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汽车弹簧在抛喷丸强化中的介绍
弹簧也是经常进行抛喷九强化的汽车工件,螺旋弹簧和钢板弹簧是汽车悬架中最遍使用的工件,螺旋弹簧也用在发动机系统中,该种弹簧的特殊之处在于它的曲率较大,这使弹簧圈内侧形成应力集中系数,其大小取决于定义弹簧几何形状的因数比,抛喷丸强化能降低或消除这种几何应力集中系数,从而增加了疲劳栽荷下的机械强度。在资料中,论述了用于计算螺旋弹簧强度的方法,并强调了抛喷九强化产生的残余应力对确定疲劳源位置的重要性。由于弹丸轨迹不同导致抛喷丸强化状态不均匀,弹簧出现各向异性。还显示了弹簧钢丝圆周的疲劳失效频率。其用于预测抛喷丸强化EN45A弹簧钢的疲劳寿命(UTS=1256MPa,屈服强度=1147MPa。
另一项有关抛噴九强化提高弹簧疲劳性能的研究中使用的材料为AFNO60SC7弹簧钢(屈服强度=1620MPa,UTS=1900MPa,热处理后疲劳极限为52HRC,此项研究专注于光滑砂漏型试样中的残余应力测量和扭转疲劳试验(循环比R=1,使用了不同的抛喷丸强化参数,产生的阿尔门强度在4A到22A之间。结果表明,较高的阿尔门强度并不对应较高的残余应力值,当弹丸小且能很快实现完全覆盖(饱和)时,抛喷丸强化时间并不是影响残余应力的重要参数。另结果是,大只寸弹丸显示出最佳疲劳改善,但若抛喷丸强化时间缩短,小尺寸弹丸显示出最佳性能,发现了疲劳强度、最大残余应力和塑性变形层深度之间的相互关系。
与抛噴丸强化多片式钢板弹簧的周期三点弯曲试验获得的相应结果进行比较以便依靠载荷水平揭示实施的热处理和抛喷丸强化工艺对用于制造钢板弹簧的高强度钢疲劳寿命的影响,疲劳破坏出现在钢板弹簧高应力区域拉伸侧的边缘或表
面,同时在钢板弹簧的拉伸和压缩表面出现了脱碳现象,并导致硬度和机械抗力显著下降。
用微观结构、宏观和微观硬度分析来证实以上的分析,并说明特定抛喷丸强化工艺对所使用的高强度弹簧钢表面性质的影响,得出的另一结论是,为充分利用这些工艺,精确调整机械表面处理参数(抛喷九强化和设置参数)对热处理后的材料性能具有决定性和至关重要的作用,疲劳和失效分析揭示了表面粗糙度显著增加但没有发生屈服的事实,对于机械性能的积极效果也值得一提。表面粗糙使可承受应力振幅降低约为30%
最后的关注事项是,疲劳加载导致残余应力降低并产生微应变,降低率是外施应力与塑性变形层深度的函数,然而,即使在最终断裂之后,残余应力仍然是玉缩残余应力。
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