Yo te itilize yon mikwoskòp elektwonik optik pou obsève frakti fatig la epi analize mekanis frakti a; an menm tan, yo te fè yon tès fatig koube wotasyon sou echantiyon dekarburize yo nan diferan tanperati pou konpare lavi fatig asye tès la avèk ak san dekarburizasyon, epi pou analize efè dekarburizasyon an sou pèfòmans fatig asye tès la. Rezilta yo montre ke, akòz egzistans similtane oksidasyon ak dekarburizasyon nan pwosesis chofaj la, entèraksyon ant de yo, sa ki lakòz epesè kouch konplètman dekarburize a ak kwasans tanperati a montre yon tandans ogmantasyon epi answit diminisyon, epesè kouch konplètman dekarburize a rive nan yon valè maksimòm de 120 μm a 750 ℃, epi epesè kouch konplètman dekarburize a rive nan yon valè minimòm de 20 μm a 850 ℃, epi limit fatig asye tès la se anviwon 760 MPa, epi sous fant fatig nan asye tès la se sitou enklizyon ki pa metalik Al2O3; Konpòtman dekarburizasyon an diminye anpil lavi fatig asye tès la, sa ki afekte pèfòmans fatig asye tès la. Plis kouch dekarburizasyon an epè, se mwens lavi fatig la ap dire. Pou diminye enpak kouch dekarburizasyon an sou pèfòmans fatig asye tès la, tanperati tretman chalè optimal asye tès la ta dwe fikse a 850 ℃.
Kovèti pou se yon eleman enpòtan nan yon otomobilAkòz operasyon an gwo vitès, pati may sifas angrenaj la dwe gen gwo fòs ak rezistans fwotman, epi rasin dan an dwe gen bon pèfòmans fatig koube akòz chaj repete konstan an, pou evite fant ki mennen nan ka zo kase materyèl la. Rechèch montre ke dekarburizasyon se yon faktè enpòtan ki afekte pèfòmans fatig koube wotasyon materyèl metal yo, epi pèfòmans fatig koube wotasyon se yon endikatè enpòtan nan kalite pwodwi, kidonk li nesesè pou etidye konpòtman dekarburizasyon ak pèfòmans fatig koube wotasyon materyèl tès la.
Nan papye sa a, founo tretman chalè a sou tès dekarburizasyon sifas asye angrenaj 20CrMnTi a, analize diferan tanperati chofaj sou pwofondè kouch dekarburizasyon asye tès la nan lalwa chanjman an; lè l sèvi avèk machin tès fatig senp QBWP-6000J pou tès fatig koube wotasyon asye tès la, detèmine pèfòmans fatig asye tès la, epi an menm tan pou analize enpak dekarburizasyon an sou pèfòmans fatig asye tès la pou pwodiksyon aktyèl la pou amelyore pwosesis pwodiksyon an, amelyore kalite pwodwi yo epi bay yon referans rezonab. Pèfòmans fatig asye tès la detèmine pa machin tès fatig koube wotasyon an.
1. Materyèl ak metòd tès yo
Materyèl tès pou yon inite pou bay asye angrenaj 20CrMnTi, konpozisyon chimik prensipal la jan yo montre nan Tablo 1. Tès dekarburizasyon: materyèl tès la trete nan echantiyon silendrik Ф8 mm × 12 mm, sifas la ta dwe klere san tach. Founo tretman chalè a chofe a 675 ℃, 700 ℃, 725 ℃, 750 ℃, 800 ℃, 850 ℃, 900 ℃, 950 ℃, 1,000 ℃, nan echantiyon an epi kenbe pou 1 èdtan, epi answit refwadi ak lè a nan tanperati chanm. Apre tretman chalè a pa fiksasyon, fanm ak polisaj, ak 4% solisyon asid nitrique ak alkòl pou ewozyon, lè l sèvi avèk mikwoskòp metaliji pou obsève kouch dekarburizasyon asye tès la, mezire pwofondè kouch dekarburizasyon an nan diferan tanperati. Tès fatig koube wotasyon: Dapre egzijans pwosesis materyèl tès la, de gwoup echantiyon fatig koube wotasyon fèt. Premye gwoup la pa fè tès dekarburizasyon, epi dezyèm gwoup la fè tès dekarburizasyon nan diferan tanperati. Lè l sèvi avèk machin tès fatig koube wotasyon an, de gwoup asye tès yo fè tès fatig koube wotasyon, detèminasyon limit fatig de gwoup asye tès yo, konparezon lavi fatig de gwoup asye tès yo, itilizasyon mikwoskòp elektwonik optik pou obsève frakti fatig, analize kòz frakti echantiyon an, epi eksplore efè dekarburizasyon an sou pwopriyete fatig asye tès la.
Tablo 1 Konpozisyon chimik (fraksyon mas) asye tès la wt%
Efè tanperati chofaj sou dekarburizasyon
Mòfoloji òganizasyon dekarburizasyon an anba diferan tanperati chofaj yo montre nan Fig. 1. Jan yo ka wè nan figi a, lè tanperati a se 675 ℃, sifas echantiyon an pa parèt kouch dekarburizasyon; lè tanperati a monte a 700 ℃, kouch dekarburizasyon sifas echantiyon an te kòmanse parèt, pou kouch dekarburizasyon ferit mens lan; ak tanperati a monte a 725 ℃, epesè kouch dekarburizasyon sifas echantiyon an ogmante anpil; epesè kouch dekarburizasyon an rive nan valè maksimòm li a 750 ℃, nan moman sa a, grenn ferit la vin pi klè, pi koryas; lè tanperati a monte a 800 ℃, epesè kouch dekarburizasyon an te kòmanse diminye anpil, epesè li te tonbe a mwatye nan 750 ℃ la; lè tanperati a kontinye monte a 850 ℃ epi epesè dekarburizasyon an montre nan Fig. 1. A 800 ℃, epesè kouch dekarburizasyon konplè a te kòmanse diminye anpil, epesè li te tonbe a mwatye nan 750 ℃; Lè tanperati a kontinye monte rive nan 850 ℃ ak plis, epesè kouch dekarburizasyon konplè asye tès la kontinye diminye, mwatye epesè kouch dekarburizasyon an kòmanse ogmante piti piti jiskaske mòfoloji kouch dekarburizasyon konplè a disparèt nèt, epi mwatye epesè kouch dekarburizasyon an piti piti efase. Nou ka wè ke epesè kouch dekarburizasyon konplè a premye ogmante epi answit diminye avèk ogmantasyon tanperati a. Rezon fenomèn sa a se akòz konpòtman oksidasyon ak dekarburizasyon echantiyon an nan pwosesis chofaj la an menm tan. Se sèlman lè vitès dekarburizasyon an pi rapid pase vitès oksidasyon an fenomèn dekarburizasyon an ap parèt. Nan kòmansman chofaj la, epesè kouch dekarburizasyon konplè a ogmante piti piti avèk ogmantasyon tanperati a jiskaske epesè kouch dekarburizasyon konplè a rive nan valè maksimòm li. Nan moman sa a, pandan tanperati a kontinye ogmante, vitès oksidasyon echantiyon an pi rapid pase vitès dekarburizasyon an, sa ki anpeche ogmantasyon kouch dekarburizasyon konplè a, sa ki lakòz yon tandans desandan. Nou ka wè ke, nan yon tanperati ant 675 ak 950 ℃, valè epesè kouch konplètman dekarburize a a 750 ℃ se pi gwo a, epi valè epesè kouch konplètman dekarburize a a 850 ℃ se pi piti a, kidonk, yo rekòmande tanperati chofaj asye tès la pou 850 ℃.
Fig.1 Istomòfoloji kouch dekarburize asye tès la ki kenbe nan diferan tanperati chofaj pandan 1 èdtan.
Konpare ak kouch semi-dekarburize a, epesè kouch konplètman dekarburize a gen yon enpak negatif ki pi grav sou pwopriyete materyèl la, li pral diminye anpil pwopriyete mekanik materyèl la, tankou diminye fòs, dite, rezistans mete ak limit fatig, elatriye, epi tou ogmante sansiblite a fant, afekte kalite soude a ak sou sa. Se poutèt sa, kontwole epesè kouch konplètman dekarburize a gen yon gwo enpòtans pou amelyore pèfòmans pwodwi a. Figi 2 montre koub varyasyon epesè kouch konplètman dekarburize a ak tanperati a, ki montre varyasyon epesè kouch konplètman dekarburize a pi klèman. Li ka wè nan figi a ke epesè kouch konplètman dekarburize a se sèlman anviwon 34μm a 700 ℃; ak tanperati a monte a 725 ℃, epesè kouch konplètman dekarburize a ogmante anpil a 86 μm, ki se plis pase de fwa epesè kouch konplètman dekarburize a nan 700 ℃; Lè tanperati a monte a 750 ℃, epesè kouch konplètman dekarburize a rive nan yon valè maksimòm de 120 μm; pandan tanperati a kontinye ap monte, epesè kouch konplètman dekarburize a kòmanse diminye rapidman, rive nan 70 μm a 800 ℃, epi answit rive nan yon valè minimòm apeprè 20 μm a 850 ℃.
Fig.2 Epesè kouch konplètman dekarburize a diferan tanperati
Efè dekarburizasyon sou pèfòmans fatig nan koube wotasyon
Pou etidye efè dekarburizasyon sou pwopriyete fatig asye prentan an, yo te fè de gwoup tès fatig koube wotasyon. Premye gwoup la te fè tès fatig dirèkteman san dekarburizasyon, epi dezyèm gwoup la te fè tès fatig apre dekarburizasyon nan menm nivo estrès la (810 MPa), epi pwosesis dekarburizasyon an te fèt nan 700-850 ℃ pandan 1 èdtan. Premye gwoup echantiyon yo montre nan Tablo 2, ki se dire lavi fatig asye prentan an.
Tablo 2 montre lavi fatig premye gwoup echantiyon yo. Jan yo ka wè nan Tablo 2, san dekarburizasyon, asye tès la te sèlman sibi 107 sik nan 810 MPa, e pa gen okenn ka zo kase ki te fèt; lè nivo estrès la te depase 830 MPa, kèk nan echantiyon yo te kòmanse kase; lè nivo estrès la te depase 850 MPa, tout echantiyon fatig yo te kase.
Tablo 2 Dire fatig anba diferan nivo estrès (san dekarburizasyon)
Pou detèmine limit fatig la, yo itilize metòd gwoup la pou detèmine limit fatig asye tès la, epi apre analiz estatistik done yo, limit fatig asye tès la se anviwon 760 MPa; pou karakterize dire lavi fatig asye tès la anba diferan estrès, yo trase koub SN lan, jan yo montre nan Figi 3. Jan yo ka wè nan Figi 3, diferan nivo estrès koresponn ak diferan dire lavi fatig, lè dire lavi fatig la se 7, ki koresponn ak kantite sik pou 107, ki vle di ke echantiyon an nan kondisyon sa yo nan eta sa a, yo ka apwoksimatif valè estrès korespondan an kòm valè rezistans fatig la, sa vle di, 760 MPa. Nou ka wè ke koub S - N lan enpòtan pou detèminasyon dire lavi fatig materyèl la gen yon valè referans enpòtan.
Figi 3 Koub SN nan tès fatig eksperimantal asye wotasyon an
Tablo 3 montre lavi fatig dezyèm gwoup echantiyon yo. Jan Tablo 3 montre sa, apre yo fin dekarburize asye tès la nan diferan tanperati, kantite sik yo diminye anpil, yo plis pase 107, epi tout echantiyon fatig yo fraktire, epi lavi fatig la redwi anpil. Lè nou konbine avèk epesè kouch dekarburize ki anwo a ak koub chanjman tanperati a, nou ka wè yon epesè kouch dekarburize 750 ℃ ki pi gwo, ki koresponn ak valè lavi fatig ki pi ba a. Yon epesè kouch dekarburize 850 ℃ ki pi piti a, ki koresponn ak yon valè lavi fatig relativman wo. Nou ka wè ke konpòtman dekarburizasyon an diminye pèfòmans fatig materyèl la anpil, epi plis kouch dekarburize a epè, se mwens lavi fatig la ye.
Tablo 3 Lavi fatig nan diferan tanperati dekarburizasyon (560 MPa)
Yo obsève mòfoloji frakti fatig echantiyon an lè yo itilize yon mikwoskòp elektwonik optik, jan yo montre nan Fig. 4. Nan Figi 4(a) pou zòn sous fant lan, yo ka wè yon ak fatig evidan nan figi a. Selon ak fatig la, pou jwenn sous fatig la, yo ka wè sous fant lan pou enklizyon ki pa metalik "je pwason". Enklizyon yo fasil pou konsantrasyon estrès, sa ki lakòz fant fatig. Nan Figi 4(b) pou mòfoloji zòn ekstansyon fant lan, yo ka wè bann fatig evidan, distribisyon tankou yon rivyè, ki fè pati yon frakti kwazi-disosyatif. Avèk fant k ap elaji, sa ki evantyèlman mennen nan yon frakti. Figi 4(b) montre mòfoloji zòn ekspansyon fant lan. Yo ka wè tras fatig evidan, nan fòm yon distribisyon tankou yon rivyè, ki fè pati yon frakti kwazi-disosyatif. Avèk ekspansyon kontinyèl fant yo, sa ki finalman mennen nan yon frakti.
Analiz frakti fatig
Fig.4 Mòfoloji SEM sifas frakti fatig asye eksperimantal la
Pou detèmine kalite enklizyon ki nan Fig. 4 la, yo te fè yon analiz konpozisyon spectre enèji, epi rezilta yo montre nan Fig. 5. Nou ka wè ke enklizyon ki pa metalik yo se sitou enklizyon Al2O3, sa ki endike ke enklizyon yo se prensipal sous fant ki koze pa krak enklizyon yo.
Figi 5 Espèktroskopi Enèji Enklizyon ki pa metalik
Konkli
(1) Mete tanperati chofaj la sou 850 ℃ ap minimize epesè kouch dekarburize a pou diminye efè li sou pèfòmans fatig la.
(2) Limit fatig asye tès la anba koube wotasyon an se 760 MPa.
(3) Tès asye a k ap fann nan enklizyon ki pa metalik, sitou melanj Al2O3.
(4) Dekarburizasyon an diminye anpil lavi fatig asye tès la, plis kouch dekarburizasyon an epè, se plis lavi fatig la ap bese.
Lè piblikasyon an: 21 jen 2024
