氏硬度HRB的误差小于3%,而洛氏硬度HRC的误差大于10%。分析认为,原因可能是HBS和HRB的压头为钢球,对显微组织不均匀性的敏感性较差,硬度值偏差就较小;HRC采用圆锥金刚石压头,其头部尖锐,对显微组织不均匀性的敏感性较强,硬度值偏差就较大。故HRC不适宜用于表述灰铸铁凸轮轴颈的硬度。