基于圓角滾壓工藝的曲軸疲功行為研究.pdf

1、曲軸圓角滾壓是一種理想的曲軸表面強化手段,與傳統(tǒng)強化工藝相比較具有成本低、加工時間短、強化效果好等優(yōu)點。大量試驗表明,對于球墨鑄鐵曲軸而言,圓角滾壓可使得圓角表面硬度由240-290HB提高至50-55HRC,疲勞壽命可提高80％-100％。理想的曲軸滾壓工藝參數(shù)應(yīng)通過疲勞試驗來確定。但疲勞試驗屬于破壞性試驗,試驗周期長,耗資巨大。因此,目前滾壓工藝中的諸多工藝參數(shù)仍需通過經(jīng)驗來確定。隨著對曲軸強化程度的日益提高,迫切需要對滾壓機理和滾

2、壓參數(shù)加以研究。
　　 本文主要內(nèi)容包括:
　　 利用有限元計算軟件ABAQUS,采用三維顯式動力學(xué)計算,模擬曲軸圓角滾壓過程,通過利用軟件自帶的二次開發(fā)平臺,編寫數(shù)據(jù)采集程序,獲取曲軸圓角表面和內(nèi)部的應(yīng)力分布情況。
　　 在計算中發(fā)現(xiàn):圓角在壓應(yīng)力邊緣過渡區(qū)域會出現(xiàn)拉應(yīng)力環(huán)帶,并詳細(xì)討論了其產(chǎn)生過程與生成機理。計算結(jié)果與曲軸實際加工滾壓過程中出現(xiàn)的“凸緣”情況相吻合。通過對“凸緣”生成機理的分析研究,合理的解釋

3、了圓角在滾壓后,磨削圓角表面反而可以提高曲軸疲勞強度這一現(xiàn)象。根據(jù)分析結(jié)果,認(rèn)為滾壓后的圓角應(yīng)力分布情況應(yīng)選取圓角內(nèi)側(cè)0.4mm處的應(yīng)力。
　　 計算在不同的滾壓力和滾輪傾斜角下,曲軸圓角的殘余應(yīng)力分布情況。通過多組計算結(jié)果發(fā)現(xiàn):當(dāng)滾壓力足夠大后,再增加滾壓力,圓角殘余壓應(yīng)力變化不大；滾輪的傾斜角度的變化,不僅會使得殘余應(yīng)力區(qū)域位置發(fā)生變化,殘余應(yīng)力值也會有相應(yīng)的變化。
　　 參照曲軸真實疲勞試驗,對曲軸進(jìn)行模擬彎曲疲勞