Ҷузъи кимиёвии қубури пӯлоди зангногир 310, Таъсири нуқсонҳои рӯизаминӣ дар сими пӯлоди бо равған сахтшуда ба мӯҳлати хастагии пружинаҳои клапан дар муҳаррикҳои автомобилӣ

Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Шумо версияи браузерро бо дастгирии маҳдуди CSS истифода мебаред.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Илова бар ин, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript нишон медиҳем.
Слайдерҳо се мақоларо дар як слайд нишон медиҳанд.Барои гузаштан дар слайдҳо тугмаҳои қафо ва ояндаро истифода баред ё тугмаҳои контролери слайдро дар охири ҳар як слайд ҳаракат кунед.

Пӯлоди зангногир 310 қубурҳои печонидашуда / қубурҳои печдорТаркиби химиявӣва таркиб

Дар ҷадвали зерин таркиби кимиёвии аз пӯлоди зангногир синфи 310S нишон дода шудааст.

10*1мм 9.25*1.24 мм 310 Таъминкунандагони қубурҳои капиллярии аз пӯлоди зангногир

Хусусиятҳои физикӣ

Хусусиятҳои физикии пӯлоди зангногир 310S дар ҷадвали зерин нишон дода шудаанд.

Хусусиятҳои механикӣ

Дар ҷадвали зерин хосиятҳои механикии аз пӯлоди зангногир синфи 310S нишон дода шудааст.

Хусусиятҳои гармидиҳӣ

Хусусиятҳои гармии пӯлоди зангногир 310S дар ҷадвали зерин оварда шудаанд.

Дигар нишонаҳо

Дигар нишонаҳое, ки ба пӯлоди зангногир дараҷаи 310S баробаранд, дар ҷадвали зерин оварда шудаанд.

Мақсади ин тадқиқот арзёбии мӯҳлати хастагии пружинаи клапани муҳаррики автомобилӣ ҳангоми татбиқи микродефекҳо ба сими бо равған сахтшудаи дараҷаи 2300 МПа (сими OT) бо чуқурии камбудиҳои ҷиддии диаметри 2,5 мм мебошад.Аввалан деформатсияи нуќсонњои сатњи сими ОТ њангоми тайёр кардани пружинаи клапан тавассути тањлили элементњои нињої бо истифода аз усулњои субсимулятсия ба даст оварда шуда, фишори боќимондаи пружинаи тайёр чен карда шуда, ба модели тањлили фишори пружа истифода бурда мешавад.Дуюм, қувваи пружинаи клапанро таҳлил кунед, фишори боқимондаро тафтиш кунед ва сатҳи фишори татбиқшударо бо нокомиҳои рӯизаминӣ муқоиса кунед.Сеюм, таъсири микродефектҳо ба мӯҳлати хастагии пружина тавассути истифодаи фишор ба нуқсонҳои рӯизаминӣ, ки аз таҳлили қувваи пружор ба даст оварда шудаанд, ба каҷҳои SN, ки аз санҷиши хастагии печида ҳангоми гардиши сими ОТ ба даст оварда шудаанд, арзёбӣ карда шуд.Амиқии нуқсони 40 мкм стандарти кунунӣ барои идора кардани нуқсонҳои рӯизаминӣ бидуни осеб дидани мӯҳлати хастагӣ мебошад.
Саноати автомобилсозӣ ба ҷузъҳои сабуки автомобилӣ барои баланд бардоштани самаранокии сӯзишвории мошинҳо талаботи зиёд дорад.Ҳамин тариқ, дар солҳои охир истифодаи пӯлоди пурқуввати баланд (AHSS) афзоиш ёфтааст.Прушаҳои клапанҳои муҳаррики автомобилӣ асосан аз симҳои пӯлоди ба гармӣ тобовар, ба фарсуда тобовар ва сустнашаванда иборатанд (симҳои ОТ).
Ноқилҳои ОТ-и дар ҳоли ҳозир истифодашаванда аз сабаби тобоварии баландашон (1900–2100 МПа) имкон медиҳанд, ки ҳаҷм ва массаи пружинаҳои клапанҳои муҳаррик кам карда, самаранокии сӯзишворӣ тавассути кам кардани соиш бо қисмҳои атроф1 беҳтар карда шаванд.Ба шарофати ин афзалиятҳо, истифодаи симчӯби баландшиддати баландшиддат босуръат меафзояд ва сими баландшиддати синфи 2300МПа паи ҳам пайдо мешавад.Прушаҳои клапан дар муҳаррикҳои автомобилӣ мӯҳлати хизмати дарозро талаб мекунанд, зеро онҳо дар зери сарбориҳои баланди даврӣ кор мекунанд.Барои қонеъ кардани ин талабот, истеҳсолкунандагон маъмулан ҳангоми тарҳрезии пружинаҳои клапан мӯҳлати хастагии зиёда аз 5,5 × 107 давраро баррасӣ мекунанд ва фишори боқимондаро ба сатҳи баҳори клапан тавассути сӯзандору ва равандҳои коҳиши гармӣ барои беҳтар кардани мӯҳлати хастагӣ истифода мебаранд2.
Оид ба мӯҳлати хастагии пружинаҳои спиралӣ дар мошинҳо дар шароити муқаррарии кор тадқиқотҳои зиёде гузаронида шудаанд.Гзал ва дигарон.Таҳлилҳои аналитикӣ, таҷрибавӣ ва унсурҳои ниҳоии (FE) пружинаҳои спиралии эллиптикӣ бо кунҷҳои хурди спиралӣ таҳти сарбории статикӣ оварда шудаанд.Ин тадқиқот ифодаи возеҳ ва оддии ҷойгиршавии фишори максималии қаҳваранг нисбат ба таносуби ҷанбаҳо ва индекси сахтиро пешниҳод мекунад ва инчунин фаҳмиши таҳлилиро дар бораи фишори максималии буридан, як параметри муҳим дар тарҳҳои амалӣ таъмин мекунад3.Пасторчик ва дигарон.Натичахои тахлили вайроншавй ва хастагии пружинаи спираль, ки баъди аз кор набаромадан аз машинаи шахей бароварда шудааст, тавсиф карда шудаанд.Бо истифода аз усулҳои таҷрибавӣ, пружинаи шикаста тафтиш карда шуд ва натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки ин мисоли шикастани хастагии зангзанӣ мебошад4.сӯрох ва ғайра. Якчанд моделҳои ҳаёти баҳори регрессионии хатӣ барои арзёбии мӯҳлати хастагии пружаҳои чархи автомобилӣ таҳия карда шудаанд.Путра ва дигарон.Аз сабаби нобаробар будани сатхи рох мухлати хизмати пружинаи спиралии машина муайян карда мешавад.Бо вуҷуди ин, дар бораи он, ки чӣ гуна камбудиҳои рӯизаминӣ дар ҷараёни истеҳсолот ба ҳаёти пружинаҳои чархаи автомобилӣ таъсир мерасонанд, тадқиқоти каме анҷом дода шудааст.
Нуқсонҳои рӯизаминӣ, ки дар ҷараёни истеҳсолот ба вуҷуд меоянд, метавонанд ба консентратсияи фишори маҳаллӣ дар пружаҳои клапан оварда расонанд, ки мӯҳлати хастагии онҳоро ба таври назаррас коҳиш медиҳад.Нуќсонњои рўизаминии пружинањои клапан бо омилњои гуногун, аз ќабили нуќсонњои сатњи ашёи хоми истифодашаванда, нуќсони асбобњо, муомилоти даѓалона њангоми прокати хунук ба амал меоянд7.Нуќсонњои сатњи ашьёи хом аз њисоби прокати гарм ва кашиши бисёргузар якбора V-шакл доранд, дар њоле ки нуќсонњое, ки дар натиљаи асбоби шаклгиранда ва муносибати беэњтиётона ба амал омадаанд, бо нишебињои нарм шакли U-шакл доранд8,9,10,11.Нуқсонҳои шаклаш V боиси консентратсияи фишори баландтар аз нуқсонҳои шакли U мешаванд, аз ин рӯ одатан ба маводи ибтидоӣ меъёрҳои қатъии идоракунии камбудиҳо татбиқ мешаванд.
Стандартҳои ҷории идоракунии нуқсонҳои рӯизаминӣ барои ноқилҳои OT ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561 ва KS D 3580-ро дар бар мегиранд. DIN EN 10270-2 муайян мекунад, ки умқи нуқси сатҳи рӯи диаметри сим аз 05–. 10 мм камтар аз 0,5-1% диаметри сим аст.Илова бар ин, JIS G 3561 ва KS D 3580 талаб мекунанд, ки умқи нуқсонҳои рӯизаминӣ дар симчӯби диаметри 0,5-8 мм камтар аз 0,5% диаметри сим бошад.Дар ASTM A877/A877M-10, истеҳсолкунанда ва харидор бояд дар бораи умқи иҷозатдодашудаи нуқсонҳои рӯизаминӣ мувофиқа кунанд.Барои чен кардани чукурии нуксони сатхи сим одатан симро бо кислотаи гидрохлорид накш карда, баъд чукурии нуксонро бо ёрии микрометр чен мекунанд.Аммо, ин усул метавонад танҳо камбудиҳоро дар баъзе минтақаҳо чен кунад, на дар тамоми рӯи маҳсулоти ниҳоӣ.Аз ин рӯ, истеҳсолкунандагон дар ҷараёни кашидани сим барои чен кардани нуқсонҳои рӯизаминӣ дар сими пайваста истеҳсолшуда озмоиши ҷараёнро истифода мебаранд;ин озмоишҳо метавонанд умқи нуқсонҳои сатҳи то 40 микронро чен кунанд.Сими пӯлоди дараҷаи 2300МПа дар ҳоли таҳияшуда нисбат ба сими пӯлоди дараҷаи 1900-2200МПа қувваи баландтар ва дарозии камтар дорад, аз ин рӯ мӯҳлати хастагии баҳори клапан ба нуқсонҳои рӯизаминӣ хеле ҳассос ҳисобида мешавад.Аз ин рӯ, зарур аст, ки бехатарии татбиқи стандартҳои мавҷуда оид ба назорати умқи нуқсонҳои рӯизаминӣ барои сими пӯлоди дараҷаи 1900-2200 МПа ба сими пӯлоди дараҷаи 2300 МПа тафтиш карда шавад.
Мақсади ин тадқиқот арзёбии мӯҳлати хастагии пружинаи клапани муҳаррики автомобилӣ аст, вақте ки умқи ҳадди ақали нуқсоне, ки тавассути санҷиши ҷараёнҳои гирдобӣ чен карда мешавад (яъне 40 микрон) ба сими дараҷаи OT 2300 МПа (диаметр: 2,5 мм) татбиқ карда мешавад: камбудии ҷиддӣ амиқ.Саҳм ва методологияи ин тадқиқот инҳоянд.
Ҳамчун нуқси ибтидоӣ дар сими ОТ, нуқси V-шакл истифода шудааст, ки ба мӯҳлати хастагӣ, дар самти кунҷӣ нисбат ба меҳвари сим таъсири ҷиддӣ мерасонад.Таносуби андозаҳои (α) ва дарозии (β) нуқси сатҳро баррасӣ кунед, то таъсири амиқ (h), паҳнӣ (w) ва дарозӣ (l) -ро бубинед.Нуқсонҳои рӯизаминӣ дар дохили чашма ба амал меоянд, ки дар аввал нокомӣ ба амал меояд.
Барои пешгӯии деформатсияи нуқсонҳои ибтидоии сими ОТ ҳангоми печонидани хунук усули зерсимулятсия истифода шуд, ки вақти таҳлил ва андозаи нуқсонҳои рӯизаминиро ба назар гирифт, зеро нуқсонҳо нисбат ба сими ОТ хеле хурд мебошанд.модели ҷаҳонӣ.
Фишорҳои боқимондаи фишурда дар фасли баҳор пас аз думарҳилаи тирандозӣ бо усули унсурҳои ниҳоӣ ҳисоб карда шуданд, натиҷаҳо бо ченакҳои пас аз сӯзандоруи тир муқоиса карда шуданд, то модели аналитикиро тасдиқ кунанд.Илова бар ин, фишорҳои боқимонда дар пружаҳои клапан аз тамоми равандҳои истеҳсолӣ чен карда шуданд ва барои таҳлили қувваи баҳор истифода шуданд.
Стрессҳо дар нуқсонҳои рӯизаминӣ бо роҳи таҳлили қувваи пружина бо назардошти деформатсияи нуқсон ҳангоми прокати хунук ва фишори фишурдасозии боқимонда дар бахори тайёр пешгӯӣ карда мешаванд.
Санҷиши хастагии гардиши гардиш бо истифода аз сими OT, ки аз ҳамон маводе, ки пружинаи клапан сохта шудааст, гузаронида шуд.Барои муқоиса кардани фишори боқимонда ва хусусиятҳои ноҳамвории сатҳи пружинаҳои клапанҳои сохташуда ба хатҳои OT, хатҳои SN тавассути санҷишҳои гардиши чархзании хастагӣ пас аз татбиқи думарҳилаи тирандозӣ ва чархиш ҳамчун равандҳои пеш аз коркард ба даст оварда шуданд.
Натиҷаҳои таҳлили қувваи баҳор ба муодилаи Гудман ва каҷи SN барои пешгӯии мӯҳлати хастагии баҳори клапан татбиқ карда мешаванд ва таъсири умқи нуқсонҳои рӯизаминӣ ба мӯҳлати хастагӣ низ арзёбӣ карда мешавад.
Дар ин тадқиқот, сими дараҷаи 2300 МПа OT бо диаметри 2,5 мм барои арзёбии мӯҳлати хастагии пружинаи клапани муҳаррики автомобилӣ истифода шудааст.Аввалан, озмоиши кашиши сим барои ба даст овардани модели шикастани он гузаронида шуд.
Хусусиятҳои механикии сими ОТ аз санҷишҳои кашиш пеш аз таҳлили унсурҳои ниҳоии раванди печонидани сард ва қувваи баҳор ба даст оварда шуданд.Каҷи каҷи фишори шиддати мавод бо истифода аз натиҷаҳои санҷишҳои кашиш дар суръати шиддати 0,001 с-1, тавре ки дар расм нишон дода шудааст, муайян карда шуд.1. Сими SWONB-V истифода мешавад ва қувваи ҳосили он, қувваи кашиш, модули чандирӣ ва таносуби Пуассон мутаносибан 2001,2МПа, 2316МПа, 206ГПа ва 0,3 мебошад.Вобастагии стресс аз шиддати ҷараён ба таври зерин ба даст оварда мешавад:
Райс.2 раванди шикастани чандирро нишон медиҳад.Ҳангоми деформатсия мавод ба деформатсияи эластопластикӣ дучор мешавад ва вақте ки фишор дар мавод ба қувваи кашиши худ мерасад, мавод танг мешавад.Минбаъд ба вуҷуд омадан, афзоиш ва иттиҳодияи холигоҳҳо дар дохили мавод боиси нобудшавии мавод мегардад.
Модели шикастани тағйирёбанда модели деформатсияи интиқодии бо фишор тағйирёфтаро истифода мебарад, ки таъсири стрессро ба назар мегирад ва шикастани пас аз гардан усули ҷамъкунии зарарро истифода мебарад.Дар ин ҷо, оғози зарар ҳамчун функсияи шиддат, сеаксиалии стресс ва суръати шиддат ифода карда мешавад.Триаксиалии стресс ҳамчун арзиши миёнаи тавассути тақсим кардани фишори гидростатикӣ, ки дар натиҷаи деформатсияи мавод то ташаккули гардан ба фишори таъсирбахш ба даст омадааст, муайян карда мешавад.Дар усули ҷамъшавии зарар нобудшавӣ вақте ба амал меояд, ки арзиши зарар ба 1 мерасад ва энергияе, ки барои расидан ба арзиши зарар ба 1 лозим аст, ҳамчун энергияи харобшавӣ (Gf) муайян карда мешавад.Энергияи шикаста ба минтақаи каҷи воқеии фишори ҷойгузинии мавод аз гардан то вақти шикастан мувофиқат мекунад.
Дар мавриди пӯлодҳои муқаррарӣ, вобаста ба ҳолати фишор, шикастани сунъӣ, шикастани қаҳваранг ё шикастани ҳолати омехта аз сабаби кандашавӣ ва буридан ба амал меояд, тавре ки дар расми 3 нишон дода шудааст. шакли шикаста.
Нокомии пластикӣ дар минтақае рух медиҳад, ки ба сеаксиалии фишори зиёда аз 1/3 (минтақаи I) мувофиқат мекунад ва шиддати шикастан ва сеаксиалии стрессро метавон аз озмоишҳои кашиш дар намунаҳои дорои нуқсонҳо ва чуқуриҳои рӯизаминӣ муайян кард.Дар минтақае, ки ба сеаксиалии фишори 0 ~ 1/3 (минтақаи II) мувофиқат мекунад, омезиши шикастани сунъӣ ва шикастани буриш ба амал меояд (яъне тавассути санҷиши торсион. Дар минтақаи ба сеаксиалии фишор аз -1/3 то 0 мувофиқат мекунад. (III), нокомии буриш, ки аз фишурда ба вуҷуд омадааст ва шиддати шикаста ва сеаксиалии стрессро тавассути санҷиши ғазаб кардан мумкин аст.
Барои симҳои ОТ, ки дар истеҳсоли пружинаҳои клапанҳои муҳаррик истифода мешаванд, бояд шикастаҳоеро, ки дар натиҷаи шароити гуногуни боркунӣ дар ҷараёни истеҳсолот ва шароити истифода ба амал меоянд, ба назар гирифт.Аз ин рӯ, барои татбиқи меъёри шиддатнокии нокомӣ санҷишҳои кашиш ва чархиш гузаронида шуданд, таъсири сеаксиалии стресс ба ҳар як ҳолати стресс баррасӣ карда шуд ва таҳлили элементҳои ниҳоии эластопластикӣ дар штаммҳои калон барои муайян кардани миқдори тағирёбии сеаксиалияти стресс гузаронида шуд.Реҷаи фишурдасозӣ аз сабаби маҳдуд будани коркарди намуна ба назар гирифта нашудааст, яъне диаметри сими ОТ ҳамагӣ 2,5 мм аст.Дар ҷадвали 1 шартҳои санҷиш барои кашиш ва чархиш, инчунин сеаксиалии стресс ва шиддати шикаста, ки бо истифода аз таҳлили унсурҳои ниҳоӣ ба даст оварда шудаанд, оварда шудаанд.
Шикастани пӯлодҳои сеаксиалии муқаррариро дар зери фишор метавон бо истифода аз муодилаи зерин пешгӯӣ кард.
ки дар он C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) буридаи тоза (η = 0) ва C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0}} }^{pl}\) Шиддати яксон (η = η0 = 1/3).
Хатҳои тамоюл барои ҳар як ҳолати стресс тавассути истифодаи арзишҳои шиддати шикастани C1 ва C2 дар муодила ба даст оварда мешаванд.(2);C1 ва C2 аз озмоишҳои кашиш ва буриш дар намунаҳои бе нуқсонҳои рӯизаминӣ гирифта мешаванд.Тасвири 4 сеаксиалии стресс ва шиддати шикастаро, ки аз санҷишҳо ба даст оварда шудааст ва хатҳои тамоюли бо муодила пешбинишуда нишон медиҳад.(2) Хатти тамоюли аз санҷиш ба даст овардашуда ва муносибати байни сеаксиалии стресс ва шиддати шикаста тамоюли шабеҳро нишон медиҳад.Штангаи шикаста ва сеаксиалии стресс барои ҳар як ҳолати стресс, ки аз истифодаи хатҳои тамоюл ба даст оварда шудааст, ҳамчун меъёри шикастани чандир истифода мешуданд.
Энергияи танаффус ҳамчун моликияти моддӣ барои муайян кардани вақти шикастан пас аз гардан истифода мешавад ва онро аз озмоишҳои кашиш ба даст овардан мумкин аст.Энергияи шикаста аз мавҷудият ё набудани тарқишҳо дар сатҳи мавод вобаста аст, зеро вақти шикастан аз консентратсияи фишорҳои маҳаллӣ вобаста аст.Дар расмҳои 5a-c энергияи шикастани намунаҳои бе нуқсонҳои рӯизаминӣ ва намунаҳои R0.4 ё R0.8 аз санҷишҳои кашиш ва таҳлили унсурҳои ниҳоӣ нишон дода шудаанд.Энергияи шикаста ба майдони каҷи воқеии фишори ҷобаҷокунӣ аз гардан то вақти шикастан мувофиқат мекунад.
Энергияи шикастани сими ОТ бо нуқсонҳои сатҳи хуб бо роҳи гузаронидани санҷишҳои кашишӣ дар сими ОТ бо умқи нуқсони беш аз 40 микрон, тавре ки дар расми 5d нишон дода шудааст, пешбинӣ шудааст.Даҳ намунаи дорои нуқсонҳо дар озмоишҳои кашиш истифода шуданд ва энергияи миёнаи шикаста 29,12 мҶ/мм2 ҳисоб карда шуд.
Норасоии сатҳи стандартӣ ҳамчун таносуби умқи нуқсон ба диаметри сими пружинаи клапан, новобаста аз геометрияи нуқсони сатҳи сими ОТ, ки дар истеҳсоли пружинаҳои клапанҳои автомобилӣ истифода мешавад, муайян карда мешавад.Нуқсонҳои сими OT-ро аз рӯи самт, геометрия ва дарозӣ тасниф кардан мумкин аст.Ҳатто бо ҳамон умқи нуқсон, сатҳи фишори ба нуқси рӯизаминӣ таъсиркунанда вобаста ба геометрия ва самти нуқсон фарқ мекунад, аз ин рӯ геометрия ва самти нуқсон метавонад ба қувваи хастагӣ таъсир расонад.Аз ин рӯ, зарур аст, ки геометрия ва самти нуқсонҳоеро, ки ба мӯҳлати хастагии пружина бештар таъсир мерасонанд, ба назар гирифтан лозим аст, то ки меъёрҳои қатъии идоракунии камбудиҳои рӯизаминӣ татбиқ карда шаванд.Аз сабаби сохтори донаҳои хуби сими ОТ, мӯҳлати хастагии он ба буридан хеле ҳассос аст.Аз ин рӯ, нуқсе, ки консентратсияи баландтарини фишорро аз рӯи геометрия ва самти нуқсон нишон медиҳад, бояд ҳамчун нуқси ибтидоӣ бо истифода аз таҳлили унсурҳои ниҳоӣ муқаррар карда шавад.Дар расм.6 пружинаҳои клапани автомобилии дараҷаи баланди 2300 МПа, ки дар ин таҳқиқот истифода мешаванд, нишон медиҳад.
Нуќсонњои сатњи сими ОТ аз рўи мењвари пружина ба нуќсонњои дохилї ва нуќсонњои беруна људо мешаванд.Аз сабаби хам шудан ҳангоми ғелонидани сард, фишори фишурда ва фишори кашиш мутаносибан дар дохили ва берунии пружа амал мекунанд.Шикастан метавонад аз нуқсонҳои рӯизаминӣ, ки аз берун аз фишори кашиш ҳангоми ғелонидани сард пайдо мешаванд, ба вуҷуд ояд.
Дар амал, баҳор ба фишори даврӣ ва истироҳат дучор мешавад.Дар ваќти фишурдани пружина сими пўлод печида мешавад ва аз њисоби консентратсияи фишорњо фишори буриш дар дохили пружа назар ба фишори љараёни атроф баландтар аст7.Аз ин рӯ, агар дар дохили чашма нуқсонҳои рӯизаминӣ мавҷуд бошанд, эҳтимоли шикастани чашма бештар аст.Ҳамин тариқ, паҳлӯи берунии пружа (ҷое, ки ҳангоми истеҳсоли пружина нокомӣ интизор аст) ва тарафи ботинӣ (дар он ҷо фишори баландтарин дар истифодаи воқеӣ) ҳамчун ҷойгоҳи нуқсонҳои рӯизаминӣ муқаррар карда мешавад.
Геометрияи нуқсонҳои рӯизаминии хатҳои ОТ ба шакли U, шакли V, шакли Y ва шакли Т тақсим карда мешавад.Навъи Y ва навъи Т асосан дар нуқсонҳои рӯизаминии ашёи хом мавҷуд аст ва нуқсонҳои навъи У ва V дар натиҷаи муносибати беэҳтиётона бо асбобҳо дар ҷараёни прокати сард ба вуҷуд меоянд.Дар робита ба геометрияи нуқсонҳои сатҳи ашёи хом, нуқсонҳои U-шакл, ки аз деформатсияи якхелаи пластикӣ ҳангоми прокати гарм ба вуҷуд меоянд, ба нуқсонҳои дарзҳои шаклаш V, Y ва Т-шакл дар зери дарозкунии бисёргузарҳо деформатсия карда мешаванд8, 10.
Гайр аз ин, нуксонхои шакли V, Y ва Т-шакл бо майли нишебии нохак дар сатхи он хангоми кори пружина ба консентратсияи баланди фишор дучор мешаванд.Пружинахои клапан хангоми прокати хунук хам шуда, хангоми кор печида мешаванд.Консентратсияи фишори нуқсонҳои V-шакл ва Y-шакл бо консентратсияи баланди стресс бо истифода аз таҳлили унсурҳои ниҳоӣ, ABAQUS - нармафзори тиҷоратии таҳлили унсурҳои ниҳоӣ муқоиса карда шуданд.Муносибати фишор ва шиддат дар расми 1 ва муодилаи 1 нишон дода шудааст. (1) Ин моделиронӣ як унсури чор гиреҳи дученака (2D) -ро истифода мебарад ва ҳадди ақали дарозии паҳлӯи элемент 0,01 мм аст.Барои модели аналитики ба модели 2D сими диаметри 2,5 мм ва дарозиаш 7,5 мм нуќсонњои шакли V ва Y бо умќи 0,5 мм ва нишебии нуќсон 2° татбиќ карда шуданд.
Дар расм.Дар расми 7а консентратсияи фишори хамшавӣ дар нӯги ҳар як нуқсон нишон дода шудааст, вақте ки ба ҳар ду нӯги ҳар як сим лаҳзаи хамкунии 1500 Нмм татбиқ мешавад.Натиљањои тањлил нишон медињанд, ки фишорњои максималии 1038,7 ва 1025,8 МПа мутаносибан дар болои нуќсонњои шакли V ва Y шакл мегиранд.Дар расм.7b консентратсияи стрессро дар болои ҳар як нуқсоне, ки аз гардиш ба вуҷуд омадааст, нишон медиҳад.Вақте ки тарафи чап маҳдуд карда мешавад ва моменти 1500 Н∙мм ба тарафи рост гузошта мешавад, ҳамон фишори максималии 1099 МПа дар нугҳои нуқсонҳои шакли V ва шакли Y ба амал меояд.Ин натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки нуқсонҳои навъи V нисбат ба нуқсонҳои навъи Y, вақте ки онҳо амиқ ва нишебии нуқсонро доранд, фишори бештари печидаро нишон медиҳанд, аммо онҳо ҳамон фишори гардишро аз сар мегузаронанд.Аз ин рӯ, нуқсонҳои сатҳи V-шакл ва Y-шакл бо ҳамон чуқурӣ ва нишебии нуқсон метавонанд ба нуқсонҳои V-шакл бо фишори максималии баландтар аз консентратсияи стресс ба вуҷуд омадаанд.Таносуби андозаи нуқсонҳои навъи V ҳамчун α = в/с бо истифода аз умқи (h) ва паҳнои (w) нуқсонҳои навъи V ва T муайян карда мешавад;Ҳамин тариқ, нуқсони навъи T (α ≈ 0) ба ҷои он, геометрияро бо сохтори геометрии нуқсони навъи V муайян кардан мумкин аст.Аз ин рӯ, нуқсонҳои навъи Y ва T-ро метавон бо нуқсонҳои навъи V ба эътидол овардан мумкин аст.Бо истифода аз амиқ (h) ва дарозӣ (l), таносуби дарозӣ ба таври дигар ҳамчун β = l/h муайян карда мешавад.
Чи тавре ки дар расми 811 нишон дода шудааст, самтхои нухсонхои сатхи симхои ОТ ба самтхои тули, кундаланг ва монеа таксим мешаванд, ки дар расми 811 нишон дода шудааст. Тахлили таъсири ориентацияи нухсонхои сатхи ба кувваи пружина аз тарафи элементи охирин. усул.
Дар расм.9а модели таҳлили фишори фишори клапани муҳаррикро нишон медиҳад.Њамчун шарти тањлил пружа аз баландии озоди 50,5 мм то баландии сахти 21,8 мм фишурда шуда, дар дохили пружа фишори максималии 1086 МПа ба вуљуд омад, ки дар расми 9б нишон дода шудааст.Азбаски нокомии пружаҳои воқеии клапанҳои муҳаррик асосан дар дохили баҳор рух медиҳад, интизор меравад, ки мавҷудияти нуқсонҳои сатҳи дохилӣ ба мӯҳлати хастагии баҳор таъсири ҷиддӣ расонад.Аз ин рӯ, нуқсонҳои рӯизаминӣ дар самтҳои дарозӣ, кундалӣ ва моликӣ ба дохили пружинаҳои клапанҳои муҳаррик бо истифода аз усулҳои зермоделсозӣ татбиқ карда мешаванд.Дар ҷадвали 2 андозаҳои нуқсонҳои рӯизаминӣ ва фишори максималӣ дар ҳар як самти нуқсон ҳангоми фишурдани максималии пружа нишон дода шудааст.Баландтарин фишорҳо дар самти кундалӣ мушоҳида шуда, таносуби фишорҳо дар самтҳои дарозӣ ва моликӣ ба самти кундалӣ 0,934–0,996 ҳисоб карда шуд.Таносуби фишорро бо роҳи тақсим кардани ин арзиш ба фишори максималии трансверсиалӣ муайян кардан мумкин аст.Стресси максималӣ дар баҳор дар болои ҳар як нуқсони рӯизаминӣ ба амал меояд, ки дар расми 9с нишон дода шудааст.Қиматҳои стресс, ки дар самтҳои тӯлонӣ, кундалӣ ва моликӣ мушоҳида мешаванд, мутаносибан 2045, 2085 ва 2049 МПа мебошанд.Натиљањои ин тањлилњо нишон медињанд, ки нуќсонњои сатњи кундаланг ба мўњлати хастагии пружинањои клапанњои муҳаррик бештар бевосита таъсир мерасонанд.
Нуќси V-шакл, ки ба њисоб меравад, ки бевосита ба мўњлати хастагии пружинаи клапани двигатель таъсир мерасонад, ба сифати нуќсони ибтидоии сими ОТ ва самти кундаланг њамчун самти нуќсон интихоб карда шуд.Ин нуксон на танхо берун аз он чое ба амал меояд, ки пружинаи клапани мотор хангоми истехсол канда шуд, балки дар дохили он хам руй медихад, ки дар он чо фишори калонтарин аз консентратсияи стресс хангоми кор ба амал меояд.Амиқии ҳадди ақали нуқсон ба 40 микрон муқаррар карда шудааст, ки онро тавассути ошкор кардани камбудиҳои ҷараёни гирдобӣ муайян кардан мумкин аст ва умқи ҳадди аққал ба умқи мувофиқ ба 0,1% диаметри сими 2,5 мм муқаррар карда мешавад.Бинобар ин, чукурии нуксон аз 2,5 то 40 микрон аст.Ба сифати таѓйирёбанда умќ, дарозї ва бари нуќсонњо бо таносуби дарозии 0,1~1 ва таносуби дарозии 5~15 истифода шуда, таъсири онњо ба ќувваи хастагии пружа бањо дода шуд.Љадвали 3 шартњои тањлилиеро, ки бо истифода аз методологияи сатњи љавоб муайян карда шудаанд, номбар мекунад.
Прушаҳои клапани муҳаррики автомобилӣ бо роҳи печонидани хунук, гармкунӣ, таркиши тир ва гармии сими OT истеҳсол карда мешаванд.Барои арзёбии таъсири нуқсонҳои сатҳи ибтидоии симҳои ОТ ба мӯҳлати хастагии пружинаҳои клапанҳои муҳаррик тағирот дар нуқсонҳои рӯизаминӣ ҳангоми сохтани баҳор бояд ба назар гирифта шаванд.Аз ин рӯ, дар ин бахш таҳлили унсурҳои ниҳоӣ барои пешгӯии деформатсияи нуқсонҳои сатҳи сими ОТ ҳангоми истеҳсоли ҳар як пружа истифода мешавад.
Дар расм.10 раванди печонидани хунукро нишон медиҳад.Дар давоми ин раванд, сими ОТ ба дастури сим тавассути ролики ғизо ворид карда мешавад.Роҳнамои сим ба симро ғизо медиҳад ва дастгирӣ мекунад, то дар ҷараёни ташаккулёбӣ хампеша шавад.Сими аз рахи сим мегузарад, ба воситаи чубхои якум ва дуюм хам шуда, пружинаи чархдори диаметри дохилии дилхохро ташкил медихад.Қатраи пружинӣ тавассути ҳаракат додани асбоби қадамзанӣ пас аз як гардиш ҳосил мешавад.
Дар расм.11а модели унсурҳои ниҳоиро нишон медиҳад, ки барои арзёбии тағирёбии геометрияи нуқсонҳои рӯизаминӣ ҳангоми ғалтаки хунук истифода мешавад.Ташаккули сим асосан бо пинчаи печанда анҷом дода мешавад.Азбаски қабати оксиди рӯи сим ҳамчун равғани молиданӣ амал мекунад, таъсири фриксияи ғалтаки ғизо ночиз аст.Аз ин рӯ, дар модели ҳисобкунӣ ғалтаки ғизо ва роҳнамои сим ҳамчун бутта содда карда шудааст.Коэффициенти соиши байни сими ОТ ва асбоби формакунй 0,05 мукаррар карда шуд.Ҳавопаймои сахти бадани 2D ва шароити мустаҳкамкунӣ ба охири чапи хат татбиқ карда мешаванд, то он метавонад дар самти X бо суръати ҳамон ролики ғизоӣ (0,6 м/с) дода шавад.Дар расм.11b усули зерсимулятсияро нишон медиҳад, ки барои татбиқи камбудиҳои хурд ба симҳо истифода мешавад.Барои ба назар гирифтани андозаи нуқсонҳои рӯизаминӣ зермодел барои нуқсонҳои сатҳи чуқурии 20 мкм ва бештар аз он ду маротиба ва барои нуқсонҳои сатҳи камтар аз 20 мкм се маротиба татбиқ карда мешавад.Нуқсонҳои рӯизаминӣ ба минтақаҳои бо қадамҳои баробар ташкилшуда татбиқ карда мешаванд.Дар модели умумии пружина дарозии сими рост 100 мм аст.Барои зермодели аввал, зермодели 1-ро бо дарозии 3мм ба мавқеи тӯлонии 75мм аз модели ҷаҳонӣ татбиқ кунед.Ин моделиронӣ як унсури ҳашт гиреҳи шашкунҷаи сеченака (3D) -ро истифода бурд.Дар модели глобалӣ ва зермодели 1, дарозии ҳадди ақали паҳлӯи ҳар як элемент мутаносибан 0,5 ва 0,2 мм аст.Пас аз таҳлили зермодели 1, нуқсонҳои рӯизаминӣ ба зермодели 2 татбиқ карда мешаванд ва дарозӣ ва паҳнои зермодели 2 аз 3 маротиба дарозии нуқси рӯизаминӣ барои бартараф кардани таъсири шароити сарҳадии зермодел, дар Илова бар ин, 50% дарозӣ ва паҳнӣ ҳамчун умқи зермодел истифода мешавад.Дар зермодели 2, дарозии ҳадди ақали паҳлӯи ҳар як элемент 0,005 мм аст.Баъзе нуқсонҳои рӯизаминӣ ба таҳлили унсурҳои ниҳоӣ тавре ки дар ҷадвали 3 нишон дода шудаанд, татбиқ карда шуданд.
Дар расм.Дар расми 12 тақсимоти фишор дар тарқишҳои рӯизаминӣ пас аз коркарди хунуки ғалтак нишон дода шудааст.Модели умумӣ ва зермодели 1 тақрибан якхела фишорҳои 1076 ва 1079 МПа-ро дар як ҷо нишон медиҳанд, ки ин дурустии усули зермоделизатсияро тасдиқ мекунад.Консентратсияи стрессҳои маҳаллӣ дар кунҷҳои сарҳадии зермодел ба амал меоянд.Эҳтимол, ин ба шароити сарҳадии зермодел вобаста аст.Аз сабаби консентратсияи стресс, зермодели 2 бо нуқсонҳои рӯизаминӣ фишори 2449 МПа дар нӯги нуқсон ҳангоми ғалтаки сард нишон медиҳад.Тавре ки дар ҷадвали 3 нишон дода шудааст, нуқсонҳои рӯизаминӣ, ки бо усули сатҳи ҷавоб муайян карда шудаанд, ба даруни пружина татбиқ карда шуданд.Натичахои тахлили элементхои нихой нишон доданд, ки аз 13 холати нуксонхои сатхи ягонтоаш барор нагирифтааст.
Дар рафти печонидани тамоми процессхои технологй чукурии нуксонхои сатхи дохили пружина 0,1—2,62 мкм зиёд (расми 13а) ва бараш 1,8—35,79 микрон (расми 13б) кам шуда, дарозии он 0,72 мкм зиёд шуд. –34,47 мкм (расми 13в).Азбаски нуқси кундалангаш V-шакл дар вақти печонидани хунук аз рӯи паҳнӣ маҳкам мешавад, он ба нуқсони V-шакл бо нишебии нишебтар аз нуқси аслӣ деформатсия мешавад.
Деформатсия дар амиқ, васеъ ва дарозии нуқсонҳои сатҳи сими OT дар раванди истеҳсолот.
Нуқсонҳои рӯизаминиро дар беруни баҳор татбиқ кунед ва эҳтимолияти шикастанро ҳангоми ғелонидани сард бо истифода аз таҳлили унсурҳои ниҳоӣ пешгӯӣ кунед.Дар шароити дар ҷадвал овардашуда.3, эҳтимолияти нобудшавии нуқсонҳо дар сатҳи берунӣ вуҷуд надорад.Ба ибораи дигар, дар умқи нуқсонҳои рӯизаминӣ аз 2,5 то 40 микрон вайроншавӣ ба амал наомадааст.
Барои пешгӯии нуқсонҳои муҳими рӯизаминӣ, шикастаҳои беруна ҳангоми ғелонидани хунук тавассути баланд бардоштани умқи камбудиҳо аз 40 микрон то 5 микрон тафтиш карда шуданд.Дар расм.14 шикастаҳоро дар баробари нуқсонҳои рӯизаминӣ нишон медиҳад.Шикастан дар шароити амиқ (55 мкм), паҳнӣ (2 мкм) ва дарозӣ (733 мкм) рух медиҳад.Чукурии критикии нуксони сатхи берун аз чашма 55 микрон шуд.
Раванди пошидани тир афзоиши тарқишҳоро пахш мекунад ва бо эҷод кардани фишори фишурдасозии боқимонда дар умқи муайян аз сатҳи баҳор умри хастагиро зиёд мекунад;аммо он консентратсияи стрессро тавассути зиёд кардани ноҳамвории сатҳи чашма ба вуҷуд меорад ва ҳамин тариқ муқовимати хастагии пружаро коҳиш медиҳад.Аз ин рӯ, технологияи дуюмдараҷаи шустушӯйӣ барои истеҳсоли пружинаҳои пурқувват истифода мешавад, то коҳиши умри хастагӣ дар натиҷаи афзоиши ноҳамвории рӯи замин дар натиҷаи пошидани тир ба амал меояд.Пингарии думарҳила метавонад ноҳамвории сатҳ, фишори боқимондаи фишурдаи ҳадди аксар ва фишори боқимондаи фишурдаи рӯизаминиро беҳтар созад, зеро пошидани тири дуюм пас аз зарбаи аввал анҷом дода мешавад12,13,14.
Дар расм.Дар расми 15 модели таҳлилии раванди таркиши тир нишон дода шудааст.Модели эластикӣ-пластикӣ сохта шудааст, ки дар он 25 тӯби тир ба майдони маҳаллии хати OT барои таркиши тир андохта шудааст.Дар модели таҳлили таркиши тир, нуқсонҳои сатҳи сими ОТ, ки ҳангоми печонидани сард деформатсия шудаанд, ҳамчун нуқсонҳои ибтидоӣ истифода шуданд.Бартараф кардани фишорҳои боқимонда, ки аз раванди ғалтаки сард ба вуҷуд меоянд, тавассути муътадилкунӣ пеш аз таркиши тир.Хусусиятхои зерини кураи тир истифода шуданд: зич (ρ): 7800 кг/м3, модули чандир (E) – 210 ГПа, таносуби Пуассон (υ): 0,3.Коэффисиенти соиш байни тӯб ва мавод ба 0,1 муқаррар карда шудааст.Тирхои диаметрашон 0,6 ва 0,3 мм бо суръати якхела 30 м/с дар вакти гузаришхои якум ва дуйуми калбакй бароварда шуданд.Пас аз раванди таркиши тир (дар қатори дигар равандҳои истеҳсолӣ дар расми 13 нишон дода шудааст), умқ, паҳнӣ ва дарозии нуқсонҳои рӯизаминӣ дар дохили пружа аз -6,79 то 0,28 микрон, -4,24 то 1,22 микрон ва -2 ,59 то 1,69 буд. мкм, мутаносибан мкм.Аз сабаби деформацияи пластикии снаряде, ки ба сатхи материал перпендикуляр партофта мешавад, чукурии нуксон кам мешавад, алалхусус, бари нуксонхо хеле кам мешавад.Аз афташ, нуксон аз сабаби деформатсияи пластикӣ, ки дар натиҷаи пошидани тир ба амал омадааст, баста шудааст.
Дар ҷараёни камшавии гармӣ, таъсири камшавии хунук ва гармшавии ҳарорати паст метавонад дар як вақт ба пружинаи клапани муҳаррик таъсир расонад.Танзими хунук сатҳи шиддати пружаро тавассути фишурдани он ба сатҳи баландтарин дар ҳарорати хонагӣ ба ҳадди аксар мерасонад.Дар ин ҳолат, агар пружинаи клапани муҳаррик аз иқтидори ҳосили мавод болотар бор карда шавад, пружинаи клапан муҳаррик ба таври пластикӣ деформатсия карда, қувваи ҳосилро зиёд мекунад.Пас аз деформатсияи пластикӣ, пружинаи клапан чандир мешавад, аммо қувватнокии афзоянда чандирии пружаи клапанро дар кори воқеӣ таъмин мекунад.Табдилдиҳии ҳарорати паст муқовимати гармӣ ва деформатсияи пружаҳои клапанро, ки дар ҳарорати баланд кор мекунанд, беҳтар мекунад2.
Нуқсонҳои сатҳи ҳангоми таркиши тир дар таҳлили FE деформатсияшуда ва майдони фишори боқимонда, ки бо таҷҳизоти дифраксияи рентгенӣ (XRD) чен карда шудаанд, ба зермодели 2 (расми 8) татбиқ карда шуданд, то тағирёбии нуқсонҳо ҳангоми камшавии гармӣ муайян карда шаванд.Пружа барои кор дар диапазони чандирӣ тарҳрезӣ шуда буд ва аз баландии озоди 50,5 мм то баландии устувори 21,8 мм фишурда шуд ва сипас иҷозат дод, ки ба баландии аслии худ 50,5 мм ҳамчун ҳолати таҳлил баргардад.Дар вакти камшавии гармй геометрияи нуксон ба таври назаррас тагйир меёбад.Аз афташ, фишори боқимондаи фишурдани 800 МПа ва бештар аз он, ки дар натиҷаи таркиши тир ба вуҷуд омадааст, деформатсияи нуқсонҳои рӯизаминиро пахш мекунад.Пас аз камшавии гармӣ (расми 13) чуқурӣ, паҳнӣ ва дарозии нуқсонҳои рӯизаминӣ мутаносибан аз -0,13 то 0,08 мкм, аз -0,75 то 0 мкм ва аз 0,01 то 2,4 мкм фарқ мекарданд.
Дар расм.16 деформатсияи нуқсонҳои U-шакл ва V-шакли амиқ (40 мкм), паҳнӣ (22 мкм) ва дарозӣ (600 мкм) -ро муқоиса мекунад.Тағйирёбии паҳнои нуқсонҳои U-шакл ва V-шакл нисбат ба тағирёбии дарозӣ, ки дар натиҷаи пӯшидани самти паҳнӣ дар ҷараёни хунуккунии чархзанӣ ва таркиш ба вуҷуд меояд, калонтар аст.Дар муқоиса бо нуқсонҳои шакли U, нуқсонҳои шакли V дар чуқурии нисбатан калонтар ва бо нишебиҳои нишебтар ба вуҷуд омадаанд ва аз он шаҳодат медиҳанд, ки ҳангоми татбиқи нуқсонҳои шакли V усули консервативӣ истифода мешавад.
Дар ин бахш деформатсияи нуқсони ибтидоӣ дар хати OT барои ҳар як раванди истеҳсоли пружаи клапан баррасӣ мешавад.Камбудии сими ибтидоии ОТ ба даруни пружинаи клапан татбиқ карда мешавад, ки дар он ҷо нокомӣ аз сабаби фишорҳои баланд ҳангоми кори пружа интизор аст.Нуксонхои сатхи кундаланг V-шакли симхои ОТ аз сабаби хам шудан хангоми печонидани хунук каме амик ва дарозиашон зиёд ва бараш якбора кам шуданд.Пӯшидани самти паҳнӣ ҳангоми пошидани тир бо деформатсияи кам ё тамоман камбудӣ дар ҷараёни гармии ниҳоӣ ба амал меояд.Дар раванди ғалтаки хунук ва сӯзишворӣ аз сабаби деформатсияи пластикӣ дар самти паҳнӣ деформатсияи калон ба амал меояд.Камбудии V-шакли дохили пружинаи клапан аз сабаби пӯшидани паҳнои ҳангоми гардиши сард ба нуқсони Т-шакл мубаддал мешавад.