亚洲高端抛丸机领航企业-淳九控股-青岛铸造机械厂引进德国技术生产研发抛丸机出口欧洲、美国、德国等 在中国是抛丸机器龙头企业

喷丸与回火对单片钢板强簧疲劳寿命的影响

时间:2017-09-13 10:22
钢板弹簧是汽车上较重要的总成之一,在非对称的交变弯曲负荷下工作。簧片是组成整个板簧总成的单元,它的疲劳强度直接影响到总成的质量。目前,许多生产单位都采用了喷丸或预应力喷丸的办法来提高板簧的寿命。
一般认为,喷丸之所以能提高受弯零件的疲劳寿命,主要是由于喷丸过程在零件表面产生了一个残余压应力层,当零件受到交变负荷作用的时候,残余应力峰值起到一个平均应力的作用。所以,残余压缩应力能提高零件的抗拉疲劳强度,而残’余拉伸应力则相反〔l〕。从这观点出发,当然希望承拉(弯)零件表面的残余压应万越大越好。采用屈服点较高的材料制作零件,喷丸后所得的残余压应力也较大,在无预应力的情况下喷丸所得的残余压应力峰值约为材料屈服强度的一半〔2〕,改变喷丸时簧片受喷面的应力状夯,可获得不同的残余应力层,通常称之为应力喷丸。资料〔3〕认为,应力喷丸所能得到的最高残余应力可达材料的屈服极限,这时预应力是材料屈服强度的一半。但是,紧挨着压戍力区之后,就是与其平衡的拉应力区。如果拉应力峰也很大,是否有可能使疲劳源从表面转移到次表层的拉应力区去呢?本文由抛丸机生产厂家整理
对于渗碳试样的试验表明,有从表面产生的裂纹和从表层下产生的裂纹。资料〔4〕〔5〕也明确提出要注意喷丸后次表层会出现拉应力峰的问题。所以如果只追求提高表面残余压应力,有可能是无益有害的。这就提出了一个寻找最佳预应力的问题。一簧片的硬度直接与它的屈服强度有关。正确地选择簧片硬度,使之与喷丸时的预应力相配合,求得喷丸产生的残余应力有一个比较好的分布,从而使簧片的疲劳寿命最高,这也许是提高钢板弹簧总成寿命的途径之一。
喷丸后的簧片,由于受热而会使残余应力松弛。技照残余应力是起着平均应力作用的观点来看,任何压缩应力的松弛都会使疲劳寿命降低。所以喷丸后的簧片应避免受热。但是,也有资料〔5〕、〔6〕介绍,在250℃左右进行回火可得最佳疲劳强度,弄清这个问题是有实际意义的。因为有的板簧在喷丸后还要在一定温度下进行其它工艺处理,例如有的工厂采用电泳涂漆,烘干温度在18。“C左右,有的板簧台架试验规范规定温升不得大于200℃,而实际车辆行驶时温升却不超过65℃,规范与实际条件出入较大〔7〕。如果明白了回火温度对疲劳寿命的影响,那么上述问题也就迎刃而解了。

喷丸尤其是应力喷丸可以显著提高簧片的弯曲疲劳强度,喷丸的预应力增大,簧片的疲劳寿命也增加。在所试验的范围内,这两个因素并无交互作用,也就是说它们的作用是可以相叠加的。不同于〔10〕、〔3〕,在我们的条件下预应力至少可以加到属服强度的70%,这事实接近〔2〕提出的最佳条件为80%屈服应变量的观点,硬度应在HRC45±2内

比较150℃回火和不经回火簧片(HRC40,预应力70kg/mm²)的疲劳寿命,发现它们有葬著差异,而对123’C、`09’C、90’C几组与不回火的一组进行秩和检验,不能发现它们之间有统计土的差异。也就是说,虽然它们之间的寿命中位值略有不同,但是在我们所选取的试样数量之下,这种不同只能认为是各种偶然因素引起的波动,不能认为是规律性的反映。由此可知,经喷丸后的簧片,回火对疲劳强度没有什么好处,而且当回火温度高到150℃以上的时候(包括150℃),将使簧片疲劳寿命逐步下降。经200℃回火已使应力喷丸的效果降为非应力喷丸的水平,而350℃回火的应力喷丸簧片,仅约略比不喷丸的簧片高一点。显然,对经过喷丸强化的板簧,在上述温度进行台架试验是不能反映簧片真实强化效果的,试验条件和汽车实际运行情况不符。
一般认为,喷丸强化的效应有以;下三个方面〔11〕:
①由于丸粒冲击簧片表面,增加了表面粗糙度。
②由于表面的塑性变形而产生加工硬化。
③喷丸引起表面层的延伸,从而导致表层产生较大的残余压应力,次表层产生与之平衡的拉应力。
第一个因素使疲劳强度下降,第二、三因素使疲劳强度上升。综合的结果是使簧片的疲劳强度上升。现在簧片经过350℃以下的温度回火,按O.37T熔估计,这个温度低于再结晶温度,所以第一、第二个因素都不会变化。
预应力喷丸的簧片,寿命远高于非预应力喷丸的。说明在目前水平的拉应力峰尚不至在次表层造成疲劳源,我们还可以设法再增加簧片表层的压缩残余应力,以期提高板簧的寿命。
从残余应力的平衡条件出发可知,要想使拉应力峰不很高,必须使得压应力区的面积比起整个零件断面来说要小得多才行。唯有这样,很陡的压应力区才能与较为宽缓的拉应力区平衡。因此,对不同厚度的另件,喷丸工艺有不同的要求,薄的零件不宜用大丸粒作强力喷丸

结论
通过试验可以得到以下几点看法:
(l)喷丸可以提高簧片的疲劳强度,预应力喷丸的效果更好。只要在喷丸时加上应力夹具,簧片疲劳极限可以提高10%左右,预应力喷丸时候所加的预应力值,应该是材料屈服极限的70%或更高一点,对我们的材料预应力可以加到90kg/m㎡。
(2)提高簧片硬度也可以提高它的疲劳寿命。这主要是因为提高了簧片本身强度的缘故。但是如果硬度太高,则由于缺口敏感性增大而会发生突然的折断。所以应该控制在HRC45土2为宜
(3)当喷丸所得残余应力未达到材料的屈服极限的时候,喷丸预应力与簧片硬度是独立的两个因素,没有显著的交互作用。
(4)当喷丸强度为。.2+2C时,非预应力喷丸所得的魏杂应力峰僧约为其屈服强度的一半。当预应力等于屈服强度的70%时,应力喷丸所得残余压应力峰仅为屈服强度的73%,峰值位置距表面0.25mm左右,整个压应力区深o.6om左右。
(5)喷丸强化后的簧片,在150OC以下回火未能发现其疲劳寿命有变化。在150OC以上回火则疲劳寿命随温度的上升而明显下降。为了保持强化效果,喷丸后的簧片不应受到150OC以上的加热。
(6)由于簧片较厚,在我厂正常的喷丸工艺下(喷丸强度达。。2C),残余拉应力峰不致造成危害。
(7)喷丸后的簧片的残余应力与疲劳寿命有一定的对应关系。但是影响簧片寒劳强度的不全是第一类残余应力。回火的簧片,残余应力在150“C`Zpo“C范围内有一个突变,其疲劳寿命不能用第一类残余应力起平均应力作用这样的观点来圆满解释,这种现象可能与形变后的晶粒的回复过程,也就是第二类内应力有关,有待进一步研究。

    上一篇:抛丸机除尘器相关知识   下一篇:抛丸机设备的噪声与控制
    
    关闭
    • 点击这里给我发消息
    • 点击这里给我发消息
    • 点击这里给我发消息
    • 点击这里给我发消息