船用柴油机缸盖铸态和热处理态的残余应力研究.pdf

《船用柴油机缸盖铸态和热处理态的残余应力研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、检测技术MeasurementTechniques船用柴油机缸盖铸态和热处理态的残余应力研究122田永维，宋桂娃，杨军(1.海军驻兴平地区军事代表室，陕西兴平713105；2.陕西柴油机重工有限公司，陕西兴平713105）摘要：介绍了小孔法测量铸件残余应力的基本原理和主要步骤，比较了某型柴油机缸盖经过去应力热处理退火和铸态喷丸处理2种不同工艺方法后的残余应力。结果表明：在呋喃树脂砂生产条件下，铸件浇注后开箱温度控制在200℃以下，丸粒控制在0.5~1.5mm，喷丸时间在20~30min的铸态缸盖的残余应力，可以达到在电炉中对缸盖进行去应力退火相同

2、的效果。同时通过比对专用技术文件的要求：如果铸件通过在砂型中受控冷却后符合允许最大残余应力值，则去应力热处理可省略，这样就可以缩短生产周期，节约能源，提高经济效率。关键词：缸盖；残余应力对比；小孔法中图分类号：TG115.6；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2016）06-0058-04DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2016.06.018机械零部件和构件在制造时，各种加工工艺该缸盖是一个由平面和孔系组成的复杂腔体（比如焊接、锻压、铸造）和热处理工艺等，都会在材类铸件，结构紧凑、要素集中，内部包括进、排气道

3、、料中产生残余应力，有时残余应力的水平会超过材冷却水腔、喷油器孔、滑油道、缸盖螺栓孔、弹簧座料的屈服极限，过大的残余应力会严重影响机械零孔等部位,结构非常复杂。部件和构件的疲劳强度、抗应力腐蚀能力和尺寸稳缸盖外形轮廓尺寸：460×344×215（mm）；[1-3]定性，从而影响到它们的使用安全性，为消除残铸件质量：净质量105kg，毛坯质量120kg（见余应力的不良影响，笔者以公司生产的某型缸盖为图1）。依托，分别对铸件进行喷丸处理和退火热处理，通过小孔法进行残余应力测量，研究比对两种处理方2测试原理式的残余应力状况。本次试验采用小孔法进行应力测

4、量，小孔法是常用的测定残余应力的一种半破坏性方法。它是在要测试残余应力的部位，用钻孔工具加工一个小孔。小孔加工后，该处的金属连同其中的残余应力即被释放，原有残余应力也失去平衡。这时小孔周围将产生一定量的释放应变，其大小与被释的应力是相应的。测量小孔附近由于小孔加工而引起的图1缸盖外形图应变释放量，通过弹性力学计算即可换算出小孔原[4-7]有的残余应力值。小孔释放法在力学效应上等1缸盖毛坯简介效于反向加载，由弹性力学可知，被测量点的主应力（σ1、σ2）和主应力角（γ）计算公式：ε+εε−ε1313σ=+（1）1收稿日期:2016-04-224A4B

5、cos2γ稿件编号:1604-1350ε+εε−ε1313作者简介：田永维（1969—），男，高级工程师，主要从事舰船柴油机质σ=−（2）2量监督及检验验收工作.4A4Bcos2γ58中国铸造装备与技术6∕2016万方数据MeasurementTechniques检测技术12ε2−ε1−ε33.2测试步骤及设备γ=arctan（3）2ε1−ε3具体测量步骤见图4，具体测试过程见图5。公式中A、B称为应变释放系数，其表达式为：残余应力测试采用BE120-2CA-K型应变花和CM-21L-32型静态电阻应变仪完成。小孔钻削通过手电1＋

6、µRA＝－（4）2Er1r2钻进行。残余应力测试过程中，为了表达方便，对2+2(2++2)测试位置进行了编号，分别编号为1#、2#、3#，各测12R1µRrrrr1122B=−1−（5）Er1r24r1r2试点位置见图5。其中，E为弹性模量，μ为泊松比。（1）工件表面清理采用公式1、2、3、4、5计算获得残余应力值。在需要粘贴应变片的工件表面打磨光滑，标注应变片示意图如图2所示，灵敏度系数：2.180。计贴片位置（划十字线标记，一条线平行于管道轴向，算残余应力时，正值表示拉应力，负值表示压应力。另一条平行于管道环向），用棉花沾丙酮清洗

7、工件表面，清除打磨后残留的碎屑直至用于清洗的棉花上无污物，以保证贴片的表面无油污和灰尘。清理表面，确定测量点位置，划线粘结应变片连接数据线钻床对正，钻孔记录数据图2应变片结构示意图处理、分析数据3测试对象与过程图4小孔法测量步骤3.1测试对象及测试点选取测试对象为某型柴油机缸盖，见图3。本次测试的目的在于对比呋喃树脂砂生产的缸盖，浇注后开箱温度控制在200℃以下，用0.5~1.5mm的钢丸经20~30min的喷丸后和铸态缸盖退火热处理后消除应力的效果。为此，每种处理方式分别随机抽取（a）粘贴应变花（b）连线并钻孔5件缸盖，在每个缸盖的燃烧面上选取

8、三个关键位置进行残余应力测试，见图3。对缸盖燃烧面进行约2mm的铣削加工后，进行残余应力测试。图5残余应力测试过程（c）读数（2）布点：