310 Ryðfrítt stál spólu rör efnahluti, Áhrif yfirborðsgalla í olíuhertu stálvír á þreytulíf ventla gorma í bifreiðavélum

Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com.Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Að auki, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Rennistikur sem sýna þrjár greinar á hverri glæru.Notaðu til baka og næsta hnappa til að fara í gegnum glærurnar, eða rennibrautarhnappana í lokin til að fara í gegnum hverja glæru.

Ryðfrítt stál 310 spólu rör / spólu rörEfnasamsetningog samsetningu

Eftirfarandi tafla sýnir efnasamsetningu 310S ryðfríu stáli.

10*1mm 9,25*1,24 mm 310 Ryðfrítt stál háræðaspólað rör birgja

Líkamlegir eiginleikar

Eðliseiginleikar 310S ryðfríu stáli eru sýndir í eftirfarandi töflu.

Vélrænir eiginleikar

Eftirfarandi tafla sýnir vélræna eiginleika 310S ryðfríu stáli.

Hitaeiginleikar

Hitaeiginleikar 310S ryðfríu stáli eru gefnir upp í eftirfarandi töflu.

Aðrar tilnefningar

Aðrar merkingar sem jafngilda 310S ryðfríu stáli eru taldar upp í eftirfarandi töflu.

Tilgangur þessarar rannsóknar er að meta þreytulíf ventilfjöðurs í bifreiðarhreyfli þegar örgöllum er beitt á olíuhertan vír af 2300 MPa einkunn (OT vír) með mikilvæga galladýpt sem er 2,5 mm í þvermál.Í fyrsta lagi var aflögun yfirborðsgalla OT-vírsins við framleiðslu lokufjöðursins fengin með endanlegri frumefnagreiningu með því að nota undirhermunaraðferðir og afgangsspenna fullunnar gormsins var mæld og notuð á gormspennugreiningarlíkanið.Í öðru lagi skaltu greina styrk ventilfjöðrsins, athuga hvort afgangsálag sé og bera saman magn álags álags við ófullkomleika á yfirborði.Í þriðja lagi voru áhrif örgalla á þreytuþol gormsins metin með því að beita álaginu á yfirborðsgalla sem fengust úr gormstyrksgreiningunni á SN-ferilana sem fengust úr beygjuþreytuprófinu við snúning vírsins OT.Galladýpt 40 µm er núverandi staðall til að stjórna yfirborðsgöllum án þess að skerða þreytulífið.
Bílaiðnaðurinn hefur mikla eftirspurn eftir léttum bílahlutum til að bæta eldsneytisnýtingu ökutækja.Þannig hefur notkun háþróaðs stáls (AHSS) verið að aukast á undanförnum árum.Ventilfjaðrir bifreiðahreyfla samanstanda aðallega af hitaþolnum, slitþolnum og olíuhertum stálvírum (OT-vírum) sem ekki lafna.
Vegna mikils togstyrks (1900–2100 MPa) gera OT-vírarnir sem nú eru notaðir það mögulegt að minnka stærð og massa ventilfjaðra hreyfilsins, bæta eldsneytisnýtingu með því að draga úr núningi við nærliggjandi hluta1.Vegna þessara kosta eykst notkun á háspennu vírstöngum hratt og ofursterk vírstöng af 2300MPa flokki birtist hver á eftir öðrum.Ventilfjaðrir í bifreiðavélum krefjast langrar endingartíma vegna þess að þeir starfa undir miklu hringrásarálagi.Til að uppfylla þessa kröfu, telja framleiðendur venjulega þreytulíf lengur en 5,5×107 hringi þegar þeir hanna ventlagorma og beita afgangsálagi á yfirborð ventilfjöðranna með kúlufjöðrunar- og hitasamdrætti til að bæta þreytulífið2.
Nokkrar rannsóknir hafa verið gerðar á þreytulífi þyrilgorma í farartækjum við venjuleg notkunarskilyrði.Gzal o.fl.Kynnt er greiningar-, tilrauna- og endanlegt frumefni (FE) á sporöskjulaga spíralfjöðrum með litlum helixhornum við kyrrstöðuálag.Þessi rannsókn gefur skýra og einfalda tjáningu fyrir staðsetningu hámarks skurðspennu á móti stærðarhlutfalli og stífleikavísitölu, og veitir einnig greinandi innsýn í hámarks skurðspennu, mikilvæga breytu í hagnýtri hönnun3.Pastorcic o.fl.Lýst er niðurstöðum greiningar á eyðileggingu og þreytu á þyrilfjöður sem fjarlægður var úr einkabíl eftir bilun í rekstri.Með tilraunaaðferðum var brotinn gormur skoðaður og benda niðurstöður til að þetta sé dæmi um tæringarþreytubilun4.gat, o.s.frv. Nokkur línuleg aðhvarfsfjaðralífslíkön hafa verið þróuð til að meta þreytulíf hjólagorma í bifreiðum.Putra og fleiri.Vegna ójöfnunar á vegyfirborði er endingartími spíralfjöðra bílsins ákvarðaður.Hins vegar hafa litlar rannsóknir verið gerðar á því hvernig yfirborðsgallar sem eiga sér stað í framleiðsluferlinu hafa áhrif á endingu bifreiða gorma.
Yfirborðsgallar sem eiga sér stað í framleiðsluferlinu geta leitt til staðbundinnar álagsstyrks í lokufjöðrum, sem dregur verulega úr þreytulífi þeirra.Yfirborðsgallar á ventufjöðrum stafa af ýmsum þáttum, svo sem yfirborðsgöllum á hráefnum sem notuð eru, göllum í verkfærum, grófri meðhöndlun við kaldvalsingu7.Yfirborðsgallar hráefnisins eru brött V-laga vegna heitvalsingar og fjölrásateikningar, en gallarnir af völdum mótunarverkfærisins og kærulausrar meðhöndlunar eru U-laga með hægum brekkum8,9,10,11.V-laga gallar valda hærri álagsstyrk en U-laga galla, þannig að ströng viðmið um gallastjórnun eru venjulega beitt við upphafsefnið.
Núverandi staðlar um stjórnun yfirborðsgalla fyrir OT-víra eru ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561 og KS D 3580. DIN EN 10270-2 tilgreinir að dýpt yfirborðsgalla á vírþvermáli 0,5–2 10 mm er minna en 0,5–1% af þvermáli vírsins.Að auki krefjast JIS G 3561 og KS D 3580 að dýpt yfirborðsgalla í vírstöng með þvermál 0,5–8 mm sé minna en 0,5% af þvermáli vírsins.Í ASTM A877/A877M-10 verða framleiðandi og kaupandi að koma sér saman um leyfilega dýpt yfirborðsgalla.Til að mæla dýpt galla á yfirborði vírs er vírinn venjulega ætaður með saltsýru og síðan er dýpt gallans mæld með míkrómetra.Hins vegar getur þessi aðferð aðeins mælt galla á ákveðnum svæðum en ekki á öllu yfirborði lokaafurðarinnar.Þess vegna nota framleiðendur hringstraumsprófanir meðan á vírteikningu stendur til að mæla yfirborðsgalla í stöðugt framleiddum vír;þessar prófanir geta mælt dýpt yfirborðsgalla niður í 40 µm.2300MPa stálvírinn sem er í þróun hefur meiri togstyrk og minni lengingu en núverandi 1900-2200MPa stálvír, þannig að endingartími lokafjaðra er talinn vera mjög viðkvæmur fyrir yfirborðsgöllum.Þess vegna er nauðsynlegt að athuga öryggi þess að beita núverandi stöðlum til að stjórna dýpt yfirborðsgalla fyrir stálvírgráðu 1900-2200 MPa til stálvírgráðu 2300 MPa.
Tilgangur þessarar rannsóknar er að meta þreytulíf ventla í bifreiðarvélar þegar lágmarksdýpt sem hægt er að mæla með hringstraumsprófun (þ.e. 40 µm) er beitt á 2300 MPa OT vír (þvermál: 2,5 mm): mikilvægur galli dýpt.Framlag og aðferðafræði þessarar rannsóknar er sem hér segir.
Sem upphafsgalli í OT-vírnum var notaður V-laga galli, sem hefur alvarlega áhrif á þreytulífið, í þverstefnu miðað við vírásinn.Skoðaðu hlutfall víddar (α) og lengdar (β) yfirborðsgalla til að sjá áhrif dýptar hans (h), breiddar (w) og lengdar (l).Yfirborðsgallar eiga sér stað inni í vorinu, þar sem bilun verður fyrst.
Til að spá fyrir um aflögun upphafsgalla í OT vír við kaldvindingu var notuð undirhermiaðferð sem tók mið af greiningartíma og stærð yfirborðsgalla þar sem gallarnir eru mjög litlir miðað við OT vír.alþjóðleg fyrirmynd.
Eftirstöðvar þjöppunarálags á vorin eftir tveggja þrepa kúplingu voru reiknuð út með endanlegu frumefnisaðferðinni, niðurstöður bornar saman við mælingar eftir skothreinsun til að staðfesta greiningarlíkanið.Að auki var afgangsspenna í ventlagormum frá öllum framleiðsluferlum mæld og beitt við gormstyrksgreiningu.
Spáð er fyrir álag í yfirborðsgöllum með því að greina styrk gormsins, að teknu tilliti til aflögunar gallans við kaldvalsingu og eftirstöðva þrýstispennu í fullbúnu gorminu.
Snúningsbeygjuþreytuprófið var framkvæmt með því að nota OT-vír úr sama efni og ventilfjöðrin.Til þess að tengja afgangsspennu og yfirborðsgrófleika eiginleika framleiddu ventilfjaðranna við OT línurnar, voru SN ferlar fengnir með snúningsbeygjuþreytuprófum eftir að hafa beitt tveggja þrepa skotpening og torsion sem formeðferðarferli.
Niðurstöður gormstyrkgreiningarinnar eru notaðar á Goodman jöfnuna og SN-ferilinn til að spá fyrir um þreytutíma lokufjöðranna, og áhrif yfirborðsgalla á dýpt á þreytulífi eru einnig metin.
Í þessari rannsókn var 2300 MPa OT vír með 2,5 mm þvermál notaður til að meta þreytulíf ventla í bílvélar.Fyrst var togprófun á vírnum gerð til að fá sveigjanlegt brotlíkan hans.
Vélrænni eiginleikar OT-vírs voru fengnir úr togprófum fyrir endanlega frumefnagreiningu á köldu vindaferlinu og fjöðrstyrk.Álags-álagsferill efnisins var ákvarðaður með því að nota niðurstöður togprófa við toghraða 0,001 s-1, eins og sýnt er á mynd.1. SWONB-V vír er notaður og ávöxtunarstyrkur hans, togstyrkur, teygjanlegur stuðull og hlutfall Poisson er 2001,2MPa, 2316MPa, 206GPa og 0,3 í sömu röð.Háð streitu á streymisspennu fæst sem hér segir:
Hrísgrjón.2 sýnir sveigjanlegt brotaferli.Efnið verður fyrir teygjanlegri aflögun við aflögun og efnið þrengist þegar álagið í efninu nær togstyrk.Í kjölfarið leiðir sköpun, vöxtur og tenging tómarúma innan efnisins til eyðingar efnisins.
Sveigjanlegt brotalíkan notar streitubreytt gagnrýna aflögunarlíkan sem tekur tillit til áhrifa streitu og brot eftir hálsmál notar skaðasöfnunaraðferðina.Hér er upphaf tjóns gefin upp sem fall af álagi, þríása álags og álagshraða.Álag þríása er skilgreint sem meðalgildi sem fæst með því að deila vatnsstöðuálaginu sem stafar af aflögun efnisins upp að myndun hálsins með virku álaginu.Í tjónasöfnunaraðferðinni á sér stað eyðilegging þegar tjónsgildið nær 1 og orkan sem þarf til að ná tjónsgildinu 1 er skilgreind sem eyðingarorkan (Gf).Brotaorkan samsvarar svæði raunverulegs streitu-tilfærsluferils efnisins frá hálsi til brottíma.
Þegar um er að ræða hefðbundið stál, allt eftir álagsham, verður sveigjanlegt brot, skurðarbrot eða blönduð brot vegna sveigjanleika og skurðbrots, eins og sýnt er á mynd 3. Brotþynningin og álagsþríásleiki sýndu mismunandi gildi fyrir brotamynstur.
Plastbilun á sér stað á svæði sem samsvarar meira en 1/3 álagsþríáshlutfalli (svæði I), og hægt er að ráða brotspennu og álagsþríáshlutfall út frá togprófum á sýnum með yfirborðsgalla og skorur.Á svæðinu sem samsvarar álagsþríásinni 0 ~ 1/3 (svæði II) á sér stað sambland af sveigjanlegu broti og skurðarbilun (þ.e. með snúningsprófi. Á svæðinu sem samsvarar þríása álags frá -1/3 til 0 (III), klippubilun af völdum þjöppunar, og beinþynning og álagsþríása er hægt að fá með truflunarprófi.
Fyrir OT-víra sem notaðir eru við framleiðslu á ventilfjöðrum hreyfilsins er nauðsynlegt að taka tillit til brotanna sem stafa af ýmsum álagsaðstæðum meðan á framleiðsluferlinu og notkunaraðstæðum stendur.Þess vegna voru gerðar tog- og torsionsprófanir til að beita bilunarþynningarviðmiðinu, áhrif álagsþríása á hvern álagsmáta voru skoðuð og teygjanleg endanleg frumefnisgreining á stórum álagi gerð til að mæla breytingu á þríása álags.Þjöppunarstillingin var ekki tekin til greina vegna takmörkunar sýnavinnslu, þ.e. þvermál OT-vírsins er aðeins 2,5 mm.Tafla 1 sýnir prófunarskilyrði fyrir tog- og torsion, svo og álagsþríásleiki og brotspennu, sem fæst með endanlegri frumefnagreiningu.
Hægt er að spá fyrir um brotþynningu hefðbundins þríás stáls undir álagi með því að nota eftirfarandi jöfnu.
þar sem C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) hreinn skera (η = 0) og C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) Einása spenna (η = η0 = 1/3).
Stefna línur fyrir hvern álagsham eru fengnar með því að nota brotspennugildin C1 og C2 í jöfnunni.(2);C1 og C2 eru fengin úr tog- og snúningsprófum á sýnum án yfirborðsgalla.Mynd 4 sýnir álagsþríása og brotþynningu sem fæst úr prófunum og stefnulínur sem jöfnan spáir fyrir um.(2) Stefnalínan sem fengin var úr prófuninni og sambandið milli álagsþríáss og beinbrotsþynningar sýna svipaða tilhneigingu.Brotþynning og þríása álags fyrir hvern álagsham, fengin með beitingu stefnulína, voru notuð sem viðmið fyrir sveigjanlegt brot.
Brotorka er notuð sem efniseiginleiki til að ákvarða tímann til að brjóta eftir hálsmál og hægt er að fá hana með togprófum.Brotaorkan fer eftir tilvist eða fjarveru sprungna á yfirborði efnisins, þar sem tíminn fram að broti fer eftir styrk staðbundinna streitu.Myndir 5a-c sýna brotorku sýna án yfirborðsgalla og sýna með R0.4 eða R0.8 hak úr togprófum og endanlegum frumefnagreiningum.Brotaorkan samsvarar flatarmáli raunverulegs streitu-tilfærsluferilsins frá hálsi til brotatíma.
Brotorka OT vír með fínum yfirborðsgöllum var spáð með því að framkvæma togpróf á OT vír með galladýpt sem er meira en 40 µm, eins og sýnt er á mynd 5d.Tíu sýni með galla voru notuð í togprófunum og meðalbrotorka var metin á 29,12 mJ/mm2.
Staðlaði yfirborðsgallinn er skilgreindur sem hlutfall dýptar gallans og þvermáls ventilfjöðrunarvírsins, óháð yfirborðsgalla rúmfræði OT-vírsins sem notaður er við framleiðslu á ventilfjöðrum fyrir bíla.OT vír galla er hægt að flokka út frá stefnu, rúmfræði og lengd.Jafnvel með sömu galladýpt er spennustig sem verkar á yfirborðsgalla í gormi breytilegt eftir rúmfræði og stefnu gallans, þannig að rúmfræði og stefnu gallans getur haft áhrif á þreytustyrk.Þess vegna er nauðsynlegt að taka tillit til rúmfræði og stefnu galla sem hafa mest áhrif á þreytulíf gorma til að beita ströngum viðmiðum til að meðhöndla yfirborðsgalla.Vegna fínkorna uppbyggingar OT vír er þreytulíf hans mjög viðkvæmt fyrir rifum.Þess vegna ætti að ákvarða gallann sem sýnir hæsta álagsstyrk samkvæmt rúmfræði og stefnu gallans sem upphafsgallann með því að nota endanlegt frumefnisgreiningu.Á mynd.6 sýnir ofur-hástyrkleika 2300 MPa flokks bílalokafjaðra sem notaðir eru í þessari rannsókn.
Yfirborðsgalla á OT vír er skipt í innri galla og ytri galla í samræmi við vorásinn.Vegna beygjunnar við kaldvalsingu verka þrýstispenna og togspenna á innan og utan gormsins, hvort um sig.Brot geta stafað af yfirborðsgöllum sem koma fram að utan vegna togspennu við kaldvalsingu.
Í reynd er vorið háð reglubundinni þjöppun og slökun.Við þjöppun gormsins snýst stálvírinn og vegna spennuþéttni er skurðspennan inni í gorminni hærri en skurðspennan í kring7.Því ef yfirborðsgallar eru inni í gorminni eru líkurnar á því að gorminn brotni mestar.Þannig eru ytri hlið gormsins (staðsetningin þar sem búist er við bilun við framleiðslu gormsins) og innri hliðin (þar sem álagið er mest í raunverulegri notkun) stillt sem staðsetning yfirborðsgalla.
Yfirborðsgalla rúmfræði OT lína er skipt í U-lögun, V-lögun, Y-lögun og T-lögun.Y-gerð og T-gerð eru aðallega til í yfirborðsgöllum hráefna og U-gerð og V-gerð gallar koma fram vegna kærulausrar meðhöndlunar á verkfærum í kaldvalsferlinu.Að því er varðar rúmfræði yfirborðsgalla í hráefnum, eru U-laga gallar sem stafa af ójafnri plastaflögun við heitvalsingu aflöguð í V-laga, Y-laga og T-laga saumgalla við marghliða teygjur8, 10.
Auk þess verða V-laga, Y-laga og T-laga gallar með bröttum halla haksins á yfirborðinu fyrir miklum álagsstyrk við virkni gormsins.Ventilfjaðrir beygjast við kaldvalsingu og snúast við notkun.Álagsstyrkur V-laga og Y-laga galla með hærri álagsstyrk var borinn saman með því að nota finite element analysis, ABAQUS – commercial finite element analysis software.Tengsl álags og álags er sýnt á mynd 1 og jöfnu 1. (1) Þessi uppgerð notar tvívítt (2D) ferhyrnt fjögurra hnúta frumefni og lágmarkshliðarlengd þáttar er 0,01 mm.Fyrir greiningarlíkanið voru V-laga og Y-laga gallar með 0,5 mm dýpi og halla gallans 2° settir á 2D líkan af vír með 2,5 mm þvermál og 7,5 mm lengd.
Á mynd.Mynd 7a sýnir beygjuspennustyrkinn á enda hvers galla þegar beygjukrafti upp á 1500 Nmm er beitt á báða enda hvers vírs.Niðurstöður greiningarinnar sýna að hámarksspennur 1038,7 og 1025,8 MPa eiga sér stað efst á V-laga og Y-laga galla, í sömu röð.Á mynd.7b sýnir álagsstyrkinn efst á hverjum galla af völdum snúnings.Þegar vinstri hlið er þvinguð og tog upp á 1500 N∙mm er beitt á hægri hlið, kemur sama hámarksspenna upp á 1099 MPa á enda V-laga og Y-laga galla.Þessar niðurstöður sýna að gallar af V-gerð sýna meiri beygjuspennu en galla af Y-gerð þegar þeir hafa sömu dýpt og halla gallans, en þeir upplifa sömu snúningsspennu.Þess vegna er hægt að staðla V-laga og Y-laga yfirborðsgalla með sömu dýpt og halla gallans í V-laga galla með hærri hámarksspennu af völdum álagsstyrks.V-gerð gallastærðarhlutfallið er skilgreint sem α = w/h með því að nota dýpt (h) og breidd (w) á V-gerð og T-gerð galla;þannig, T-gerð galla (α ≈ 0) í staðinn er hægt að skilgreina rúmfræði með rúmfræðilegri uppbyggingu V-gerð galla.Þess vegna er hægt að staðla galla af Y-gerð og T-gerð með V-gerð galla.Með því að nota dýpt (h) og lengd (l) er lengdarhlutfallið að öðru leyti skilgreint sem β = l/klst.
Eins og sýnt er á mynd 811 er stefnu yfirborðsgalla OT víra skipt í lengdar-, þver- og skástefnur, eins og sýnt er á mynd 811. Greining á áhrifum stefnu yfirborðsgalla á styrk gormsins með endanlegu frumefni. aðferð.
Á mynd.9a sýnir álagsgreiningarlíkanið fyrir véllokafjöðrun.Sem greiningarskilyrði var gormurinn þjappaður úr 50,5 mm lausri hæð í 21,8 mm harða hæð, hámarksspenna 1086 MPa myndaðist inni í gorminni, eins og sýnt er á mynd 9b.Þar sem bilun á raunverulegum ventilfjöðrum hreyfilsins á sér stað aðallega innan vorsins, er búist við að tilvist innri yfirborðsgalla hafi alvarleg áhrif á þreytulíf vorsins.Þess vegna er yfirborðsgöllum í lengdar-, þver- og skástefnu beitt á inni í ventilfjöðrum hreyfilsins með því að nota undirlíkanatækni.Tafla 2 sýnir stærð yfirborðsgalla og hámarksspennu í hvora átt gallans við hámarks vorþjöppun.Mesta spennan sást í þverstefnunni og hlutfall spennu í lengdar- og skástefnu og þverstefnu var áætlað 0,934–0,996.Álagshlutfallið er hægt að ákvarða með því einfaldlega að deila þessu gildi með hámarks þverspennu.Hámarksspenna á gormum á sér stað efst á hverjum yfirborðsgalla eins og sýnt er á mynd 9s.Álagsgildin sem sjást í lengdar-, þver- og skástefnu eru 2045, 2085 og 2049 MPa, í sömu röð.Niðurstöður þessara greininga sýna að yfirborðsgallar í þverstæðum hafa beinustu áhrif á þreytulíf ventla gorma.
V-laga galli, sem gert er ráð fyrir að hafi beinlínis áhrif á þreytulíf ventla gormsins, var valinn sem upphafsgalli OT-vírsins og þverstefna valin sem stefna gallans.Þessi galli kemur ekki aðeins fram að utan, þar sem ventilsfjöður hreyfilsins brotnaði við framleiðslu, heldur einnig innan, þar sem mesta álagið á sér stað vegna álagsstyrks við notkun.Hámarksbiladýpt er stillt á 40 µm, sem hægt er að greina með því að skynja hringstraumsgalla, og lágmarksdýpt er stillt á dýpt sem samsvarar 0,1% af 2,5 mm þvermáli vírsins.Þess vegna er dýpt gallans frá 2,5 til 40 µm.Dýpt, lengd og breidd galla með lengdarhlutfallið 0,1~1 og lengdarhlutfallið 5~15 voru notuð sem breytur og áhrif þeirra á þreytustyrk gormsins metin.Tafla 3 sýnir greiningarskilyrði sem ákvörðuð eru með svörun yfirborðsaðferðafræði.
Ventilfjaðrir fyrir bílavélar eru framleiddar með köldu vindi, temprun, sprengingu og hitastillingu OT-vírs.Taka verður tillit til breytinga á yfirborðsgöllum við gormaframleiðslu til að meta áhrif upphaflegs yfirborðsgalla í OT vírum á þreytulíf ventla gorma vélarinnar.Þess vegna, í þessum kafla, er endanlegt frumefnisgreining notuð til að spá fyrir um aflögun yfirborðsgalla á OT vír við framleiðslu hvers vors.
Á mynd.10 sýnir kaldvindunarferlið.Meðan á þessu ferli stendur er OT-vírinn færður inn í vírstýringuna með fóðurrúllunni.Vírstýringin nærir og styður vírinn til að koma í veg fyrir beygju meðan á mótunarferlinu stendur.Vírinn sem fer í gegnum vírstýringuna er beygður af fyrstu og annarri stönginni til að mynda spólufjöður með æskilegu innra þvermáli.Fjaðrhæðin er framleidd með því að hreyfa stígvélina eftir einn snúning.
Á mynd.11a sýnir endanlegt frumefnislíkan sem notað er til að meta breytingu á rúmfræði yfirborðsgalla við kaldvalsingu.Myndun vírsins er aðallega lokið með vindapinnanum.Þar sem oxíðlagið á yfirborði vírsins virkar sem smurefni eru núningsáhrif fóðurvals hverfandi.Þess vegna, í útreikningslíkaninu, eru fóðrunarrúllan og vírstýringin einfölduð sem bush.Núningsstuðullinn milli OT vírsins og mótunarverkfærisins var stilltur á 0,05.2D stífa líkamsplanið og festingarskilyrði eru beitt á vinstri enda línunnar þannig að hægt sé að fæða hana í X-áttina á sama hraða og fóðurrúllan (0,6 m/s).Á mynd.11b sýnir undirhermunaraðferðina sem notuð er til að setja litla galla á víra.Til að taka tillit til stærðar yfirborðsgalla er undirlíkanið beitt tvisvar fyrir yfirborðsgalla með 20 µm dýpi eða meira og þrisvar sinnum fyrir yfirborðsgalla sem eru undir 20 µm dýpi.Yfirborðsgalla er beitt á svæði sem myndast með jöfnum þrepum.Í heildarlíkaninu af vorinu er lengd beina vírstykkisins 100 mm.Fyrir fyrsta undirlíkanið, notaðu undirlíkan 1 með 3 mm lengd í 75 mm lengdarstöðu frá alþjóðlegu líkaninu.Þessi uppgerð notaði þrívíddar (3D) sexhyrndar átta hnúta frumefni.Í alþjóðlegu líkaninu og undirlíkaninu 1 er lágmarkshliðarlengd hvers þáttar 0,5 og 0,2 mm, í sömu röð.Eftir greiningu á undirlíkani 1 er yfirborðsgöllum beitt á undirlíkan 2 og lengd og breidd undirlíkans 2 er þrisvar sinnum lengd yfirborðsgalla til að útrýma áhrifum af mörkum undirlíkansins, í auk þess er 50% af lengd og breidd notuð sem dýpt undirlíkans.Í undirgerð 2 er lágmarkshliðarlengd hvers þáttar 0,005 mm.Ákveðnum yfirborðsgöllum var beitt á endanlegu frumefnisgreininguna eins og sýnt er í töflu 3.
Á mynd.12 sýnir dreifingu álags í yfirborðssprungum eftir kaldvinnslu á spólu.Almenna líkanið og undirlíkan 1 sýna nánast sömu spennu 1076 og 1079 MPa á sama stað, sem staðfestir réttmæti undirlíkanaaðferðarinnar.Staðbundinn streitustyrkur kemur fram við jaðra undirlíkansins.Svo virðist sem þetta sé vegna jaðarskilyrða undirlíkansins.Vegna álagsstyrks sýnir undirlíkan 2 með beittum yfirborðsgöllum streitu upp á 2449 MPa á enda gallans við kaldvalsingu.Eins og sést í töflu 3 voru yfirborðsgöllunum sem greindust með svörun yfirborðsaðferðinni beitt inn á gorminn.Niðurstöður endanlegra frumefnagreininga sýndu að ekkert af 13 tilfellum yfirborðsgalla mistókst.
Við vindaferli í öllum tækniferlum jókst dýpt yfirborðsgalla inni í gorm um 0,1–2,62 µm (Mynd 13a) og breiddin minnkaði um 1,8–35,79 µm (Mynd 13b), en lengdin jókst um 0,72 –34,47 µm (mynd 13c).Þar sem þverskips V-laga gallinn er lokaður á breidd með því að beygja sig meðan á kaldvalsferlinu stendur, er hann aflögaður í V-laga galla með brattari halla en upphaflegi gallinn.
Aflögun í dýpt, breidd og lengd yfirborðsgalla á OT vír í framleiðsluferlinu.
Berið yfirborðsgalla utan á gorminn og spáið fyrir um líkur á broti við kaldvalsingu með því að nota Finite Element Analysis.Við þær aðstæður sem taldar eru upp í töflu.3, það eru engar líkur á eyðingu galla á ytra yfirborði.Með öðrum orðum, engin eyðilegging átti sér stað á dýpi yfirborðsgalla frá 2,5 til 40 µm.
Til að spá fyrir um mikilvæga yfirborðsgalla voru ytri brot við kaldvalsingu rannsökuð með því að auka galladýpt úr 40 µm í 5 µm.Á mynd.14 sýnir brot meðfram yfirborðsgöllum.Brot á sér stað við dýpt (55 µm), breidd (2 µm) og lengd (733 µm).Mikilvæga dýpt yfirborðsgalla utan gormsins reyndist vera 55 μm.
Skothreinsunarferlið bælir sprunguvöxt og eykur þreytulíf með því að búa til afgangsþrýstiálag á ákveðnu dýpi frá yfirborði gormsins;hins vegar veldur það álagsstyrk með því að auka yfirborðsgrófleika gormsins og dregur þannig úr þreytuþol gormsins.Þess vegna er efri kúlufjöðrunartækni notuð til að framleiða hástyrktar gormar til að vega upp á móti skerðingu á þreytulífi sem stafar af aukningu á grófleika yfirborðs af völdum skotflögunar.Tveggja þrepa skotflögnun getur bætt yfirborðsgrófleika, hámarksþjöppunarafgangstreitu og yfirborðsþjöppunarafgangstreitu vegna þess að önnur skotflögnun er framkvæmd eftir fyrstu skotflögnun12,13,14.
Á mynd.15 sýnir greiningarlíkan af sprengingarferlinu.Teygjanlegt-plastlíkan var búið til þar sem 25 skotboltum var sleppt inn á marksvæði OT línunnar til að sprengja.Í sprengingargreiningarlíkaninu voru yfirborðsgallar OT-vírsins sem aflögaðist við kaldvindingu notaðir sem upphafsgallar.Fjarlægir afgangsspennu sem stafar af kaldvalsunarferlinu með mildun áður en sprenging fer fram.Notaðir voru eftirfarandi eiginleikar skotkúlunnar: Þéttleiki (ρ): 7800 kg/m3, teygjustuðull (E) – 210 GPa, Poisson's hlutfall (υ): 0,3.Núningsstuðullinn milli kúlu og efnis er stilltur á 0,1.Skotum með 0,6 og 0,3 mm í þvermál var kastað á sama hraða og 30 m/s í fyrstu og annarri smiðjuleiðinni.Eftir sprengingarferlið (meðal annarra framleiðsluferla sem sýndar eru á mynd 13), voru dýpt, breidd og lengd yfirborðsgalla innan gormsins á bilinu -6,79 til 0,28 µm, -4,24 til 1,22 µm og -2,59 til 1,69 µm, í sömu röð µm.Vegna plastfræðilegrar aflögunar á skothylkinu sem kastað er út hornrétt á yfirborð efnisins minnkar dýpt gallans, einkum minnkar breidd gallans verulega.Svo virðist sem gallinn hafi verið lokaður vegna plastískrar aflögunar sem stafaði af skotpípu.
Meðan á hitarýrnunarferlinu stendur geta áhrif köldrar rýrnunar og lághitaglæðingar virkað á ventilfjöðrun vélarinnar á sama tíma.Köld stilling hámarkar spennustig gormsins með því að þjappa því saman í hæsta mögulega stig við stofuhita.Í þessu tilviki, ef vélarlokafjöðurinn er hlaðinn yfir flæðistyrk efnisins, afmyndast vélarlokafjöðurinn plastískt og eykur flæðistyrkinn.Eftir plastaflögun beygir ventilfjöðurinn, en aukinn uppskeruþol veitir mýkt ventilfjöðrsins í raunverulegri notkun.Lághitaglæðing bætir hita- og aflögunarþol ventilfjaðra sem starfa við háan hita2.
Yfirborðsgalla sem aflöguðust við sprengingu í FE greiningu og afgangsspennusviðið sem mælt var með röntgengeislunarbúnaði (XRD) var beitt á undirlíkan 2 (Mynd 8) til að álykta um breytingu á göllum við hitarýrnun.Fjaðrið var hannað til að starfa á teygjanlegu sviðinu og var þjappað saman úr frjálsri hæð 50,5 mm í fasta hæð 21,8 mm og síðan leyft að fara aftur í upphaflega hæð 50,5 mm sem greiningarskilyrði.Við hitarýrnun breytist rúmfræði gallans óverulega.Svo virðist sem afgangsþrýstiálag 800 MPa og yfir, sem myndast við sprengingu, bælir aflögun yfirborðsgalla.Eftir hitarýrnun (mynd 13) var dýpt, breidd og lengd yfirborðsgalla breytileg frá -0,13 til 0,08 µm, frá -0,75 til 0 µm, og frá 0,01 til 2,4 µm, í sömu röð.
Á mynd.16 ber saman aflögun U-laga og V-laga galla af sömu dýpt (40 µm), breidd (22 µm) og lengd (600 µm).Breiddarbreyting U-laga og V-laga galla er meiri en lengdarbreytingin, sem stafar af lokun í breiddarstefnu við kaldvalsingu og sprengingu.Í samanburði við U-laga galla, mynduðust V-laga gallar á hlutfallslega meira dýpi og með brattari brekkum, sem bendir til þess að hægt sé að fara varlega með V-laga galla.
Þessi hluti fjallar um aflögun upphafsgalla í OT-línunni fyrir hvert framleiðsluferli lokafjaðra.Upphaflegi OT vírgallinn er borinn á innra hluta ventilfjöðursins þar sem búist er við bilun vegna mikillar álags við notkun gormsins.Þverlægir V-laga yfirborðsgallar OT-víranna jukust lítillega í dýpt og lengd og minnkaði verulega í breidd vegna beygju við köldu vinda.Lokun í breiddaráttinni á sér stað við kúluflögnun með litlum eða engum merkjanlegum galla aflögun við lokahitastillingu.Í því ferli að kaldrúlla og kúla er mikil aflögun í breiddarstefnu vegna plastaflögunar.V-laga gallinn inni í ventilfjöðrinum breytist í T-laga galla vegna breiddarlokunar meðan á köldu valsferlinu stendur.