310 Stainless steel coil tube kemikal nga sangkap, Epekto sa Surface Defects sa Oil-Hardened Steel Wire sa Kakapoy nga Kinabuhi sa Valve Springs sa Automotive Engines

Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Naggamit ka usa ka bersyon sa browser nga adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Dugang pa, aron masiguro ang padayon nga suporta, gipakita namon ang site nga wala’y mga istilo ug JavaScript.
Ang mga slider nga nagpakita sa tulo ka mga artikulo matag slide.Gamita ang likod ug sunod nga mga buton sa paglihok sa mga slide, o ang slide controller nga mga buton sa katapusan aron sa paglihok sa matag slide.

Stainless steel 310 coiled tubes/coiled tubingKemikal nga Komposisyonug komposisyon

Ang mosunod nga lamesa nagpakita sa kemikal nga komposisyon sa grade 310S stainless steel.

10*1mm 9.25*1.24mm 310 Stainless steel capillary coiled tube suppliers

Pisikal nga mga kabtangan

Ang pisikal nga mga kabtangan sa grade 310S stainless steel gipakita sa mosunod nga lamesa.

Mga Kinaiya sa Mekanikal

Ang mosunod nga lamesa naglatid sa mekanikal nga mga kabtangan sa grade 310S stainless steel.

Thermal Properties

Ang mga thermal properties sa grade 310S stainless steel gihatag sa mosunod nga lamesa.

Ubang mga Designasyon

Ang ubang mga ngalan nga katumbas sa grade 310S stainless steel gilista sa mosunod nga lamesa.

Ang katuyoan sa kini nga pagtuon mao ang pagtimbang-timbang sa kinabuhi sa kakapoy sa usa ka balbula nga tubo sa usa ka makina sa awto kung nag-aplay sa mga microdefect sa usa ka wire nga gipagahi sa lana nga 2300 MPa nga grado (OT wire) nga adunay kritikal nga depekto nga giladmon nga 2.5 mm ang diyametro.Una, ang deformation sa mga depekto sa nawong sa OT wire sa panahon sa paghimo sa valve spring nakuha pinaagi sa finite element analysis gamit ang subsimulation nga mga pamaagi, ug ang nahabilin nga stress sa nahuman nga spring gisukod ug gipadapat sa spring stress analysis model.Ikaduha, analisa ang kalig-on sa balbula nga tubod, susiha ang nahabilin nga kapit-os, ug itandi ang lebel sa gipadapat nga stress sa mga pagkadili hingpit sa nawong.Ikatulo, ang epekto sa mga microdefect sa kakapoy nga kinabuhi sa tingpamulak gisusi pinaagi sa pagpadapat sa stress sa mga depekto sa nawong nga nakuha gikan sa pag-analisa sa kusog sa tingpamulak ngadto sa SN curves nga nakuha gikan sa flexural fatigue test sa panahon sa rotation sa wire OT.Ang giladmon sa depekto nga 40 µm mao ang kasamtangang sumbanan sa pagdumala sa mga depekto sa ibabaw nga walay pagkompromiso sa kinabuhi sa kakapoy.
Ang industriya sa automotibo adunay kusog nga panginahanglan alang sa gaan nga mga sangkap sa awto aron mapaayo ang kahusayan sa gasolina sa mga salakyanan.Sa ingon, ang paggamit sa advanced high strength steel (AHSS) nagkadaghan sa bag-ohay nga mga tuig.Ang mga tubo sa balbula sa automotive engine nag-una nga naglangkob sa heat-resistant, wear-resistant ug non-sagging oil-hardened steel wires (OT wires).
Tungod sa ilang taas nga tensile strength (1900–2100 MPa), ang kasamtangang gigamit nga OT wires nagpaposible sa pagpakunhod sa gidak-on ug masa sa engine valve springs, pagpalambo sa fuel efficiency pinaagi sa pagkunhod sa friction sa palibot nga mga bahin1.Tungod niini nga mga bentaha, ang paggamit sa taas nga boltahe nga wire rod kusog nga nagdugang, ug ang ultra-high-strength wire rod sa 2300MPa nga klase nagpakita sa usag usa.Ang mga tubo sa balbula sa mga makina sa awto nanginahanglan usa ka taas nga kinabuhi sa serbisyo tungod kay naglihok kini sa ilawom sa taas nga mga cyclic load.Aron makab-ot kini nga kinahanglanon, kasagarang gikonsiderar sa mga tiggama ang kinabuhi sa kakapoy nga labaw pa sa 5.5 × 107 nga mga siklo kung nagdesinyo sa mga tubo sa balbula ug nag-aplay sa nahabilin nga kapit-os sa sulud sa balbula sa tubo pinaagi sa mga proseso sa shot peening ug pagkunhod sa kainit aron mapauswag ang kinabuhi sa kakapoy2.
Adunay ubay-ubay nga mga pagtuon sa kakapoy nga kinabuhi sa helical spring sa mga sakyanan ubos sa normal nga kondisyon sa pag-operate.Gzal ug uban pa.Analytical, experimental ug finite element (FE) analysis sa elliptical helical spring nga adunay gagmay nga helix nga mga anggulo ubos sa static load gipresentar.Kini nga pagtuon naghatag ug tin-aw ug yano nga ekspresyon alang sa lokasyon sa pinakataas nga shear stress versus aspect ratio ug stiffness index, ug naghatag usab ug analytical nga pagsabot sa pinakataas nga shear stress, usa ka kritikal nga parameter sa praktikal nga mga disenyo3.Pastorcic et al.Ang mga resulta sa pag-analisar sa pagkaguba ug kakapoy sa usa ka helical spring nga gikuha gikan sa usa ka pribadong sakyanan human sa kapakyasan sa operasyon gihulagway.Gamit ang mga pamaagi sa eksperimento, gisusi ang usa ka nabuak nga tubod ug ang mga resulta nagsugyot nga kini usa ka pananglitan sa pagkapakyas sa kakapoy sa corrosion4.hole, ug uban pa. Daghang linear regression spring life models ang gihimo aron sa pagtimbang-timbang sa kakapoy nga kinabuhi sa automotive helical spring.Putra ug uban pa.Tungod sa pagkadili patas sa nawong sa dalan, ang kinabuhi sa serbisyo sa helical spring sa sakyanan gitino.Bisan pa, gamay nga panukiduki ang nahimo kung giunsa ang mga depekto sa nawong nga nahitabo sa panahon sa proseso sa paghimo nakaapekto sa kinabuhi sa mga tubo sa automotive coil.
Ang mga depekto sa nawong nga mahitabo sa panahon sa proseso sa paggama mahimong mosangput sa lokal nga konsentrasyon sa stress sa mga tubo sa balbula, nga makapamenos sa ilang kinabuhi sa kakapoy.Ang mga depekto sa nawong sa mga tubo sa balbula tungod sa lainlaing mga hinungdan, sama sa mga depekto sa nawong sa hilaw nga materyales nga gigamit, mga depekto sa mga himan, dili maayo nga pagdumala sa panahon sa bugnaw nga pagligid7.Ang mga depekto sa nawong sa hilaw nga materyal kay titip nga V-shaped tungod sa init nga rolling ug multi-pass drawing, samtang ang mga depekto tungod sa pagporma nga himan ug walay pagtagad nga pagdumala kay U-shaped nga adunay malumo nga mga bakilid8,9,10,11.Ang pormag-V nga mga depekto maoy hinungdan sa mas taas nga konsentrasyon sa tensiyon kay sa pormag-U nga mga depekto, mao nga ang higpit nga sukdanan sa pagdumala sa depekto kasagarang gigamit sa sugod nga materyal.
Ang kasamtangan nga mga sumbanan sa pagdumala sa depekto sa nawong alang sa mga OT wire naglakip sa ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561, ug KS D 3580. Gitino sa DIN EN 10270-2 nga ang giladmon sa usa ka depekto sa nawong sa mga diametro sa wire nga 0.5– 10 mm mao ang ubos pa kay sa 0.5-1% sa wire diametro.Dugang pa, ang JIS G 3561 ug KS D 3580 nanginahanglan nga ang giladmon sa mga depekto sa nawong sa wire rod nga adunay diyametro nga 0.5-8 mm dili mubu sa 0.5% sa diameter sa wire.Sa ASTM A877/A877M-10, ang tiggama ug pumapalit kinahanglang magkauyon sa gitugot nga giladmon sa mga depekto sa nawong.Aron masukod ang giladmon sa usa ka depekto sa ibabaw sa usa ka wire, ang wire kasagarang gikulit sa hydrochloric acid, ug dayon ang giladmon sa depekto gisukod gamit ang micrometer.Bisan pa, kini nga pamaagi makasukod lamang sa mga depekto sa pipila ka mga lugar ug dili sa tibuuk nga nawong sa katapusan nga produkto.Busa, ang mga tiggama naggamit sa eddy current testing sa panahon sa proseso sa pagdrowing sa wire aron masukod ang mga depekto sa nawong sa padayon nga gihimo nga wire;kini nga mga pagsulay makasukod sa giladmon sa mga depekto sa nawong hangtod sa 40 µm.Ang 2300MPa grade steel wire ubos sa pagpalambo adunay mas taas nga tensile strength ug ubos nga elongation kay sa kasamtangan nga 1900-2200MPa grade steel wire, mao nga ang valve spring fatigue life giisip nga sensitibo kaayo sa mga depekto sa nawong.Busa, gikinahanglan nga susihon ang kaluwasan sa pagpadapat sa kasamtangan nga mga sumbanan alang sa pagpugong sa giladmon sa mga depekto sa nawong alang sa steel wire grade 1900-2200 MPa ngadto sa steel wire grade 2300 MPa.
Ang katuyoan niini nga pagtuon mao ang pagtimbang-timbang sa kakapoy nga kinabuhi sa usa ka automotive engine valve spring kung ang minimum nga depth depth nga masukod pinaagi sa eddy current testing (ie 40 µm) i-apply sa usa ka 2300 MPa grade OT wire (diameter: 2.5 mm): critical flaw giladmon .Ang kontribusyon ug metodolohiya niini nga pagtuon mao ang mosunod.
Ingon nga inisyal nga depekto sa OT wire, usa ka V-shaped nga depekto ang gigamit, nga seryoso nga nakaapekto sa kakapoy nga kinabuhi, sa transverse nga direksyon nga may kalabotan sa wire axis.Hunahunaa ang ratio sa mga dimensyon (α) ug gitas-on (β) sa usa ka depekto sa nawong aron makita ang epekto sa giladmon niini (h), gilapdon (w), ug gitas-on (l).Ang mga depekto sa nawong mahitabo sa sulod sa tingpamulak, diin ang kapakyasan mahitabo una.
Aron matagna ang deformation sa inisyal nga mga depekto sa OT wire sa panahon sa bugnaw nga winding, gigamit ang usa ka sub-simulation nga pamaagi, nga gikonsiderar ang oras sa pag-analisar ug ang gidak-on sa mga depekto sa nawong, tungod kay ang mga depekto gamay kaayo kon itandi sa OT wire.global nga modelo.
Ang nahabilin nga compressive stress sa tingpamulak pagkahuman sa duha ka yugto nga shot peening gikalkulo pinaagi sa finite element method, ang mga resulta gitandi sa mga sukod pagkahuman sa shot peening aron makumpirma ang analytical model.Dugang pa, ang nahabilin nga mga stress sa mga tubo sa balbula gikan sa tanan nga mga proseso sa paggama gisukod ug gipadapat sa pagtuki sa kusog sa tingpamulak.
Ang mga stress sa mga depekto sa nawong gitagna pinaagi sa pag-analisar sa kusog sa tingpamulak, nga gikonsiderar ang deformation sa depekto sa panahon sa bugnaw nga pagligid ug ang nahabilin nga compressive stress sa natapos nga tingpamulak.
Ang rotational bending fatigue test gihimo gamit ang OT wire nga gihimo gikan sa parehas nga materyal sama sa valve spring.Aron ma-correlate ang nahabilin nga kapit-os ug mga kinaiya sa pagkagapos sa nawong sa hinimo nga mga tubo sa balbula ngadto sa mga linya sa OT, ang mga kurba sa SN nakuha pinaagi sa pag-rotate sa bending fatigue nga mga pagsulay human sa paggamit sa duha ka yugto nga shot peening ug torsion isip mga proseso sa pretreatment.
Ang mga resulta sa pag-analisa sa kusog sa tingpamulak gipadapat sa Goodman equation ug sa SN curve aron matagna ang kinabuhi sa kakapoy sa balbula sa tingpamulak, ug ang epekto sa giladmon sa depekto sa nawong sa kinabuhi sa kakapoy gisusi usab.
Sa kini nga pagtuon, usa ka 2300 MPa OT grade wire nga adunay diyametro nga 2.5 mm ang gigamit sa pagtimbang-timbang sa kakapoy nga kinabuhi sa usa ka automotive engine valve spring.Una, usa ka tensile test sa wire ang gihimo aron makuha ang ductile fracture model niini.
Ang mekanikal nga mga kabtangan sa OT wire nakuha gikan sa tensile tests sa wala pa ang finite element analysis sa cold winding process ug spring strength.Ang stress-strain curve sa materyal gitino gamit ang mga resulta sa tensile tests sa strain rate nga 0.001 s-1, ingon sa gipakita sa fig.1. Gigamit ang SWONB-V wire, ug ang kusog sa ani niini, kusog sa tensile, elastic modulus ug ratio ni Poisson mao ang 2001.2MPa, 2316MPa, 206GPa ug 0.3 matag usa.Ang pagsalig sa tensiyon sa pag-agas sa dagan makuha ingon sa mosunod:
bugas.2 naghulagway sa proseso sa ductile fracture.Ang materyal moagi sa elastoplastic deformation sa panahon sa deformation, ug ang materyal mogamay kung ang stress sa materyal makaabot sa iyang tensile strength.Pagkahuman, ang paglalang, pagtubo ug panag-uban sa mga haw-ang sulod sa materyal nga hinungdan sa pagkaguba sa materyal.
Ang ductile fracture model naggamit sa stress-modified critical deformation model nga nagkonsiderar sa epekto sa stress, ug ang post-necking fracture naggamit sa damage accumulation method.Dinhi, ang pagsugod sa kadaot gipahayag ingon usa ka function sa strain, stress triaxiality, ug strain rate.Ang stress triaxiality gihubit ingon ang kasagaran nga kantidad nga nakuha pinaagi sa pagbahin sa hydrostatic stress tungod sa deformation sa materyal hangtod sa pagporma sa liog pinaagi sa epektibo nga stress.Sa pamaagi sa pagtipon sa kadaot, ang pagkaguba mahitabo kung ang kantidad sa kadaot moabot sa 1, ug ang kusog nga gikinahanglan aron maabot ang kantidad sa kadaot sa 1 gihubit ingon ang enerhiya sa pagkaguba (Gf).Ang kusog sa bali katumbas sa rehiyon sa tinuud nga kurba sa pagbalhin sa stress sa materyal gikan sa liog hangtod sa oras sa pagkabali.
Sa kaso sa conventional steels, depende sa stress mode, ductile fracture, shear fracture, o mixed mode fracture mahitabo tungod sa ductility ug shear fracture, sama sa gipakita sa Figure 3. Ang fracture strain ug stress triaxiality nagpakita sa lain-laing mga bili alang sa fracture pattern.
Ang pagkapakyas sa plastik mahitabo sa usa ka rehiyon nga katumbas sa usa ka stress triaxiality nga labaw pa sa 1/3 (zone I), ug ang fracture strain ug stress triaxiality mahimong mahibal-an gikan sa tensile nga mga pagsulay sa mga specimen nga adunay mga depekto sa nawong ug mga notch.Sa lugar nga katumbas sa stress triaxiality sa 0 ~ 1/3 (zone II), usa ka kombinasyon sa ductile fracture ug shear failure mahitabo (ie pinaagi sa torsion test. Sa lugar nga katumbas sa stress triaxiality gikan sa -1/3 ngadto sa 0 (III), pagkapakyas sa paggunting tungod sa compression, ug fracture strain ug stress triaxiality mahimong makuha pinaagi sa makapasuko nga pagsulay.
Alang sa mga OT wire nga gigamit sa paghimo sa mga tubo sa balbula sa makina, kinahanglan nga tagdon ang mga bali nga gipahinabo sa lainlaing mga kondisyon sa pagkarga sa panahon sa proseso sa paghimo ug mga kondisyon sa aplikasyon.Busa, ang tensile ug torsion nga mga pagsulay gihimo aron magamit ang failure strain criterion, ang epekto sa stress triaxiality sa matag stress mode gikonsiderar, ug ang elastoplastic finite element analysis sa dagkong strains gihimo aron sa pag-ihap sa kausaban sa stress triaxiality.Ang compression mode wala gikonsiderar tungod sa limitasyon sa pagproseso sa sample, nga mao, ang diametro sa OT wire 2.5 mm lamang.Ang talaan 1 naglista sa mga kondisyon sa pagsulay alang sa tensile ug torsion, ingon man ang stress triaxiality ug fracture strain, nga nakuha gamit ang finite element analysis.
Ang fracture strain sa conventional triaxial steels ubos sa stress mahimong matagna gamit ang mosunod nga equation.
diin ang C1: \({\ overline{{\ varepsilon}_{0}}}^{pl}\) clean cut (η = 0) ug C2: \({\ overline{{\ varepsilon}_{0} } }^{pl}\) Uniaxial tension (η = η0 = 1/3).
Ang mga linya sa uso alang sa matag mode sa stress makuha pinaagi sa paggamit sa fracture strain values ​​C1 ug C2 sa equation.(2);Ang C1 ug C2 nakuha gikan sa tensile ug torsion nga mga pagsulay sa mga sample nga walay mga depekto sa nawong.Gipakita sa Figure 4 ang stress triaxiality ug fracture strain nga nakuha gikan sa mga pagsulay ug ang mga linya sa uso nga gitagna sa equation.(2) Ang trend line nga nakuha gikan sa pagsulay ug ang relasyon tali sa stress triaxiality ug fracture strain nagpakita sa susama nga uso.Ang fracture strain ug stress triaxiality alang sa matag stress mode, nga nakuha gikan sa paggamit sa trend lines, gigamit isip criteria alang sa ductile fracture.
Ang kusog sa break gigamit ingon usa ka materyal nga kabtangan aron mahibal-an ang oras nga mabuak pagkahuman sa liog ug makuha gikan sa mga pagsulay sa tensile.Ang kusog sa bali nagdepende sa presensya o pagkawala sa mga liki sa nawong sa materyal, tungod kay ang oras sa pagkabali nagdepende sa konsentrasyon sa mga lokal nga stress.Ang mga numero 5a-c nagpakita sa mga kusog sa bali sa mga sample nga walay mga depekto sa nawong ug mga sample nga adunay R0.4 o R0.8 notches gikan sa tensile tests ug finite element analysis.Ang kusog sa bali katumbas sa lugar sa tinuud nga kurba sa pagbalhin sa stress gikan sa liog hangtod sa oras sa pagkabali.
Ang kusog sa pagkabali sa usa ka OT wire nga adunay maayong mga depekto sa nawong gitagna pinaagi sa paghimo sa mga pagsulay sa tensile sa usa ka OT wire nga adunay giladmon nga depekto nga labaw sa 40 µm, ingon sa gipakita sa Fig. 5d.Napulo ka mga specimen nga adunay mga depekto ang gigamit sa mga pagsulay sa tensile ug ang kasagaran nga kusog sa pagkabali gibanabana sa 29.12 mJ / mm2.
Ang standardized nga depekto sa nawong gihubit ingon nga ratio sa giladmon sa depekto sa diametro sa balbula spring wire, walay sapayan sa nawong depekto geometry sa OT wire nga gigamit sa paghimo sa automotive balbula tubod.Ang mga depekto sa OT wire mahimong maklasipikar base sa oryentasyon, geometry, ug gitas-on.Bisan sa parehas nga giladmon sa depekto, ang lebel sa tensiyon nga naglihok sa usa ka depekto sa nawong sa usa ka tubod magkalainlain depende sa geometry ug oryentasyon sa depekto, busa ang geometry ug oryentasyon sa depekto makaapekto sa kusog sa kakapoy.Busa, kinahanglan nga tagdon ang geometry ug oryentasyon sa mga depekto nga adunay labing dako nga epekto sa kakapoy nga kinabuhi sa usa ka tubod aron magamit ang higpit nga pamatasan alang sa pagdumala sa mga depekto sa nawong.Tungod sa maayo nga istruktura sa lugas sa OT wire, ang kinabuhi sa kakapoy niini sensitibo kaayo sa notching.Busa, ang depekto nga nagpakita sa pinakataas nga konsentrasyon sa stress sumala sa geometry ug oryentasyon sa depekto kinahanglan nga maestablisar isip inisyal nga depekto gamit ang finite element analysis.Sa fig.Ang 6 nagpakita sa ultra-high strength 2300 MPa class automotive valve springs nga gigamit niini nga pagtuon.
Ang mga depekto sa nawong sa OT wire gibahin sa mga internal nga depekto ug mga depekto sa gawas sumala sa axis sa tingpamulak.Tungod sa bending sa panahon sa bugnaw nga rolling, compressive stress ug tensile stress molihok sa sulod ug sa gawas sa tingpamulak, sa tinagsa.Ang bali mahimong hinungdan sa mga depekto sa nawong nga makita gikan sa gawas tungod sa tensile stress sa panahon sa bugnaw nga pagligid.
Sa praktis, ang tingpamulak gipailalom sa periodic compression ug relaxation.Atol sa compression sa tubod, ang steel wire twists, ug tungod sa konsentrasyon sa mga stress, ang shear stress sa sulod sa spring mas taas kay sa naglibot nga shear stress7.Busa, kung adunay mga depekto sa nawong sa sulod sa tingpamulak, ang kalagmitan sa pagbuak sa tingpamulak mao ang pinakadako.Busa, ang gawas nga bahin sa tubod (ang dapit diin ang kapakyasan gipaabot sa panahon sa paggama sa tubod) ug ang sulod nga bahin (diin ang tensiyon mao ang labing dako sa aktuwal nga aplikasyon) gitakda isip mga lokasyon sa mga depekto sa nawong.
Ang geometry sa depekto sa nawong sa mga linya sa OT gibahin sa U-shape, V-shape, Y-shape, ug T-shape.Ang Y-type ug T-type nag-una nga anaa sa mga depekto sa nawong sa mga hilaw nga materyales, ug ang U-type ug V-type nga mga depekto mahitabo tungod sa walay pagtagad nga pagdumala sa mga himan sa bugnaw nga proseso sa rolling.Mahitungod sa geometry sa mga depekto sa nawong sa mga hilaw nga materyales, ang mga depekto nga pormag-U nga naggikan sa dili uniporme nga plastik nga deformasyon sa panahon sa init nga pagligid gibag-o sa porma nga V, pormag-Y ug pormag-T nga mga depekto sa seam sa ilawom sa multi-pass stretching8, 10.
Dugang pa, ang V-shaped, Y-shaped ug T-shaped nga mga depekto nga adunay mga titip nga hilig sa notch sa ibabaw ipailalom sa taas nga konsentrasyon sa stress sa panahon sa operasyon sa tingpamulak.Ang mga tubo sa balbula moliko sa panahon sa bugnaw nga pagligid ug pagtuyok sa panahon sa operasyon.Ang mga konsentrasyon sa stress sa V-shaped ug Y-shaped nga mga depekto nga adunay mas taas nga stress concentrations gitandi gamit ang finite element analysis, ABAQUS - commercial finite element analysis software.Ang relasyon sa stress-strain gipakita sa Figure 1 ug Equation 1. (1) Kini nga simulation naggamit sa usa ka two-dimensional (2D) rectangular four-node nga elemento, ug ang minimum nga elemento sa kilid nga gitas-on mao ang 0.01 mm.Alang sa analytical nga modelo, ang V-shaped ug Y-shaped nga mga depekto nga adunay giladmon nga 0.5 mm ug usa ka bakilid sa depekto nga 2 ° gipadapat sa usa ka 2D nga modelo sa usa ka wire nga adunay diametro nga 2.5 mm ug usa ka gitas-on nga 7.5 mm.
Sa fig.Ang 7a nagpakita sa bending stress concentration sa tumoy sa matag depekto kung ang usa ka bending moment nga 1500 Nmm i-apply sa duha ka tumoy sa matag wire.Ang mga resulta sa pag-analisar nagpakita nga ang pinakataas nga stress sa 1038.7 ug 1025.8 MPa mahitabo sa mga tumoy sa V-shaped ug Y-shaped nga mga depekto, matag usa.Sa fig.Ang 7b nagpakita sa konsentrasyon sa stress sa ibabaw sa matag depekto tungod sa torsion.Kung ang wala nga kilid gipugngan ug ang usa ka torque nga 1500 N∙mm gipadapat sa tuo nga kilid, ang parehas nga labing kataas nga kapit-os nga 1099 MPa mahitabo sa mga tip sa porma nga V ug porma nga Y nga mga depekto.Kini nga mga resulta nagpakita nga ang V-type nga mga depekto nagpakita sa mas taas nga bending stress kay sa Y-type nga mga depekto kung sila adunay parehas nga giladmon ug bakilid sa depekto, apan sila makasinati sa samang torsional stress.Busa, ang V-shaped ug Y-shaped nga mga depekto sa ibabaw nga adunay parehas nga giladmon ug bakilid sa depekto mahimong ma-normalize sa V-shaped nga adunay mas taas nga maximum nga stress tungod sa stress concentration.Ang V-type defect size ratio gihubit nga α = w/h gamit ang giladmon (h) ug gilapdon (w) sa V-type ug T-type nga mga depekto;sa ingon, ang usa ka T-type nga depekto (α ≈ 0) hinoon, ang geometry mahimong mahubit pinaagi sa geometric nga istruktura sa usa ka V-type nga depekto.Busa, ang Y-type ug T-type nga mga depekto mahimong ma-normalize sa V-type nga mga depekto.Gamit ang giladmon (h) ug gitas-on (l), ang gitas-on nga ratio kay gihubit nga β = l/h.
Ingon sa gipakita sa Figure 811, ang mga direksyon sa mga depekto sa nawong sa mga OT wire gibahin sa longitudinal, transverse ug oblique nga mga direksyon, ingon sa gipakita sa Figure 811. Pagtuki sa impluwensya sa oryentasyon sa mga depekto sa nawong sa kalig-on sa tubod pinaagi sa kinutuban nga elemento pamaagi.
Sa fig.9a nagpakita sa engine valve spring stress analysis model.Ingon usa ka kahimtang sa pag-analisa, ang tubod gi-compress gikan sa usa ka libre nga gitas-on nga 50.5 mm hangtod sa usa ka gahi nga gitas-on nga 21.8 mm, usa ka labing kataas nga stress sa 1086 MPa ang nahimo sa sulod sa tingpamulak, ingon sa gipakita sa Fig. 9b.Tungod kay ang kapakyasan sa aktuwal nga mga tubod sa balbula sa makina kasagarang mahitabo sulod sa tingpamulak, ang presensya sa mga internal nga depekto sa nawong gilauman nga seryosong makaapekto sa kakapoy nga kinabuhi sa tingpamulak.Busa, ang mga depekto sa nawong sa longhitudinal, transverse ug oblique nga direksyon gipadapat sa sulod sa engine valve spring gamit ang sub-modeling techniques.Ang talaan 2 nagpakita sa mga sukod sa mga depekto sa nawong ug ang pinakataas nga kapit-os sa matag direksyon sa depekto sa maximum spring compression.Ang pinakataas nga mga stress naobserbahan sa transverse nga direksyon, ug ang ratio sa mga stress sa longhitudinal ug oblique nga direksyon ngadto sa transverse nga direksyon gibanabana nga 0.934-0.996.Ang stress ratio mahimong matino pinaagi lamang sa pagbahin niini nga bili sa pinakataas nga transverse stress.Ang pinakataas nga stress sa tingpamulak mahitabo sa ibabaw sa matag depekto sa nawong, sama sa gipakita sa Fig. 9s.Ang mga kantidad sa stress nga naobserbahan sa longhitudinal, transverse, ug oblique nga direksyon mao ang 2045, 2085, ug 2049 MPa, matag usa.Ang mga resulta sa kini nga mga pag-analisar nagpakita nga ang mga transverse surface defect adunay labing direkta nga epekto sa kakapoy nga kinabuhi sa mga tubo sa balbula sa makina.
Ang usa ka V-shaped nga depekto, nga gituohan nga labing direkta nga makaapekto sa kakapoy nga kinabuhi sa engine valve spring, gipili isip inisyal nga depekto sa OT wire, ug ang transverse nga direksyon gipili isip direksyon sa depekto.Kini nga depekto mahitabo dili lamang sa gawas, diin ang tubo sa balbula sa makina nabuak sa panahon sa paghimo, apan usab sa sulod, diin ang pinakadako nga stress mahitabo tungod sa konsentrasyon sa stress sa panahon sa operasyon.Ang pinakataas nga depth sa depth gitakda sa 40 µm, nga makita pinaagi sa eddy current flaw detection, ug ang minimum depth gitakda sa giladmon nga katumbas sa 0.1% sa 2.5 mm wire diameter.Busa, ang giladmon sa depekto gikan sa 2.5 hangtod 40 µm.Ang giladmon, gitas-on, ug gilapdon sa mga sayup nga adunay gitas-on nga ratio sa 0.1 ~ 1 ug usa ka gitas-on nga ratio sa 5 ~ 15 gigamit ingon mga variable, ug ang ilang epekto sa kusog sa kakapoy sa tingpamulak gisusi.Ang talaan 3 naglista sa mga kondisyon sa pagtuki nga gitino gamit ang pamaagi sa pagtubag sa nawong.
Ang mga tubo sa balbula sa automotive engine gihimo pinaagi sa bugnaw nga winding, tempering, shot blasting ug heat setting sa OT wire.Ang mga pagbag-o sa mga depekto sa nawong sa panahon sa paghimo sa tingpamulak kinahanglan nga tagdon aron mahibal-an ang epekto sa una nga mga depekto sa nawong sa mga OT wire sa kakapoy nga kinabuhi sa mga tubo sa balbula sa makina.Busa, sa niini nga seksyon, ang finite element analysis gigamit sa pagtagna sa deformation sa OT wire surface defects sa panahon sa paghimo sa matag tingpamulak.
Sa fig.10 nagpakita sa bugnaw nga winding proseso.Atol niini nga proseso, ang OT wire gipakaon ngadto sa wire guide pinaagi sa feed roller.Ang wire guide nagpakaon ug nagsuporta sa wire aron malikayan ang pagduko sa panahon sa proseso sa pagporma.Ang wire nga moagi sa wire guide gibawog sa una ug ikaduha nga mga rod aron maporma ang coil spring nga adunay gusto nga diameter sa sulod.Ang spring pitch gihimo pinaagi sa paglihok sa stepping tool pagkahuman sa usa ka rebolusyon.
Sa fig.Gipakita sa 11a ang usa ka modelo nga adunay katapusan nga elemento nga gigamit sa pagtimbang-timbang sa pagbag-o sa geometry sa mga depekto sa nawong sa panahon sa bugnaw nga pagligid.Ang pagporma sa wire kasagarang nahuman sa winding pin.Tungod kay ang oxide layer sa ibabaw sa wire naglihok ingon nga usa ka lubricant, ang friction nga epekto sa feed roller mao ang negligible.Busa, sa modelo sa kalkulasyon, ang feed roller ug ang wire guide gipasimple isip bushing.Ang coefficient sa friction tali sa OT wire ug sa tool sa pagporma gibutang sa 0.05.Ang 2D rigid body plane ug fixation nga mga kondisyon gipadapat sa wala nga tumoy sa linya aron kini mapakaon sa X nga direksyon sa samang gikusgon sa feed roller (0.6 m / s).Sa fig.Gipakita sa 11b ang sub-simulation nga pamaagi nga gigamit sa paggamit sa gagmay nga mga depekto sa mga wire.Aron makonsiderar ang gidak-on sa mga depekto sa nawong, ang submodel gigamit kaduha alang sa mga depekto sa nawong nga adunay giladmon nga 20 µm o labaw pa ug tulo ka beses alang sa mga depekto sa nawong nga adunay giladmon nga wala’y 20 µm.Ang mga depekto sa nawong gigamit sa mga lugar nga naporma nga adunay parehas nga mga lakang.Sa kinatibuk-ang modelo sa tingpamulak, ang gitas-on sa tul-id nga piraso sa wire mao ang 100 mm.Alang sa unang submodel, gamita ang submodel 1 nga adunay gitas-on nga 3mm ngadto sa longhitudinal nga posisyon nga 75mm gikan sa global nga modelo.Kini nga simulation migamit ug three-dimensional (3D) hexagonal nga walo ka node nga elemento.Sa global nga modelo ug submodel 1, ang minimum nga gitas-on sa kilid sa matag elemento mao ang 0.5 ug 0.2 mm, matag usa.Human sa pag-analisar sa sub-modelo 1, ang mga depekto sa nawong gipadapat sa sub-modelo 2, ug ang gitas-on ug gilapdon sa sub-modelo 2 maoy 3 ka pilo ang gitas-on sa depekto sa nawong aron mawagtang ang impluwensya sa mga kondisyon sa utlanan sa sub-modelo, sa Dugang pa, ang 50% sa gitas-on ug gilapdon gigamit ingon nga giladmon sa sub-modelo.Sa sub-modelo 2, ang minimum nga gitas-on sa kilid sa matag elemento mao ang 0.005 mm.Ang pipila ka mga depekto sa nawong gigamit sa pagtuki sa finite element sama sa gipakita sa Table 3.
Sa fig.Gipakita sa 12 ang pag-apod-apod sa stress sa mga liki sa nawong pagkahuman sa bugnaw nga pagtrabaho sa usa ka coil.Ang kinatibuk-ang modelo ug submodel 1 nagpakita sa halos parehas nga kapit-os sa 1076 ug 1079 MPa sa samang dapit, nga nagpamatuod sa pagkahusto sa submodeling nga pamaagi.Ang lokal nga mga konsentrasyon sa stress mahitabo sa mga utlanan nga mga kilid sa submodel.Dayag, kini tungod sa mga kondisyon sa utlanan sa submodel.Tungod sa konsentrasyon sa stress, ang sub-modelo 2 nga adunay mga depekto sa nawong nga gipadapat nagpakita sa usa ka stress nga 2449 MPa sa tumoy sa depekto sa panahon sa bugnaw nga pagligid.Sama sa gipakita sa Talaan 3, ang mga depekto sa nawong nga giila sa pamaagi sa pagtubag sa nawong gipadapat sa sulod sa tubod.Ang mga resulta sa finite element analysis nagpakita nga walay usa sa 13 ka kaso sa mga depekto sa nawong ang napakyas.
Atol sa proseso sa winding sa tanan nga mga proseso sa teknolohiya, ang giladmon sa mga depekto sa nawong sulod sa tubod misaka sa 0.1-2.62 µm (Fig. 13a), ug ang gilapdon mikunhod sa 1.8-35.79 µm (Fig. 13b), samtang ang gitas-on misaka sa 0.72 –34.47 µm (Fig. 13c).Tungod kay ang transverse V-shaped nga depekto gisirado sa gilapdon pinaagi sa bending sa panahon sa bugnaw nga rolling nga proseso, kini deformed ngadto sa usa ka V-shaped depekto uban sa usa ka titip nga bakilid kay sa orihinal nga depekto.
Deformation sa Gilalom, Lapad ug Gitas-on sa OT Wire Surface Defects sa Proseso sa Paggama.
Ibutang ang mga depekto sa nawong sa gawas sa tingpamulak ug matagna ang kalagmitan sa pagkaguba sa panahon sa bugnaw nga pagligid gamit ang Finite Element Analysis.Ubos sa mga kondisyon nga gilista sa Table.3, walay kalagmitan sa kalaglagan sa mga depekto sa gawas nga nawong.Sa laing pagkasulti, walay pagkaguba nga nahitabo sa giladmon sa mga depekto sa nawong gikan sa 2.5 ngadto sa 40 µm.
Aron matagna ang mga kritikal nga depekto sa nawong, ang mga bali sa gawas sa panahon sa bugnaw nga pagligid gisusi pinaagi sa pagdugang sa giladmon sa depekto gikan sa 40 µm hangtod 5 µm.Sa fig.Ang 14 nagpakita sa mga bali sa mga depekto sa nawong.Ang bali mahitabo ubos sa kondisyon sa giladmon (55 µm), gilapdon (2 µm), ug gitas-on (733 µm).Ang kritikal nga giladmon sa usa ka depekto sa nawong sa gawas sa tubod nahimong 55 μm.
Ang proseso sa shot peening nagpugong sa pagtubo sa liki ug nagdugang sa kakapoy nga kinabuhi pinaagi sa paghimo sa usa ka nahabilin nga compressive stress sa usa ka giladmon gikan sa sulud sa tingpamulak;bisan pa, kini nag-aghat sa konsentrasyon sa tensiyon pinaagi sa pagdugang sa kabangis sa nawong sa tingpamulak, sa ingon nagpamenos sa kakapoy nga pagsukol sa tingpamulak.Busa, ang sekondaryang shot peening nga teknolohiya gigamit aron makahimo og taas nga kusog nga mga tubod aron mabayran ang pagkunhod sa kakapoy nga kinabuhi tungod sa pagtaas sa pagkagapos sa nawong tungod sa shot peening.Ang two-stage shot peening makapausbaw sa kabangis sa nawong, maximum compressive residual stress, ug surface compressive residual stress tungod kay ang ikaduhang shot peening gihimo human sa unang shot peening12,13,14.
Sa fig.Ang 15 nagpakita sa usa ka analitikal nga modelo sa proseso sa shot blasting.Usa ka elastic-plastic nga modelo ang gihimo diin 25 ka shotball ang gihulog sa target nga lokal nga lugar sa linya sa OT alang sa shot blasting.Sa shot blasting analysis model, ang mga depekto sa nawong sa OT wire nga deformed atol sa cold winding gigamit isip inisyal nga mga depekto.Pagtangtang sa nahabilin nga mga kapit-os nga mitumaw gikan sa bugnaw nga proseso sa pagligid pinaagi sa tempering sa wala pa ang proseso sa shot blasting.Ang mosunod nga mga kabtangan sa shot sphere gigamit: density (ρ): 7800 kg / m3, elastic modulus (E) - 210 GPa, Poisson's ratio (υ): 0.3.Ang coefficient sa friction tali sa bola ug sa materyal gitakda sa 0.1.Ang mga buto nga adunay diyametro nga 0.6 ug 0.3 mm ang gipalagpot sa samang gikusgon nga 30 m/s atol sa una ug ikaduhang forging pass.Human sa proseso sa shot blasting (taliwala sa ubang mga proseso sa paggama nga gipakita sa Figure 13), ang giladmon, gilapdon, ug gitas-on sa mga depekto sa nawong sulod sa tubod gikan sa -6.79 ngadto sa 0.28 µm, -4.24 ngadto sa 1.22 µm, ug -2 .59 ngadto sa 1.69 µm, matag usa µm.Tungod sa plastic deformation sa projectile ejected perpendicular sa nawong sa materyal, ang giladmon sa depekto mikunhod, ilabi na, ang gilapdon sa depekto mao ang kamahinungdanon pagkunhod.Dayag, ang depekto gisirado tungod sa plastic deformation tungod sa shot peening.
Atol sa proseso sa pag-urong sa kainit, ang mga epekto sa bugnaw nga pag-urong ug ubos nga temperatura nga annealing mahimong molihok sa tubo sa balbula sa makina sa samang higayon.Ang usa ka bugnaw nga setting mopadako sa lebel sa tensiyon sa tingpamulak pinaagi sa pag-compress niini ngadto sa labing taas nga posible nga lebel sa temperatura sa lawak.Sa kini nga kaso, kung ang tubo sa balbula sa makina gikarga sa ibabaw sa kusog sa ani sa materyal, ang tubo sa balbula sa makina plastik nga nagbag-o, nga nagdugang ang kusog sa ani.Human sa plastik nga deformation, ang balbula spring flexes, apan ang dugang nga ani kusog naghatag sa elasticity sa balbula spring sa aktuwal nga operasyon.Ang ubos nga temperatura nga annealing nagpalambo sa kainit ug deformation nga pagsukol sa mga balbula nga tubo nga naglihok sa taas nga temperatura2.
Ang mga depekto sa nawong nga deformed atol sa shot blasting sa FE analysis ug ang residual stress field nga gisukod gamit ang X-ray diffraction (XRD) nga ekipo gipadapat sa sub-model 2 (Fig. 8) aron mahibal-an ang pagbag-o sa mga depekto sa panahon sa pag-urong sa kainit.Ang tubod gidesinyo sa pag-operate sa elastic range ug gi-compress gikan sa libre nga gitas-on niini nga 50.5 mm ngadto sa lig-on nga gitas-on niini nga 21.8 mm ug unya gitugotan nga mobalik sa orihinal nga gitas-on niini nga 50.5 mm isip usa ka kondisyon sa pagtuki.Atol sa pag-us-os sa kainit, ang geometry sa depekto dili kaayo mausab.Dayag, ang nahabilin nga compressive stress nga 800 MPa ug pataas, nga gihimo pinaagi sa shot blasting, nagpugong sa deformation sa mga depekto sa nawong.Human sa pagkunhod sa kainit (Fig. 13), ang giladmon, gilapdon, ug gitas-on sa mga depekto sa nawong managlahi gikan sa -0.13 ngadto sa 0.08 µm, gikan sa -0.75 ngadto sa 0 µm, ug gikan sa 0.01 ngadto sa 2.4 µm, matag usa.
Sa fig.Ang 16 nagtandi sa mga deformasyon sa pormag-U ug pormag-V nga mga depekto sa samang giladmon (40 µm), gilapdon (22 µm) ug gitas-on (600 µm).Ang pagbag-o sa gilapdon sa U-shaped ug V-shaped nga mga depekto mas dako kaysa sa pagbag-o sa gitas-on, nga tungod sa pagsira sa gilapdon nga direksyon sa panahon sa bugnaw nga rolling ug shot blasting nga proseso.Kung itandi sa U-shaped nga mga depekto, ang pormag-V nga mga depekto naporma sa usa ka medyo mas dako nga giladmon ug adunay mas titip nga mga bakilid, nga nagsugyot nga ang usa ka konserbatibo nga pamaagi mahimong makuha kung mag-apply sa mga porma nga V nga mga depekto.
Kini nga seksyon naghisgot sa deformation sa inisyal nga depekto sa OT nga linya alang sa matag proseso sa paghimo sa balbula spring.Ang inisyal nga OT wire defect kay gipadapat sa sulod sa valve spring diin ang kapakyasan gipaabot tungod sa taas nga stress sa panahon sa operasyon sa spring.Ang transverse V-shaped nga mga depekto sa nawong sa mga OT wires gamay nga misaka sa giladmon ug gitas-on ug kusog nga mikunhod sa gilapdon tungod sa pagduko atol sa bugnaw nga winding.Ang pagsira sa gilapdon nga direksyon mahitabo sa panahon sa shot peening nga adunay gamay o walay mamatikdan nga depekto nga deformation sa panahon sa katapusang setting sa kainit.Sa proseso sa bugnaw nga rolling ug shot peening, adunay usa ka dako nga deformation sa gilapdon nga direksyon tungod sa plastic deformation.Ang pormag-V nga depekto sa sulod sa balbula nga tubo mausab ngadto sa pormag-T nga depekto tungod sa gilapdon nga pagsira sa panahon sa bugnaw nga proseso sa pagligid.