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鋼板彈簧應(yīng)力-汽車鋼板彈簧圓角沖壓與噴丸對疲勞壽命的影響
更新時(shí)間:2023-05-18
本文圍繞鋼板、彈簧、應(yīng)力、沖壓、試驗(yàn)、疲勞、圓角、中心、壽命、強(qiáng)化等有關(guān)詞展開編寫的關(guān)于汽車鋼板彈簧圓角沖壓與噴丸對疲勞壽命的影響的鋼板彈簧應(yīng)力相關(guān)文章,僅供大家了解學(xué)習(xí)。
鋼板彈簧是汽車懸架系統(tǒng)的主要部件之一,其質(zhì)量約占汽車的全部質(zhì)量。在我國現(xiàn)有的道路和生產(chǎn)水平下,鋼板彈簧的使用壽命比較短。因此,開展鋼板加固技術(shù)的研究是重要課題之一。
目前,國內(nèi)外汽車鋼板彈簧中心部件的連接方式有兩種。一種方式是采用像解放牌汽車那樣的中間打孔定位法,另一種方式是采用中心孔定位法。前者的優(yōu)點(diǎn)是方便拆彈簧和換件,缺點(diǎn)是采用這種定位方式時(shí),運(yùn)輸和安裝前需要夾緊,運(yùn)輸過程中容易造成散件。后者的優(yōu)點(diǎn)是裝配運(yùn)輸方便安全,缺點(diǎn)是中心孔的存在破壞了鋼板彈簧的金屬連續(xù)性,導(dǎo)致中心孔邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中,從而降低了鋼板彈簧的疲勞壽命。在騎馬螺栓夾緊的情況下,應(yīng)力集中有所緩解,但中心孔仍是危險(xiǎn)截面。為了延長鋼板彈簧的壽命,我們用鋼球沖中心孔圓角,然后噴丸強(qiáng)化圓角,從而延長鋼板彈簧的疲勞壽命。
二、鋼板彈簧中心孔的圓角沖壓和噴丸。
1.測試鋼板彈簧材料的成分和性能。
鋼材由北京紅巖鋼廠軋制,牌號為60si2MnA。試驗(yàn)鋼板彈簧的熱處理工藝為880℃×6′′,油淬+480℃×60′′回火。淬火后硬度為HB627-659,回火后硬度為HB401-415。熱處理后,金相組織為屈氏體和索氏體。本文由拋丸機(jī)廠商整理。
2.鋼板彈簧中心孔處的應(yīng)力集中
當(dāng)鋼板彈簧受到拉伸應(yīng)力時(shí),應(yīng)力集中發(fā)生在中心孔的邊緣(圖1)。從圖1可以看出,在中心孔處有很大的拉應(yīng)力,在稍微遠(yuǎn)離中心孔的地方,應(yīng)力的變化趨于平緩。
如果作用在板簧片上的拉伸載荷為P,則根據(jù)承載面積計(jì)算的名義應(yīng)力為
3.強(qiáng)化方法
應(yīng)力集中對疲勞強(qiáng)度有很大影響。由于材料在交變應(yīng)力的作用下基本處于彈性狀態(tài)直至破壞,應(yīng)力集中區(qū)往往出現(xiàn)較高的局部應(yīng)力。大量的失效事件和實(shí)驗(yàn)研究表明,疲勞源總是出現(xiàn)在應(yīng)力集中處。這樣,為了提高鋼板彈簧的疲勞壽命,就必須改變應(yīng)力集中。用鋼珠在鋼板彈簧的中心孔上打孔,并對中心孔的邊緣進(jìn)行倒角,就可以達(dá)到這個目的。
鋼板彈簧的疲勞強(qiáng)度可以在圓角沖壓產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力后通過噴丸進(jìn)一步提高。
根據(jù)殘余應(yīng)力的測定和單片鋼板彈簧的試驗(yàn)結(jié)果,確定了較好的圓角強(qiáng)化工藝。
4.反圓角沖壓對疲勞強(qiáng)度的影響。
正常生產(chǎn)時(shí),沖中心孔后,中心孔呈上小下大的喇叭狀。但如果在生產(chǎn)中不注意,可能會造成“反印”。為了弄清反沖壓的影響,進(jìn)行了反沖壓工藝和疲勞試驗(yàn)。
試驗(yàn)中采用0、12、18噸三種沖壓壓力,在正常沖壓面的反面進(jìn)行圓角沖壓,然后在PW3*10疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行三點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)應(yīng)力為σ m σ a = 60.5 49.5 kgf/mm2,應(yīng)力比R=0.1,跨度,80mm。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出,鋼板彈簧的疲勞壽命也比沒有圓角沖壓的鋼板彈簧提高了42%。
3.圓角沖壓和噴丸強(qiáng)化鋼板彈簧的臺架和道路試驗(yàn)
在中型貨車鋼板彈簧的設(shè)計(jì)中,采用了中心孔定位法。根據(jù)上述優(yōu)選工藝,我們生產(chǎn)了*批前彈簧、后彈簧和輔助彈簧。用這些彈簧進(jìn)行了總成臺架試驗(yàn)、道路和道路模擬試驗(yàn)。
從臺架總成試驗(yàn)、道路強(qiáng)化試驗(yàn)和道路模擬試驗(yàn)可以看出,經(jīng)過圓角噴丸處理后鋼板彈簧的疲勞壽命提高,延長了總成的疲勞試驗(yàn)壽命。前后彈簧的存活率大于100萬次(P=50%)。
路試中,前簧使用壽命在100 * 14.5萬公里之間,即后簧使用壽命比解放牌轎車長100-11.7萬公里之間,即比解放牌轎車長25*46%,解放牌轎車平均使用壽命為8萬公里。
四。結(jié)論
從吐槽面的研究結(jié)果可以得出以下結(jié)論
1.拐角沖孔和噴丸是提高汽車鋼板彈簧壽命的有效方法之一。
2.圓角沖壓的zui佳工藝流程是沖壓*熱處理*圓角沖壓,沖壓壓力12噸*噴丸。
3.經(jīng)過圓角沖孔和噴丸處理后,單個鋼板彈簧的疲勞壽命比沒有這種強(qiáng)化的鋼板彈簧高1.94-2.43倍。
4.經(jīng)過圓角沖孔和噴丸處理后,鋼板彈簧組件的疲勞壽命提高了25%以上。
5.上述鋼板彈簧強(qiáng)化技術(shù)已在某中型貨車上得到應(yīng)用,預(yù)計(jì)未來將得到更廣泛的應(yīng)用。
公司借鑒國內(nèi)外廠家的產(chǎn)品性能和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),開發(fā)了拋丸機(jī)清理系列產(chǎn)品,主要生產(chǎn)噴砂房、鋼管外壁拋丸機(jī)、鋼管內(nèi)壁噴砂機(jī)、轉(zhuǎn)臺式拋丸機(jī)、懸鏈步進(jìn)式拋丸機(jī)、鋼板拋丸機(jī)、吊鉤式拋丸機(jī)、履帶式拋丸機(jī)、臺車式拋丸機(jī)、輥道式拋丸機(jī)、懸鏈?zhǔn)綊佂铏C(jī)、大型鑄件拋丸機(jī)、鋼瓶外壁清理機(jī)、帶鋼線材拋丸清理機(jī)、鋼板型材清理噴漆烘干線等拋丸機(jī)產(chǎn)品。
坤鈺漢霖噴砂機(jī)/噴鋅機(jī)系列產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于國內(nèi)電力、石油、化工、輪胎制造、造船、汽車制造、集裝箱、軍工、航空航天、冶金、電子電氣、半導(dǎo)體工業(yè)、石材、玻璃、橋梁、鋼管等領(lǐng)域。
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