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汽车多种零部件残余应力的产生分析、应力检测及消除

更新时间:2022/6/2  点击数:208


随着对残余应力的认识扩展和深化,汽车制造业越来越重视,在关键零部件的制造过程中引入残余应力检测及消除手段,改进制造工艺,从而实现质量提升消除一些安全隐患。本文介绍了部分汽车零件在残余应力影响下时效的原因,以及采用应力检测仪、振动时效等方法来实现应力的检测和消除。

●汽车零件在每一步加工过程中,都会不同程度地引入残余应力或改变应力状态。.
●汽车零件关键部位的残余应力的大小和状态,直接影响该零件的服务寿命和工作性能的发挥。
●汽车及零部件制造企业必须准确地对汽车零件的残余应力进行表征、研究其产生机理、优化产品设计和制造工艺,从而减少或消除有害残余应力,在制造高质量零件的同时,降低生产成本。


残余应力导致汽车零件早期失效的原因

●应力集中和应力过载
   -零件工作载荷超过最大允许应力
●应力腐蚀
     -在腐蚀环境下变形或产生裂纹
●机械或热疲劳
    -在周期载荷下工作
●不当的机加工
    -喷丸、磨削、铣削加工等
●不当的热处理
    -应力释放、感应淬火、工作温度、热应变等

汽车零件的主要失效形式
统计表明,80%以上汽车零件的失效属于疲劳失效。

提高汽车零件抗疲劳强度的途径
●失效总是发生在零件中工作应力/材料强度比值最高的部位(称为危险部位),因此提高零部件疲劳强度的途径有二:
-降低零件危险部位工作应力
-提高危险部位材料疲劳强度
(如采用喷丸、滚压等方法引入压应力)

应用举例

发动机曲轴


●结构特点
◆典型的非均衡结构轴类零件
◆扭转强度远大于弯曲强度
◆平面弯曲强度最低

●危险部位
◆平面弯曲一连杆轴颈圆角、曲柄臂
◆扭转载荷一连杆轴颈油孔、连杆轴颈圆角

汽车齿轮材料及表面强化工艺


●汽车车桥、变速器、发动机等几大总成中的齿轮基本上采用渗碳(碳氮共渗)淬火工艺,常用材料有20CrMnTi,
20CrMo、20CrNiMo、 20MnCr5等
●汽车厂家现在普遍采用喷丸强化工艺,如某汽车厂要求变速箱主动齿轮在齿根处的压应力在800MPa以上,从动齿轮在400MPa以上

 

应力检测设备的选择

盲孔法应力检测仪

      HK21B型盲孔法应力检测仪主要采用盲孔法进行各种材料和结构的残余应力分析和研究,还可作为在静力强度研究中测量结构及材料任意点变形的应力分析仪器。如果配用相应的传感器,也可以测量力、压力、扭矩、位移和温度等物理量。它以计算机为中央微处理机,采用高精度测量放大器、数据采集和处理器,测量中无需调零,可直接测出残余应力值的大小及方向,实现了残余应力测量的自动化。

磁测法应力检测

 

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