310 Дат баспас болоттон жасалган катушка түтүктүн химиялык компоненти, Мунай менен бекемделген болот зымдагы беттик кемчиликтердин унаа кыймылдаткычтарындагы клапан булактарынын чарчоо мөөнөтүнө тийгизген таасири

Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз чектелген CSS колдоосу менен серепчи версиясын колдонуп жатасыз.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Мындан тышкары, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Ар бир слайдда үч макала көрсөтүлгөн слайдерлер.Слайддар аркылуу өтүү үчүн артка жана кийинки баскычтарды же ар бир слайд аркылуу жылуу үчүн аягындагы слайд контроллер баскычтарын колдонуңуз.

Дат баспас болоттон жасалган 310 ширелүү түтүктөр / ширелишкен түтүкХимиялык курамыжана курамы

Төмөнкү таблица 310S дат баспас болоттон жасалган химиялык курамын көрсөтөт.

10*1мм 9,25*1,24 мм 310 Дат баспас болоттон жасалган капиллярдык бурчтуу түтүк берүүчүлөр

Физикалык касиеттери

310S дат баспас болоттон жасалган физикалык касиеттери төмөнкү таблицада көрсөтүлгөн.

Механикалык касиеттери

Төмөнкү таблицада дат баспас болоттон жасалган 310S классынын механикалык касиеттери көрсөтүлгөн.

Жылуулук касиеттери

310S дат баспас болоттон жасалган жылуулук касиеттери төмөнкү таблицада берилген.

Башка белгилер

310S дат баспас болоттун классына барабар башка белгилер төмөнкү таблицада келтирилген.

Бул изилдөөнүн максаты - диаметри 2,5 мм сындуу кемтик тереңдиги менен 2300 МПа маркадагы (ОТ зым) май менен катууланган зымга микродефектиктерди колдонууда автомобиль кыймылдаткычынын клапан пружинасынын чарчоо мөөнөтүн баалоо.Биринчиден, клапан пружинасын жасоодо ОТ зымынын беттик кемчиликтеринин деформациясы субсимуляциялык ыкмаларды колдонуу менен чектүү элементтердин анализи менен алынган, ал эми даяр пружинанын калдык чыңалуусу өлчөнгөн жана жазгы чыңалуу анализинин моделине колдонулган.Экинчиден, клапан пружинанын күчүн талдап, калдык стрессти текшерип, колдонулган стресстин деңгээлин жер үстүндөгү кемчиликтер менен салыштырыңыз.Үчүнчүдөн, пружинанын чарчоо мөөнөтүнө микродефекттердин таасири, пружинанын бекемдигинин анализинен алынган беттик кемчиликтерге стрессти ОТ зымынын айлануусу учурунда ийилүүчү чарчоо сынагынан алынган SN ийри сызыктарына колдонуу менен бааланган.40 мкм кемчилик тереңдиги чарчоо мөөнөтүн бузбастан беттик кемчиликтерди башкаруу үчүн учурдагы стандарт болуп саналат.
Автоунаа өнөр жайы унаалардын күйүүчү майын натыйжалуулугун жогорулатуу үчүн жеңил унаа тетиктерине катуу суроо-талапка ээ.Ошентип, өнүккөн жогорку бекем болоттон (AHSS) пайдалануу акыркы жылдары өсүп жатат.Унаа кыймылдаткычынын клапанынын пружиналары негизинен ысыкка чыдамдуу, эскирүүгө чыдамдуу жана салбырабаган май менен бекемделген болот зымдарынан (ОТ зымдарынан) турат.
Учурда колдонулуп жаткан ОТ зымдары жогорку чыңалууга (1900–2100 МПа) байланыштуу, кыймылдаткыч клапандарынын пружиналарынын өлчөмүн жана массасын азайтууга, курчап турган тетиктер менен сүрүлүүнү азайтуу аркылуу отундун натыйжалуулугун жогорулатууга мүмкүндүк берет1.Бул артыкчылыктардан улам, жогорку чыңалуудагы зымдарды колдонуу тездик менен көбөйүп, 2300МПа класстагы ультра күчтүү зым биринин артынан бири пайда болот.Автомобилдердин кыймылдаткычтарындагы клапан пружиналары узак кызмат мөөнөтүн талап кылат, анткени алар циклдик жогорку жүктөмдө иштешет.Бул талапты канааттандыруу үчүн өндүрүүчүлөр, адатта, клапан пружиналарды долбоорлоодо чарчоо мөөнөтүн 5,5×107 циклден ашат деп эсептешет жана чарчоо мөөнөтүн жакшыртуу үчүн клапандын пружинанын бетине аткылоо жана жылуулук кичирейтүү процесстери аркылуу калдык стрессти колдонушат2.
Кадимки эксплуатация шарттарында транспорт каражаттарында спиралдуу булактардын чарчоо мөөнөтү боюнча бир нече изилдөөлөр бар.Гзал жана башкалар.Статикалык жүктүн астында спиралдын кичинекей бурчтары бар эллиптикалык спиралдуу пружинанын аналитикалык, эксперименталдык жана чектүү элементтердин (ФЭ) анализдери берилген.Бул изилдөө максималдуу кесүү чыңалуусунун аспектинин катышына жана катуулук индексинин ордун ачык жана жөнөкөй туюнтууну камсыз кылат, ошондой эле практикалык конструкциялардагы критикалык параметр болгон максималдуу жылышуу стрессине аналитикалык түшүнүк берет3.Пасторцик жана башкалар.Жеке автомашинадан чыгарылган спираль пружинанын иштебей калгандан кийин бузулушуна жана чарчагандыгына анализдин натыйжалары баяндалган.Эксперименттик ыкмаларды колдонуу менен, сынган пружина каралып, натыйжалар бул коррозиядан чарчоонун бузулушунун мисалы экенин көрсөтүп турат4.тешик, ж.б. Бир нече сызыктуу регрессиялык жазгы жашоо моделдери автомобиль спираль пружинанын чарчоо мөөнөтүн баалоо үчүн иштелип чыккан.Путра жана башкалар.Жолдун бети тегиз эмес болгондуктан, машинанын спираль пружинасынын иштөө мөөнөтү аныкталат.Бирок, өндүрүш процессинде пайда болгон жер бетиндеги кемчиликтер унаанын катушкаларынын иштөө мөөнөтүнө кандайча таасир эткени боюнча аз изилдөөлөр жасалган.
Өндүрүш процессинде пайда болгон беттик кемчиликтер клапан булактарында жергиликтүү стресс концентрациясына алып келиши мүмкүн, бул алардын чарчоо мөөнөтүн бир топ кыскартат.Клапан пружиналарынын беттик кемчиликтери ар кандай факторлордон келип чыгат, мисалы, колдонулган чийки заттын беттик кемчиликтери, аспаптардын кемчиликтери, муздак прокаттоодо орой мамиле жасоо7.Чийки заттын беттик кемчиликтери ысык прокаттоо жана көп өтүү чийүүдөн улам тик V түрүндөгү, ал эми калыптандыруучу аспаптын жана этиятсыздык менен иштөөнүн натыйжасында пайда болгон кемчиликтер жумшак жантайыштар менен U формасында болот8,9,10,11.V түрүндөгү кемчиликтер U түрүндөгү кемчиликтерге караганда стресстин жогору концентрациясын пайда кылат, андыктан дефекттерди башкаруунун катаал критерийлери адатта баштапкы материалга колдонулат.
OT зымдары үчүн беттик кемчиликтерди башкаруунун учурдагы стандарттарына ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561 жана KS D 3580 кирет. DIN EN 10270-2 зым диаметриндеги беттик дефекттин тереңдиги 05 – деп белгилейт. 10 мм зым диаметринин 0,5-1% кем.Кошумчалай кетсек, JIS G 3561 жана KS D 3580 диаметри 0,5–8 мм зым таякчасынын бетиндеги кемчиликтердин тереңдиги зым диаметринен 0,5% аз болушун талап кылат.ASTM A877/A877M-10-жылы өндүрүүчү жана сатып алуучу жер бетиндеги кемчиликтердин жол берилген тереңдигине макул болушу керек.Зымдын бетиндеги кемтиктин тереңдигин өлчөө үчүн зымды көбүнчө туз кислотасы менен оюп, андан соң микрометрдин жардамы менен кемтиктин тереңдигин өлчөйт.Бирок, бул ыкма акыркы продукттун бүтүндөй бетинде эмес, айрым жерлерде гана кемчиликтерди өлчөй алат.Ошондуктан, өндүрүүчүлөр үзгүлтүксүз өндүрүлгөн зымдагы беттик кемчиликтерди өлчөө үчүн зым тартуу процессинде куюлган токтун сыноосун колдонушат;бул тесттер 40 мкмге чейин жер бетиндеги кемчиликтердин тереңдигин өлчөй алат.Иштеп жаткан 2300MPa класс болот зым жогорку чыңалуу күчкө ээ жана азыркы 1900-2200MPa класс болот зым караганда аз узартуу, ошондуктан клапан жазгы чарчоо өмүрү жер үстүндөгү кемчиликтерге абдан сезгич болуп эсептелет.Ошондуктан, 1900-2200 МПа болоттон жасалган зымдар үчүн 2300 МПа маркадагы болот зымдары үчүн беттик кемчиликтердин тереңдигин көзөмөлдөө боюнча колдонуудагы стандарттарды колдонуунун коопсуздугун текшерүү зарыл.
Бул изилдөөнүн максаты 2300 МПа класстагы ОТ зымына (диаметри: 2,5 мм) куюлган токтун сыноосу менен өлчөнө турган минималдуу кемтик тереңдиги (диаметри: 2,5 мм) колдонулганда, автомобиль кыймылдаткычынын клапан пружинасынын чарчоо мөөнөтүн баалоо болуп саналат: критикалык кемчилик. тереңдик.Бул изилдөөнүн салымы жана методологиясы төмөнкүдөй.
OT зымынын баштапкы кемчилиги катары, зым огуна карата туурасынан кеткен багытта чарчоо мөөнөтүнө олуттуу таасир этүүчү V түрүндөгү кемчилик колдонулган.Тереңдигинин (h), туурасынын (w) жана узундугунун (l) таасирин көрүү үчүн беттик кемтиктин өлчөмдөрүнүн (α) жана узундугунун (β) катышын карап көрөлү.Беттик кемчиликтер булактын ичинде пайда болот, ал жерде бузулуу биринчи болуп чыгат.
Муздак ороо учурунда ОТ зымынын баштапкы деформациясынын деформациясын алдын ала айтуу үчүн ОТ зымына салыштырмалуу кемчиликтер өтө аз болгондуктан, талдоо убактысын жана беттик кемчиликтердин өлчөмүн эске алган субсимуляциялык ыкма колдонулган.глобалдык модель.
Эки этаптуу атуудан кийин жаздагы калдык кысуу чыңалуулары чектүү элементтер ыкмасы менен эсептелген, натыйжалар аналитикалык моделди ырастоо үчүн атуудан кийинки өлчөөлөр менен салыштырылган.Мындан тышкары, бардык өндүрүш процесстериндеги клапан булактарындагы калдык чыңалуулар ченелген жана жазгы күч анализине колдонулган.
Үстүнүн дефекттериндеги чыңалуулар пружинанын бекемдигин талдоо менен, муздак прокаттоодо деформациянын деформациясын жана даяр пружинада калган кысуу чыңалуусун эске алуу менен болжолдонот.
Айлануучу ийилүү чарчоо сыноосу клапан пружинасы сыяктуу эле материалдан жасалган OT зымын колдонуу менен жүргүзүлдү.Жасалма клапан пружиналарындагы калдык стрессти жана беттик тегиздик мүнөздөмөлөрүн OT линияларына салыштыруу үчүн, эки этаптуу атуу жана бурулууну алдын ала тазалоо процесстери катары колдонгондон кийин ийилип чарчоо сыноолору аркылуу SN ийри сызыктары алынды.
Жазгы күч анализинин натыйжалары Гудман теңдемесине жана SN ийри сызыгына клапандын жазгы чарчоо мөөнөтүн болжолдоо үчүн колдонулат, ошондой эле беттик кемтиктин тереңдигинин чарчоо мөөнөтүнө тийгизген таасири да бааланат.
Бул изилдөөдө, диаметри 2,5 мм болгон 2300 МПа OT класстагы зым автомобиль кыймылдаткычынын клапан жазынын чарчоо мөөнөтүн баалоо үчүн колдонулган.Биринчиден, анын ийкемдүү сынык моделин алуу үчүн зымдын чоюлуу сыноосу жүргүзүлгөн.
OT зымдын механикалык касиеттери муздак орогуч процессинин жана пружинанын бекемдигинин чектүү элементтерин талдоодон мурун тартылуу сыноолорунан алынган.Материалдын чыңалуу-деформация ийри сызыгы 0,001 с-1 деформация ылдамдыгы боюнча чыңалуу сыноолорунун натыйжалары менен аныкталды, сүрөттө көрсөтүлгөн.1. SWONB-V зым колдонулат, анын кирешелүүлүгү, чыңалуу күчү, ийкемдүү модулу жана Пуассон катышы тиешелүүлүгүнө жараша 2001.2МПа, 2316МПа, 206ГПа жана 0.3.Стресстин агымдын деформациясына көз карандылыгы төмөнкүчө алынат:
Күрүч.2 ийкемдүү жарака жараянын сүрөттөйт.Материал деформация учурунда эластопластикалык деформацияга дуушар болот, ал эми материалдагы чыңалуу өзүнүн чыңалуу бекемдигине жеткенде материал тар болот.Кийинчерээк материалдын ичиндеги боштуктардын жаралышы, өсүшү жана биригиши материалдын бузулушуна алып келет.
ийкемдүү сынык модели стресстин таасирин эске алган стресс-модификацияланган критикалык деформация моделин колдонот, ал эми моюнчадан кийинки сынганда зыянды топтоо ыкмасы колдонулат.Бул жерде зыяндын башталышы штаммдын, стресстин үч тиктигинин жана деформациянын ылдамдыгынын функциясы катары көрсөтүлөт.Стресстин үч бөлүктүүлүгү материалдын деформациясынын натыйжасында пайда болгон гидростатикалык чыңалууну эффективдүү чыңалууга бөлүүдөн алынган орточо чоңдук катары аныкталат.Зыянды топтоо методунда кыйроо зыяндын мааниси 1ге жеткенде болот, ал эми зыяндын мааниси 1ге жетүү үчүн керектелүүчү энергия кыйратуучу энергия (Gf) катары аныкталат.Сынуу энергиясы материалдын мойнунан сынуу убактысына чейинки чыныгы чыңалуу-жылышуу ийри сызыгынын аймагына туура келет.
Кадимки болоттордо, чыңалуу режимине жараша, ийкемдүүлүк жана жылма сынуу, 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ийкемдүүлүк жана жылма сынуудан улам пайда болот. сынык үлгүсү.
Пластикалык бузулуу 1/3 (I зона) ашык чыңалуу триаксиалдуулугуна туура келген аймакта пайда болот жана сыныктардын деформациясы жана чыңалуунун үч тиктиги беттик кемчиликтери жана оюктары бар үлгүлөрдөгү чыңалуу сыноолорунан чыгарылат.0 ~ 1/3 (II зона) чыңалуу триаксиалдуулугуна туура келген аймакта ийкемдүү сынуу менен жылышуу бузулуусунун айкалышы пайда болот (б.а. чыңалуу сынагы аркылуу. -1/3тен 0ге чейин чыңалуу үч тиктигине туура келген аймакта. (III), кысуу менен шартталган кесүүнүн бузулушу, сыныктардын деформациясы жана стресстин үч бөлүктүүлүгү капа сыноо аркылуу алынышы мүмкүн.
Кыймылдаткычтын клапандарынын пружинасын өндүрүүдө колдонулган OT зымдары үчүн өндүрүш процессинде жана колдонуу шарттарында ар кандай жүктөө шарттарынан улам жаракаларды эске алуу зарыл.Ошондуктан, чыңалуунун деформациясы критерийин колдонуу үчүн чыңалуу жана буралма сыноолор жүргүзүлдү, ар бир стресс режимине чыңалуу триаксиалдуулугунун таасири каралып, чоң штаммдарда эластопластикалык чектүү элементтердин анализи чыңалуу үч тиктигинин өзгөрүшүн сандык аныктоо үчүн жүргүзүлдү.Кысуу режими үлгү иштетүүнүн чектөөсүнө байланыштуу каралбай калган, тактап айтканда, ОТ зымынын диаметри болгону 2,5 мм.1-таблицада чектүү элементтерди анализдөөнүн жардамы менен алынган чыңалуу жана буралмалоо, ошондой эле чыңалуу үч тиктиги жана сынуу деформациясы үчүн сыноо шарттары келтирилген.
Стресс астында кадимки үч октук болоттордун сынуу штаммдарын төмөнкү теңдеменин жардамы менен алдын ала айтууга болот.
мында C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) таза кесүү (η = 0) жана C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0}} }^{pl}\) Бир остук чыңалуу (η = η0 = 1/3).
Ар бир стресс режими үчүн тенденция сызыктары теңдемеде C1 жана C2 сынык штаммдарынын маанилерин колдонуу менен алынат.(2);С1 жана С2 беттик кемчиликтери жок үлгүлөр боюнча тартылуу жана буралма сыноолордон алынат.4-сүрөттө тестирлөөдөн алынган стресстин үч тиктиги жана сынуу штаммдары жана теңдеме тарабынан болжолдонгон тренд сызыктары көрсөтүлгөн.(2) Сыноодон алынган тенденция сызыгы жана стресс триаксиалдуулугу менен сынык штаммынын ортосундагы байланыш окшош тенденцияны көрсөтөт.Тренд сызыктарын колдонуудан алынган ар бир стресс режими үчүн сынык штаммы жана стресс үч тиктиги ийкемдүү сынык үчүн критерий катары колдонулган.
Үзүү энергиясы мойнунан кийин үзүү убактысын аныктоо үчүн материалдык касиет катары колдонулат жана аны чыңалуу сыноолорунан алууга болот.Сынуу энергиясы материалдын бетинде жаракалардын болушуна же жоктугуна жараша болот, анткени сынууга убакыт жергиликтүү чыңалуулардын концентрациясынан көз каранды.5a-c сүрөттөрү беттик дефекттери жок үлгүлөрдүн жана R0.4 же R0.8 оюктары бар үлгүлөрдүн чыңалуу сыноолорунан жана чектүү элементтердин анализинен алынган сынуу энергияларын көрсөтөт.Сыныктын энергиясы чыныгы стресс-жылышуу ийри сызыгынын мойнунан сынык убактысына чейинки аянтына туура келет.
Майда беттик кемчиликтери бар ОТ зымынын сынуу энергиясы 5d-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кемтик тереңдиги 40 мкмден ашкан ОТ зымында тартылуу сыноолорун жүргүзүү менен болжолдонгон.Керүү сыноолорунда кемчиликтери бар он үлгү колдонулган жана сынуунун орточо энергиясы 29,12 мДж/мм2 деп бааланган.
Стандартташтырылган беттик кемчилик автомобиль клапандарынын пружинасын жасоодо колдонулган ОТ зымынын беттик дефектинин геометриясына карабастан, дефекттин тереңдигинин клапан пружинанын зымынын диаметрине карата катышы катары аныкталат.OT зымынын кемчиликтери багыты, геометриясы жана узундугу боюнча классификацияланышы мүмкүн.Дефекттин тереңдиги бирдей болсо да, пружинанын беттик кемчилигине таасир этүүчү чыңалуу деңгээли дефекттин геометриясына жана ориентациясына жараша өзгөрүп турат, ошондуктан кемтиктин геометриясы жана багыты чарчоо күчүнө таасир этиши мүмкүн.Ошондуктан, беттик кемчиликтерди башкаруунун катуу критерийлерин колдонуу үчүн пружинанын чарчоо мөөнөтүнө эң чоң таасирин тийгизген кемчиликтердин геометриясын жана багытын эске алуу зарыл.OT зымынын майда бүртүкчөлүү түзүлүшүнөн улам, анын чарчоо мөөнөтү оюкка өтө сезгич келет.Демек, дефекттин геометриясына жана ориентациясына ылайык эң жогорку чыңалуу концентрациясын көрсөткөн дефект акыркы элементтердин анализин колдонуу менен баштапкы кемчилик катары белгилениши керек.fig боюнча.6 бул изилдөөдө колдонулган өтө жогорку күч 2300 МПа класстагы автомобиль клапан пружиналары көрсөтүлгөн.
ОТ зымынын беттик кемчиликтери пружинанын огу боюнча ички кемтиктерге жана тышкы кемтиктерге бөлүнөт.Муздак прокаттоо учурунда ийилгендиктен, пружинанын ичине жана сыртына кысуу жана керүү стресстери таасир этет.Сынык муздак прокаттоо учурунда тартылуу стресстеринен улам сырттан пайда болгон беттик кемчиликтерден келип чыгышы мүмкүн.
Практикада пружина мезгил-мезгили менен кысуу жана эс алууга дуушар болот.Пружина кысуу учурунда болот зым буралып, чыңалуулардын топтолушуна байланыштуу пружинанын ичиндеги жылышуу чыңалуусу курчап турган жылыш чыңалуудан жогору болот7.Демек, булактын ичинде беттик кемчиликтер болсо, пружинанын үзүлүү ыктымалдыгы эң чоң.Ошентип, пружинанын сырткы тарабы (пружина жасоодо бузулуу күтүлгөн жер) жана ички жагы (иш жүзүндө колдонууда стресс эң чоң болгон) беттик кемчиликтердин орду катары белгиленет.
ОТ сызыктарынын беттик дефект геометриясы U түрүндөгү, V формасындагы, Y формасындагы жана Т формасындагы болуп бөлүнөт.Y-тип жана Т-тип негизинен чийки заттын үстүнкү кемчиликтери бар, ал эми U-тип жана V-тип кемчиликтери улам муздак прокаттоо жараянында аспаптарды этиятсыздык менен иштөөдө.Чийки заттын беттик дефекттеринин геометриясына келсек, ысык прокаттоодо бир калыпта эмес пластикалык деформациядан келип чыккан U түрүндөгү дефекттер көп өтүү менен созулганда V түрүндөгү, Y түрүндөгү жана Т түрүндөгү тигиш кемтиктерине деформацияланат8, 10.
Мындан тышкары, бетиндеги оюктун тик эңкейиштери менен V түрүндөгү, Y түрүндөгү жана Т түрүндөгү кемчиликтер пружинаны иштетүүдө жогорку стресс концентрациясына дуушар болушат.Клапан пружиналары муздак прокаттоодо ийилет жана иштөө учурунда ийрилет.Стресс концентрациялары жогору болгон V түрүндөгү жана Y түрүндөгү кемчиликтердин стресс концентрациялары чектүү элементтер анализи, ABAQUS – коммерциялык акыркы элементтерди анализдөө программасы аркылуу салыштырылган.Стресс менен деформациянын байланышы 1-сүрөттө жана 1-теңдемеде көрсөтүлгөн. (1) Бул симуляция эки өлчөмдүү (2D) тик бурчтуу төрт түйүндүү элементти колдонот жана элементтин капталынын минималдуу узундугу 0,01 мм.Аналитикалык модель үчүн диаметри 2,5 мм жана узундугу 7,5 мм болгон зымдын 2D моделине тереңдиги 0,5 мм жана кемтиктин эңкейиши 2° болгон V түрүндөгү жана Y түрүндөгү кемчиликтер колдонулган.
fig боюнча.7а ар бир зымдын эки учуна 1500 Нмм ийүү моменти колдонулганда, ар бир кемтиктин учундагы ийилүүчү стресстин концентрациясын көрсөтөт.Анализдин натыйжалары 1038,7 жана 1025,8 МПа максималдуу чыңалуу V түрүндөгү жана Y түрүндөгү дефекттердин чокуларында пайда болоорун көрсөттү.fig боюнча.7b буралуунун натыйжасында пайда болгон ар бир кемчиликтин үстүндөгү стресс концентрациясын көрсөтөт.Сол жагы чектелип, оң тарапка 1500 Н∙мм момент берилгенде, V формасындагы жана Y формасындагы кемчиликтердин учтарында бирдей максималдуу 1099 МПа чыңалуу пайда болот.Бул жыйынтыктар V түрүндөгү кемчиликтер Y түрүндөгү кемтиктерге караганда ийилген стрессти көрсөтөт, аларда кемчиликтин тереңдиги жана эңкейиши бирдей, бирок алар бирдей буралма стресске дуушар болушат.Демек, дефекттин тереңдиги жана эңкейиши бирдей болгон V түрүндөгү жана Y түрүндөгү беттик дефекттерди стресстин концентрациясынан келип чыккан максималдуу стресси жогору V түрүндөгүлөргө нормалдаштырса болот.V тибиндеги кемчиликтердин өлчөмүнүн катышы V тибиндеги жана Т типтеги кемчиликтердин тереңдигин (h) жана туурасын (w) пайдалануу менен α = w/h катары аныкталат;Ошентип, Т-түрүндөгү кемчилик (α ≈ 0) ордуна, геометрияны V түрүндөгү кемтиктин геометриялык түзүлүшү менен аныктоого болот.Ошондуктан, Y-тип жана Т-тип кемчиликтер V-тип кемчиликтери менен нормалдаштырылган болот.Тереңдикти (h) жана узундукту (l) колдонуу менен узундуктун катышы β = л/саат катары аныкталат.
811-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ОТ зымдарынын беттик кемтиктеринин багыттары 811-сүрөттө көрсөтүлгөндөй узунунан, туурасынан жана кыйгач багыттарга бөлүнөт. Чектүү элементтин пружинанын бекемдигине беттик кемчиликтердин багытынын таасиринин анализи. ыкмасы.
fig боюнча.9a кыймылдаткыч клапан жаз стресс талдоо моделин көрсөтөт.Талдоо шарты катары пружина 50,5 мм эркин бийиктиктен 21,8 мм катуу бийиктикке чейин кысылган, 9б-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, пружинанын ичинде 1086 МПа максималдуу чыңалуу түзүлгөн.Иш жүзүндө кыймылдаткыч клапан пружиналар иштебей, негизинен, булактын ичинде пайда болгондуктан, ички беттик кемчиликтери болушу булактын чарчоо өмүрүнө олуттуу таасир этет деп күтүлүүдө.Ошондуктан, узунунан, туурасынан жана кыйгач багыттар боюнча беттик кемчиликтер суб-моделдөө ыкмаларын колдонуу менен кыймылдаткыч клапан пружинанын ички колдонулат.2-таблицада беттик кемтиктердин өлчөмдөрү жана пружинанын максималдуу кысуусунда дефекттин ар бир багытындагы максималдуу чыңалуу көрсөтүлгөн.Эң чоң чыңалуулар туурасынан кеткен багытта байкалган, ал эми узунунан жана кыйгач багыттардагы чыңалуулардын туурасынан кеткен багытка катышы 0,934–0,996 деп бааланган.Стресс катышы бул маанини максималдуу туурасынан кеткен стресске бөлүү жолу менен аныкталышы мүмкүн.Жаздагы максималдуу стресс 9с-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, ар бир беттик кемтиктин башында пайда болот.Узунунан, туурасынан жана кыйгач багыттарда байкалган стресс маанилери тиешелүүлүгүнө жараша 2045, 2085 жана 2049 МПа.Бул анализдердин натыйжалары туурасынан кеткен беттик кемчиликтер кыймылдаткычтын клапандарынын пружинанын чарчоо мөөнөтүнө эң түздөн-түз таасирин тийгизерин көрсөтүп турат.
ОТ зымынын баштапкы кемчилиги катары кыймылдаткычтын клапанынын пружинасынын чарчоо мөөнөтүнө түздөн-түз таасир этет деп болжолдонгон V түрүндөгү кемчилик, ал эми кемчиликтин багыты катары туурасынан кеткен багыт тандалган.Бул кемчилик өндүрүш учурунда кыймылдаткычтын клапанынын пружогу сынып калган сыртта гана эмес, ошондой эле иш учурунда стресстин концентрациялануусунан эң чоң стресс пайда болгон жерде да болот.Кемчиликтин максималдуу тереңдиги 40 мкм болуп белгиленет, аны куюлган токтун кемчилигин аныктоо аркылуу аныктоого болот, ал эми минималдуу тереңдик зымдын 2,5 мм диаметринин 0,1% туура келген тереңдикке коюлат.Демек, кемчиликтин тереңдиги 2,5 дан 40 микронго чейин.Өзгөрмө катары узундугу 0,1~1 жана узундугу 5~15 болгон кемчиликтердин тереңдиги, узундугу жана туурасы колдонулуп, алардын пружинанын чарчоо бекемдигине тийгизген таасири бааланган.3-таблицада жооп бетинин методологиясын колдонуу менен аныкталган аналитикалык шарттар келтирилген.
Унаа кыймылдаткычынын клапан пружиналары OT зымды муздак ороп, катуулатуу, жардыруу жана жылуулук орнотуу жолу менен даярдалат.ОТ зымдарынын баштапкы беттик кемчиликтеринин кыймылдаткыч клапандарынын пружинанын чарчоо мөөнөтүнө тийгизген таасирин баалоо үчүн жазгы даярдоодо беттик кемчиликтердин өзгөрүшүн эске алуу керек.Ошондуктан, бул бөлүмдө, ар бир пружинаны даярдоодо ОТ зым бетинин кемчиликтеринин деформациясын болжолдоо үчүн чектүү элементтердин анализи колдонулат.
fig боюнча.10 муздак орогуч жараянын көрсөтөт.Бул процесстин жүрүшүндө ОТ зымы зым жетектөөчүсүнө азыктандыруучу ролик аркылуу берилет.Зым жетектөө процессинде ийилип калбоо үчүн зымды азыктандырат жана колдойт.Зым жетектөөчү аркылуу өткөн зым биринчи жана экинчи таякчалар менен ийилип, керектүү ички диаметри менен катушка пружинасын пайда кылат.Пружинанын кадамы бир революциядан кийин баскычтуу аспапты жылдыруу менен өндүрүлөт.
fig боюнча.11а муздак прокаттоо учурунда беттик кемчиликтердин геометриясынын өзгөрүшүн баалоо үчүн колдонулган чектүү элементтердин моделин көрсөтөт.Зымды түзүү негизинен орогуч төөнөгүч менен аяктайт.Зымдын бетиндеги оксид катмары майлоочу катары иштегендиктен, берүү роликтин сүрүлүү таасири анчалык деле байкалбайт.Ошондуктан, эсептөө моделинде, берүү ролик жана зым жетектөөчү втулка катары жөнөкөйлөтүлгөн.ОТ зымы менен калыптоочу аспаптын ортосундагы сүрүлүү коэффициенти 0,05 деп белгиленген.2D катуу дененин тегиздиги жана бекитүү шарттары линиянын сол учуна колдонулат, андыктан ал X багытында азыктандыруучу ролик менен бирдей ылдамдыкта (0,6 м / с) берилиши мүмкүн.fig боюнча.11b зымдарга кичинекей кемчиликтерди колдонуу үчүн колдонулган субсимуляция ыкмасын көрсөтөт.Беттик кемчиликтердин өлчөмүн эсепке алуу үчүн субмодел 20 мкм жана андан ашык тереңдиктеги беттик кемчиликтер үчүн эки жолу жана тереңдиги 20 мкмден аз болгон беттик кемчиликтер үчүн үч жолу колдонулат.Беттик кемчиликтер бирдей кадамдар менен түзүлгөн аймактарга колдонулат.Пружинанын жалпы моделинде зымдын түз кесиминин узундугу 100 мм.Биринчи субмоделге узундугу 3мм болгон 1-субмоделди глобалдык модельден 75мм узунунан орнотуңуз.Бул симуляция үч өлчөмдүү (3D) алты бурчтуу сегиз түйүндүү элементти колдонгон.Глобалдык моделде жана 1-субмоделде ар бир элементтин минималдуу каптал узундугу тиешелүүлүгүнө жараша 0,5 жана 0,2 мм.1-субмоделди талдоодон кийин, субмоделдин чек ара шарттарынын таасирин жоюу үчүн 2-субмоделдин узундугу жана туурасы беттик кемтиктин узундугунан 3 эсе көп болот. кошумча моделдин тереңдиги катары узундугу менен туурасынын 50% колдонулат.2-суб-моделде ар бир элементтин капталынын минималдуу узундугу 0,005 мм.3-таблицада көрсөтүлгөндөй, чектүү элементтердин анализине айрым беттик кемчиликтер колдонулган.
fig боюнча.12 катушканы муздак иштетүүдөн кийин беттик жаракалардагы стресстин бөлүштүрүлүшүн көрсөтөт.Жалпы модель жана субмодел 1 бир жерде дээрлик бирдей 1076 жана 1079 МПа чыңалууну көрсөтөт, бул субмоделдөө ыкмасынын тууралыгын тастыктайт.Жергиликтүү стресс концентрациялары субмоделдин чек араларында пайда болот.Сыягы, бул субмоделдин чектик шарттарына байланыштуу.Стресс концентрациясынан улам, колдонулган беттик кемчиликтери бар 2-суб-модел муздак прокаттоодо дефекттин учунда 2449 МПа стрессти көрсөтөт.3-таблицада көрсөтүлгөндөй, жооп беттик ыкмасы менен аныкталган беттик кемчиликтер пружинанын ичине колдонулган.Чектүү элементтердин анализинин натыйжалары беттик кемчиликтердин 13 учурунун бири да ишке ашпай калганын көрсөттү.
Бардык технологиялык процесстерде ороо процессинде пружинанын ичиндеги беттик кемчиликтердин тереңдиги 0,1–2,62 мкм көбөйгөн (13а-сүрөт), туурасы 1,8–35,79 мкмге кыскарган (сүр. 13б), ал эми узундугу 0,72 мкм көбөйгөн. –34,47 мкм (сүр. 13c).Туурасынан кеткен V түрүндөгү кемчилик муздак прокаттоо процессинде ийилип, туурасы жабылгандыктан, ал баштапкы кемтикке караганда тик эңкейиштүү V түрүндөгү кемтикке деформацияланат.
Өндүрүштүк процесстеги ОТ зымынын бетиндеги кемчиликтердин тереңдигинин, туурасынын жана узундугунун деформациясы.
Булактын сыртына беттик кемчиликтерди колдонуңуз жана акыркы элементтердин анализи аркылуу муздак прокаттоо учурунда сынуу ыктымалдыгын алдын ала айтыңыз.Таблицада келтирилген шарттарда.3, сырткы бетиндеги кемчиликтерди жок кылуу ыктымалдыгы жок.Башкача айтканда, 2,5тен 40 мкмге чейинки жер бетиндеги кемчиликтердин тереңдигинде кыйроолор болгон эмес.
Критикалык беттик кемчиликтерди болжолдоо үчүн муздак прокаттоо учурундагы тышкы сыныктар дефекттин тереңдигин 40 мкмден 5 мкмге чейин жогорулатуу жолу менен изилденген.fig боюнча.14 беттик кемчиликтери боюнча жаракалар көрсөтөт.Сынык тереңдик (55 мкм), туурасы (2 мкм) жана узундуктун (733 мкм) шарттарында пайда болот.Булактын сыртындагы беттик кемчиликтин критикалык тереңдиги 55 мкм болуп чыкты.
Атышуу процесси жаракалардын өсүшүн басат жана пружинанын бетинен белгилүү бир тереңдикте калдык кысуу стрессти түзүү аркылуу чарчоо мөөнөтүн жогорулатат;бирок ал пружинанын бетинин тегиздигин жогорулатуу аркылуу стресс концентрациясын индукциялайт, ошону менен пружинанын чарчоого туруктуулугун төмөндөтөт.Ошондуктан, экинчи атылуу тегиздөө технологиясы жогорку күч пружиналарды өндүрүү үчүн колдонулат, атуу менен шартталган беттик тегиздиктин көбөйүшүнөн улам чарчоо мөөнөтүн кыскартуунун ордун толтуруу.Эки этаптуу атуу менен тегиздөө беттин тегиздигин, максималдуу кысуу калдык стрессин жана беттик кысуу калдык стрессин жакшыртышы мүмкүн, анткени экинчи саптуу пилинг биринчи атуудан кийин аткарылат12,13,14.
fig боюнча.15 жардыруу процессинин аналитикалык моделин көрсөтөт.Эластикалык-пластикалык модель түзүлдү, анда 25 ок атуу үчүн OT линиясынын максаттуу жергиликтүү аймагына ташталган.Атылуучу жардыруу анализинин моделинде баштапкы кемчиликтер катары муздак ороо учурунда деформацияланган ОТ зымынын беттик кемчиликтери колдонулган.Жардыруу процессинин алдында муздак прокаттоо процессинен келип чыккан калдык чыңалууларды чыңдоо аркылуу алып салуу.Атылган шардын төмөнкү касиеттери колдонулган: тыгыздык (ρ): 7800 кг/м3, ийкемдүүлүк модулу (E) – 210 ГПа, Пуассон катышы (υ): 0,3.Шар менен материалдын ортосундагы сүрүлүү коэффициенти 0,1 белгиленген.Диаметри 0,6 жана 0,3 мм болгон атуулар биринчи жана экинчи согуу өтүүдө бирдей ылдамдыкта 30 м/с чыгарылды.Жардыруу процессинен кийин (13-сүрөттө көрсөтүлгөн башка өндүрүш процесстеринин арасында) пружинанын ичиндеги беттик кемчиликтердин тереңдиги, туурасы жана узундугу -6,79дан 0,28 мкмге чейин, -4,24төн 1,22 мкмге чейин жана -2 ,59дан 1,69га чейин болгон. мкм, тиешелүүлүгүнө жараша мкм.Материалдын бетине перпендикуляр ыргытылган снаряддын пластикалык деформациясынан улам дефекттин тереңдиги азаят, атап айтканда, дефекттин туурасы бир топ кыскарат.Сыягы, бул кемчилик ок менен кесүүдөн пайда болгон пластикалык деформациядан улам жабылган окшойт.
Жылуулук кичирейтүү процессинде муздак кичирейүү жана төмөн температурадагы күйүү таасири бир эле учурда кыймылдаткычтын клапанынын жазына таасир этиши мүмкүн.Муздак жөндөө пружинанын чыңалуу деңгээлин бөлмө температурасында мүмкүн болушунча эң жогорку деңгээлге чейин кысуу менен максималдуу кылат.Мында кыймылдаткычтын клапанынын пружинасы материалдын кирүүчүлүгүнөн жогору жүктөлсө, кыймылдаткычтын клапанынын пружинасы пластикалык түрдө деформацияланып, ийкемдүүлүк күчөйт.Пластикалык деформациядан кийин клапан пружинасы ийилет, бирок түшүмдүн жогорулашы иш жүзүндө иштөөдө клапан пружинасынын ийкемдүүлүгүн камсыз кылат.Төмөн температурада күйгүзүү жогорку температурада иштеген клапан пружинанын жылуулукка жана деформацияга туруктуулугун жакшыртат2.
FE талдоодо жардыруу учурунда деформацияланган беттик кемчиликтер жана рентген нурларынын дифракциялык (XRD) жабдуулары менен өлчөнгөн калдык чыңалуу талаасы жылуулуктун кичирейүү учурундагы кемчиликтердин өзгөрүшүн корутундулоо үчүн 2-суб-моделге (8-сүрөт) колдонулган.Пружина ийкемдүү диапазондо иштөө үчүн иштелип чыккан жана анын эркин бийиктиги 50,5 ммден 21,8 мм бекем бийиктигине чейин кысылган жана андан кийин анализдин шарты катары 50,5 мм баштапкы бийиктигине кайтууга уруксат берилген.Жылуулуктун кичирейүүсү учурунда дефекттин геометриясы анча-мынча өзгөрөт.Сыягы, 800 МПа жана андан жогору болгон калдык кысуу чыңалуусу, жардыруу менен жаралган жер бетиндеги кемчиликтердин деформациясын басат.Жылуулук кичирейгенден кийин (13-сүрөт) беттик кемчиликтердин тереңдиги, туурасы жана узундугу тиешелүүлүгүнө жараша -0,13тен 0,08 мкмге, -0,75тен 0 мкмге чейин жана 0,01ден 2,4 мкмге чейин өзгөргөн.
fig боюнча.16 бирдей тереңдиктеги (40 мкм), туурасы (22 мкм) жана узундуктагы (600 мкм) U түрүндөгү жана V түрүндөгү кемчиликтердин деформацияларын салыштырат.U жана V формасындагы кемчиликтердин туурасынын өзгөрүшү узундуктун өзгөрүшүнө караганда чоңураак, ал муздак прокаттоо жана жардыруу процессинде туурасы боюнча жабылуудан пайда болот.U түрүндөгү кемчиликтерге салыштырмалуу, V түрүндөгү кемчиликтер салыштырмалуу чоңураак тереңдикте жана тик эңкейиштерде пайда болгон, бул V түрүндөгү кемчиликтерди колдонууда консервативдик ыкманы колдонууну сунуштайт.
Бул бөлүмдө ар бир клапан пружинасын өндүрүү процесси үчүн ОТ линиясындагы баштапкы дефекттин деформациясы талкууланат.Алгачкы ОТ зымынын кемчилиги клапан пружинасынын ички жагына колдонулат, мында пружинаны эксплуатациялоо учурундагы жогорку чыңалуудан улам бузулуу күтүлөт.ОТ зымдарынын туурасынан кеткен V түрүндөгү беттик дефекттери муздак орогондо ийилгендиктен тереңдиги жана узундугу боюнча бир аз көбөйүп, туурасы кескин кыскарган.Туурасы багытында жабуу акыркы жылуулук орнотуу учурунда аз же такыр байкалбаган кемчилик деформациясы менен атуу учурунда пайда болот.Муздак прокаттоо жана штрихтоо процессинде пластикалык деформациядан улам кеңдик багытында чоң деформация болот.Клапан пружинасынын ичиндеги V түрүндөгү кемчилик муздак прокаттоо процессинде туурасы жабылгандыктан Т түрүндөгү кемчиликке айланат.