310 altzairu herdoilgaitzezko bobina-hodiaren osagai kimikoa, olioz gogortutako altzairuzko alanbreen gainazaleko akatsen eragina automobilgintzako motorretan balbula-malgukien neke-bizitzan.

Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik.CSS laguntza mugatua duen arakatzailearen bertsioa erabiltzen ari zara.Esperientzia onena lortzeko, eguneratutako arakatzailea erabiltzea gomendatzen dugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desgaitzea).Horrez gain, etengabeko laguntza bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe erakusten dugu.
Diapositiba bakoitzeko hiru artikulu erakusten dituzten graduatzaileak.Erabili atzeko eta hurrengo botoiak diapositibetan zehar mugitzeko, edo amaierako diapositiba kontroladorearen botoiak diapositiba bakoitzean mugitzeko.

Altzairu herdoilgaitzezko 310 hodi kiribilduak /hodi bobinatuakKonposizio Kimikoaeta konposizioa

Hurrengo taulak 310S graduko altzairu herdoilgaitzaren konposizio kimikoa erakusten du.

10 * 1 mm 9,25 * 1,24 mm 310 altzairu herdoilgaitzezko hodi kapilar hodi hornitzaileak

Propietate fisikoak

310S graduko altzairu herdoilgaitzaren propietate fisikoak hurrengo taulan agertzen dira.

Propietate Mekanikoak

Hurrengo taulan 310S graduko altzairu herdoilgaitzaren propietate mekanikoak azaltzen dira.

Propietate termikoak

310S graduko altzairu herdoilgaitzaren propietate termikoak hurrengo taulan azaltzen dira.

Beste Izendapenak

310S graduko altzairu herdoilgaitzaren baliokideak diren beste izendapenak hurrengo taulan ageri dira.

Ikerketa honen helburua da automobil-motor baten balbula-malguki baten neke-bizitza ebaluatzea 2,5 mm-ko diametroko akats kritikoko sakonera duen 2300 MPa-ko (OT hari) olioz gogortutako hari bati mikroakatsak aplikatzean.Lehenik eta behin, balbula-malgukiaren fabrikazioan zehar OT hariaren gainazaleko akatsen deformazioa elementu finituen analisiaren bidez lortu zen subsimulazio-metodoak erabiliz, eta amaitutako malgukiaren hondar-esfortzua neurtu eta malgukiaren tentsioaren analisi-ereduari aplikatu zitzaion.Bigarrenik, balbula malgukiaren indarra aztertu, hondar-tentsioa egiaztatu eta aplikatutako tentsio-maila gainazaleko akatsekin alderatu.Hirugarrenik, mikroakatsek malgukiaren neke-bizitzan duten eragina ebaluatu da malgukiaren nekearen analisitik lortutako gainazaleko akatsen gaineko tentsioa aplikatuz, OT alanbrearen birakatzean malgutasun nekearen probatik lortutako SN kurbei aplikatuz.40 µm-ko akatsen sakonera gainazaleko akatsak kudeatzeko egungo estandarra da neke-bizitza arriskuan jarri gabe.
Automobilgintzak automobilgintzako osagai arinen eskaera handia du ibilgailuen erregaiaren eraginkortasuna hobetzeko.Horrela, erresistentzia handiko altzairu aurreratuaren (AHSS) erabilera areagotu egin da azken urteotan.Automozio-motorren balbula-malgukiak, batez ere, beroarekiko erresistenteak, higadura-erresistenteak eta sagging ez diren olioz gogortutako altzairuzko hariak (OT hariak) osatzen dituzte.
Haien trakzio-erresistentzia handia dela eta (1900-2100 MPa), gaur egun erabiltzen diren OT hariek motorraren balbulen malgukien tamaina eta masa murriztea posible egiten dute, erregaiaren eraginkortasuna hobetzen dute inguruko piezen marruskadura murriztuz1.Abantaila hauen ondorioz, tentsio altuko alanbrearen erabilera azkar handitzen ari da, eta 2300MPa klaseko erresistentzia ultra-altuko alanbrea bata bestearen atzetik agertzen da.Automobil-motorretako balbula-malgukiek bizitza luzea behar dute, karga zikliko handietan funtzionatzen dutelako.Baldintza hori betetzeko, fabrikatzaileek normalean neke-bizitza 5,5 × 107 ziklo baino handiagoa hartzen dute balbula-malgukiak diseinatzerakoan eta balbula-malgukiaren gainazalean hondar-esfortzua aplikatzen dute, granadura- eta bero-txikitze-prozesuen bidez, neke-bizitza hobetzeko2.
Ikerlan gutxi egin dira ibilgailuetan malguki helikoidalen neke-bizitzari buruz, funtzionamendu-baldintza normaletan.Gzal et al.Karga estatikoan helize-angelu txikiak dituzten malguki eliptikoen analisi analitikoak, esperimentalak eta elementu finituak (FE) aurkezten dira.Azterketa honek ebakidura-tentsio maximoaren kokapenaren adierazpen esplizitua eta sinplea eskaintzen du aspektu-erlazioa eta zurruntasun-indizearen aldean, eta ebakidura-tentsio maximoari buruzko ikuspegi analitikoa ere eskaintzen du, diseinu praktikoetan parametro kritikoa dena3.Pastorcic et al.Funtzionamenduan huts egin ondoren auto pribatutik kendutako malguki helikoidale baten suntsipenaren eta nekearen analisiaren emaitzak deskribatzen dira.Metodo esperimentalak erabiliz, malguki hautsi bat aztertu zen eta emaitzek iradokitzen dute hori korrosioaren nekearen hutsegitearen adibidea dela4.zuloa, etab. Erregresio linealeko malgukien bizitza-eredu batzuk garatu dira automobilgintzako malguki helikoideen neke-bizitza ebaluatzeko.Putra eta beste batzuk.Galtzadaren desnibela dela eta, autoaren malguki helikoidalearen iraupena zehazten da.Hala ere, ikerketa gutxi egin da fabrikazio-prozesuan gertatzen diren gainazaleko akatsek automobilgintzako malgukien bizitzari nola eragiten dioten.
Fabrikazio-prozesuan gertatzen diren gainazaleko akatsek balbula-malgukietan tokiko tentsio-kontzentrazioa ekar dezakete, eta horrek nabarmen murrizten du haien neke-bizitza.Balbula-malgukien gainazaleko akatsak hainbat faktorek eragiten dituzte, hala nola erabilitako lehengaien gainazaleko akatsak, erreminten akatsak, hotzeko ijezketan manipulazio zakarra7.Lehengaiaren gainazaleko akatsak V-formakoak dira ijezketa beroaren eta pasabide anitzeko marrazketa dela eta, konformazio-erremintak eta arduragabekeriaz manipulatzeak eragindako akatsak, berriz, malda leuneko U formakoak dira8,9,10,11.V formako akatsek U formako akatsek baino tentsio kontzentrazio handiagoak eragiten dituzte, beraz, akatsak kudeatzeko irizpide zorrotzak aplikatu ohi dira hasierako materialari.
OT kableen gainazaleko akatsak kudeatzeko egungo estandarrak ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561 eta KS D 3580 dira. DIN EN 10270-2-k zehazten du gainazaleko akatsen sakonerak 0,5– alanbre-diametroetan. 10 mm hariaren diametroaren % 0,5-1 baino txikiagoa da.Horrez gain, JIS G 3561 eta KS D 3580 arauek 0,5-8 mm-ko diametroa duten hariaren gainazaleko akatsen sakonera alanbrearen diametroaren % 0,5 baino txikiagoa izatea eskatzen dute.ASTM A877/A877M-10-n, fabrikatzaileak eta erosleak gainazaleko akatsen sakonera onargarria adostu behar dute.Hari baten gainazalean akats baten sakonera neurtzeko, normalean alanbrea azido klorhidrikoarekin grabatzen da, eta, ondoren, akatsaren sakonera neurtzen da mikrometro batekin.Hala ere, metodo honek akatsak eremu jakin batzuetan bakarrik neur ditzake eta ez azken produktuaren azalera osoan.Hori dela eta, fabrikatzaileek korronte ertainen probak erabiltzen dituzte trefilatze prozesuan zehar etengabe ekoizten den alanbrearen gainazaleko akatsak neurtzeko;proba hauek gainazaleko akatsen sakonera 40 µm-raino neur dezakete.Garatzen ari den 2300MPa-ko altzairuzko alanbreak trakzio-erresistentzia handiagoa eta luzapen txikiagoa du lehendik dagoen 1900-2200MPa-ko altzairuzko alanbreak baino, beraz, balbula-malgukiaren neke-bizitza gainazaleko akatsekiko oso sentikorra da.Hori dela eta, beharrezkoa da altzairuzko alanbrearen 1900-2200 MPa-ko 1900-2200 MPa-ra altzairu-hariaren kalifikaziorako gainazaleko akatsen sakonera kontrolatzeko dauden estandarrak aplikatzearen segurtasuna 2300 MPa arte.
Ikerketa honen helburua da automobil-motorraren balbula-malguki baten neke-bizitza ebaluatzea, korronte zurrunbiloko proben bidez neur daitekeen gutxieneko akatsen sakonera (hau da, 40 µm) 2300 MPa-ko OT kable bati (diametroa: 2,5 mm): akats kritikoa. sakonera .Ikerketa honen ekarpena eta metodologia honako hauek dira.
OT alanbrearen hasierako akats gisa, V formako akats bat erabili zen, neke-bizitzari larriki eragiten diona, alanbrearen ardatzarekiko zeharkako norabidean.Demagun gainazaleko akats baten dimentsioen (α) eta luzeraren (β) erlazioa bere sakoneraren (h), zabaleraren (w) eta luzeraren (l) eragina ikusteko.Azaleko akatsak malgukiaren barruan gertatzen dira, non hutsegitea gertatzen den lehenik.
Harilaren hotzean OT hariaren hasierako akatsen deformazioa aurreikusteko, azpisimulazio-ikuspegia erabili zen, analisi-denbora eta gainazaleko akatsen tamaina kontuan izan zituena, akatsak oso txikiak baitira OT hariarekin alderatuta.eredu globala.
Bi etapako granaduraren ondoren udaberriko hondar konpresio-esfortzuak elementu finituen metodoaren bidez kalkulatu ziren, emaitzak granaduraren ondoren egindako neurketekin alderatu ziren eredu analitikoa baieztatzeko.Horrez gain, fabrikazio prozesu guztietako balbula-malgukietako hondar-esfortzuak neurtu eta malgukien erresistentzia aztertzeko aplikatu ziren.
Gainazaleko akatsen tentsioak malgukiaren indarra aztertuz aurreikusten dira, hotzeko ijezketan akatsaren deformazioa eta amaitutako malgukian dagoen hondar konpresio-esfortzua kontuan hartuta.
Biraketa tolesturako nekearen proba balbula-malgukiaren material bereko OT hari bat erabiliz egin zen.Fabrikaturiko balbula-malgukien hondar-tentsioa eta gainazaleko zimurtasun-ezaugarriak OT-lerroekin erlazionatzeko, SN kurbak lortu dira tolestura-neke-proba biratuz, aurretratamendu-prozesu gisa bi faseko granadura eta tortsioa aplikatu ondoren.
Malgukiaren indarraren analisiaren emaitzak Goodman-en ekuazioan eta SN kurban aplikatzen dira balbula-malgukiaren nekearen bizitza aurreikusteko, eta gainazaleko akatsen sakonerak neke-bizitzan duen eragina ere ebaluatzen da.
Azterketa honetan, 2,5 mm-ko diametroa duen 2300 MPa OT mailako hari bat erabili da automozioko motorraren balbula-malguki baten neke-bizitza ebaluatzeko.Lehenik eta behin, alanbrearen trakzio-proba bat egin zen bere haustura harikorraren eredua lortzeko.
OT alanbrearen propietate mekanikoak harilketa hotzeko prozesuaren eta malgukiaren indarraren elementu finituen analisiaren aurretiko trakzio-probetatik lortu ziren.Materialaren tentsio-deformazio kurba 0,001 s-1-ko tentsio-saiakuntzen emaitzen bidez zehaztu zen, irudian ikusten den moduan.1. SWONB-V alanbrea erabiltzen da, eta bere erresistentzia, trakzio erresistentzia, modulu elastikoa eta Poisson-en ratioa 2001,2MPa, 2316MPa, 206GPa eta 0,3 dira hurrenez hurren.Esfortzuaren menpekotasuna fluxuaren tentsioarekiko honela lortzen da:
Arroza.2. haustura harikorraren prozesua erakusten du.Materialak deformazio elastoplastikoa jasaten du deformazioan, eta materiala estutu egiten da materialaren tentsioa trakzio-erresistentzia iristen denean.Ondoren, materialaren barruan hutsuneak sortzeak, hazteak eta elkartzeak materiala suntsitzea dakar.
Haustura harikorraren ereduak tentsioaren arabera aldatutako deformazio kritikoaren eredua erabiltzen du, tentsioaren eragina kontuan hartzen duena, eta lepoaren ondorengo hausturak kalteak metatzeko metodoa erabiltzen du.Hemen, kaltearen hasiera tentsioaren, tentsioaren triaxialtasunaren eta tentsio-tasaren arabera adierazten da.Esfortzu triaxialtasuna materialaren deformazioak eragindako esfortzu hidrostatikoa tentsio eraginkorrarekin zatitzean lortzen den batez besteko balio gisa definitzen da.Kalteak metatzeko metodoan, suntsipena kaltearen balioa 1era iristen denean gertatzen da, eta 1 kaltearen baliora iristeko behar den energia suntsipen-energia (Gf) gisa definitzen da.Haustura-energia materialaren benetako tentsio-desplazamendu-kurbaren eskualdeari dagokio lepotik haustura-denbora arte.
Altzairu konbentzionalen kasuan, tentsio-moduaren arabera, haustura harikorra, zizaila-haustura edo modu mistoko haustura gertatzen da harikortasunaren eta ebakidura-hausturaren ondorioz, 3. Irudian erakusten den moduan. haustura eredua.
Plastiko-hutsegitea 1/3 baino gehiagoko tentsio-triaxialtasunari dagokion eskualde batean gertatzen da (I. gunea), eta haustura-tentsioa eta tentsio-triaxialtasuna azalera-akatsak eta koskak dituzten laginetan egindako trakzio-saiakuntzetan ondoriozta daitezke.0 ~ 1/3ko tentsio-triaxialitateari dagokion eremuan (II gunea), haustura harikorra eta ebakidura-hutsaren konbinazioa gertatzen da (hau da, torsio-proba baten bidez. Esfortzu-triaxialitateari dagokion eremuan -1/3tik 0ra). (III), konpresioak eragindako ebakidura-porrota, eta haustura-tentsioa eta tentsio-triaxialtasuna lor daitezke apurketa-probaren bidez.
Motorraren balbula malgukien fabrikazioan erabiltzen diren OT harietarako, fabrikazio-prozesuan eta aplikazio-baldintzetan hainbat karga-baldintzak eragindako hausturak kontuan hartu behar dira.Horregatik, trakzio- eta tortsio-probak egin ziren porrotaren tentsio-irizpidea aplikatzeko, tentsio-triaxialitatearen eragina tentsio-modu bakoitzean kontuan hartu zen, eta tentsio handietan elementu finitu elastoplastikoen analisia egin zen tentsio-triaxialitatearen aldaketa kuantifikatzeko.Konpresio modua ez zen kontuan hartu laginaren prozesamenduaren mugagatik, hots, OT hariaren diametroa 2,5 mm baino ez da.1. taulan tentsioaren eta tortsioaren saiakuntza-baldintzak ageri dira, baita tentsio-triaxialitatea eta haustura-tentsioa ere, elementu finituen analisia erabiliz lortutakoak.
Tentsiopean altzairu triaxial konbentzionalen haustura-tentsioa aurreikus daiteke hurrengo ekuazioa erabiliz.
non C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) ebaki garbia (η = 0) eta C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) Tentsio uniaxiala (η = η0 = 1/3).
Tentsio-modu bakoitzeko joera-lerroak haustura-tentsio-balioak C1 eta C2 ekuazioan aplikatuz lortzen dira.(2);C1 eta C2 gainazaleko akatsik gabeko laginen trakzio- eta tortsio-probeketatik lortzen dira.4. irudian saiakuntzetan lortutako tentsio-triaxialitatea eta haustura-tentsioa eta ekuazioak aurreikusitako joera-lerroak erakusten dira.(2) Probatik lortutako joera-lerroak eta tentsio-triaxialitatearen eta haustura-tentsioaren arteko erlazioak antzeko joera erakusten dute.Haustura-tentsioa eta tentsio-triaxialitatea tentsio-modu bakoitzeko, joera-lerroen aplikaziotik lortutakoa, haustura harikorra egiteko irizpide gisa erabili dira.
Haustura-energia materialaren propietate gisa erabiltzen da lepoaren ondoren apurtzeko denbora zehazteko eta trakzio-probetatik lor daiteke.Haustura-energia materialaren gainazalean pitzadurak egotearen edo ezaren araberakoa da, haustura-denbora tokiko tentsioen kontzentrazioaren araberakoa baita.5a-c irudiek gainazaleko akatsik gabeko laginen eta R0.4 edo R0.8 koska duten laginen haustura-energiak erakusten dituzte, trakzio-saiakuntzetan eta elementu finituen analisietan.Haustura-energia benetako tentsio-desplazamendu-kurbaren eremuari dagokio lepotik haustura-denbora.
Gainazal finko akatsak dituen OT hari baten haustura-energia aurreikusten da 40 µm baino gehiagoko akatsen sakonera duen OT hari batean trakzio-probak eginez, 5d irudian ikusten den moduan.Trakzio saiakuntzetan akatsak zituzten hamar ale erabili ziren eta hausturaren batez besteko energia 29,12 mJ/mm2-koa dela kalkulatu zen.
Gainazal-akats estandarizatua akatsaren sakoneraren eta balbula-malgukien alanbrearen diametroaren arteko erlazioa bezala definitzen da, automozioko balbula-malgukiak fabrikatzeko erabiltzen den OT hariaren gainazaleko akatsen geometria edozein dela ere.OT hari-akatsak orientazioaren, geometriaren eta luzeraren arabera sailka daitezke.Akatsen sakonera berdinarekin ere, malguki batean gainazaleko akats batean eragiten duen tentsio-maila akatsaren geometriaren eta orientazioaren arabera aldatzen da, beraz, akatsaren geometriak eta orientazioak nekearen erresistentzian eragina izan dezake.Beraz, malguki baten neke-bizitzan eragin handiena duten akatsen geometria eta orientazioa kontuan hartu behar dira gainazaleko akatsak kudeatzeko irizpide zorrotzak aplikatzeko.OT alanbrearen ale finaren egitura dela eta, bere neke-bizitza oso sentikorra da koskarekin.Beraz, akatsaren geometriaren eta orientazioaren arabera tentsio-kontzentrazio handiena erakusten duen akatsa hasierako akats gisa ezarri behar da elementu finituen analisia erabiliz.irudian.6. irudiak ikerketa honetan erabilitako 2300 MPa klaseko automobilgintzako balbula-malgukiak erakusten ditu.
OT alanbrearen gainazaleko akatsak barneko akatsetan eta kanpoko akatsetan banatzen dira udaberriaren ardatzaren arabera.Hotzeko ijezketan zehar makurdura dela eta, konpresio-esfortzuak eta trakzio-esfortzuak malgukiaren barrualdean eta kanpoaldean eragiten dute, hurrenez hurren.Haustura hotzean ijezketan egindako trakzio-esfortzuen ondorioz kanpotik agertzen diren gainazaleko akatsek eragin dezakete.
Praktikan, malgukia aldizkako konpresioa eta erlaxazioa jasaten ditu.Malgukiaren konpresioan, altzairuzko hariak bihurritu egiten dira, eta tentsioen kontzentrazioa dela eta, malgukiaren barruko ebakidura-esfortzua inguruko ebakidura-esfortzua baino handiagoa da7.Beraz, malgukiaren barruan gainazaleko akatsak badaude, malgukia hausteko probabilitatea handiena da.Horrela, malgukiaren kanpoko aldea (malgukia fabrikatzean hutsegitea espero den tokia) eta barruko aldea (esfortzua benetako aplikazioan tentsioa handiena den) gainazaleko akatsen kokapen gisa ezartzen dira.
OT lerroen gainazaleko akatsen geometria U forman, V forman, Y forman eta T forman banatzen da.Y motako eta T motako lehengaien gainazaleko akatsetan daude nagusiki, eta U motako eta V motako akatsak hotzeko ijezketa-prozesuan erremintak arduragabe manipulatzeagatik gertatzen dira.Lehengaien gainazaleko akatsen geometriari dagokionez, beroan ijezketan zehar deformazio plastiko ez-uniformetik eratorritako U formako akatsak V formako, Y formako eta T formako josturako akatsetan deformatzen dira pasabide anitzeko luzapenean8, 10.
Horrez gain, gainazaleko koskaren inklinazio handiak dituzten V, Y eta T formako akatsek tentsio-kontzentrazio handia jasango dute malgukiaren funtzionamenduan.Balbula-malgukiak hotzean ijezketan makurtzen dira eta funtzionamenduan bihurritzen dira.V-formako eta Y-formako akatsen tentsio-kontzentrazio handiagoak tentsio-kontzentrazio handiagoak dituzten elementu finituen analisia erabiliz alderatu dira, ABAQUS – elementu finituen analisirako software komertziala.Esfortzu-deformazio erlazioa 1. irudian eta 1. ekuazioan erakusten da. (1) Simulazio honek bi dimentsioko (2D) lau nodoko elementu angeluzuzena erabiltzen du, eta elementuaren alboko gutxieneko luzera 0,01 mm-koa da.Eredu analitikoari dagokionez, 2,5 mm-ko diametroa eta 7,5 mm-ko luzera duen hari baten 2D eredu bati 0,5 mm-ko sakonera eta 2°-ko malda duten V formako eta Y formako akatsak aplikatu ziren.
irudian.7a-k akats bakoitzaren muturrean makurtze-tentsioaren kontzentrazioa erakusten du, hari bakoitzaren bi muturretan 1500 Nmm-ko makurdura-momentua aplikatzen denean.Analisiaren emaitzek erakusten dute 1038,7 eta 1025,8 MPa-ko tentsio maximoak V formako eta Y itxurako akatsen goialdean gertatzen direla, hurrenez hurren.irudian.7b-k Torsioak eragindako akats bakoitzaren goialdean dagoen tentsio-kontzentrazioa erakusten du.Ezkerreko aldea mugatzen denean eta eskuineko aldean 1500 N∙mm-ko momentua aplikatzen denean, 1099 MPa-ko tentsio maximo bera gertatzen da V formako eta Y itxurako akatsen puntetan.Emaitza hauek erakusten dute V motako akatsek Y motako akatsek baino makurtze-esfortzu handiagoa erakusten dutela akatsaren sakonera eta malda berdina dutenean, baina bihurdura-esfortzu bera jasaten dutenean.Beraz, akatsaren sakonera eta malda berdina duten V formako eta Y formako gainazaleko akatsak V formakoekin normalizatu daitezke tentsio-kontzentrazioek eragindako tentsio maximo handiagoarekin.V motako akatsen tamaina erlazioa α = w/h gisa definitzen da V motako eta T motako akatsen sakonera (h) eta zabalera (w) erabiliz;horrela, T motako akats bat (α ≈ 0) ordez, geometria V motako akats baten egitura geometrikoaren arabera defini daiteke.Beraz, Y motako eta T motako akatsak V motako akatsen bidez normalizatu daitezke.Sakonera (h) eta luzera (l) erabiliz, luzera-erlazioa β = l/h bezala definitzen da.
811. Irudian ikusten den bezala, OT harien gainazaleko akatsen norabideak luzetarako, zeharkako eta zeiharkako noranzkoetan banatzen dira, 811. Irudian ikusten den moduan. Gainazaleko akatsen orientazioaren eragina malgukiaren indarraren analisia, elementu finituak. metodoa.
irudian.9a-k motorraren balbulen malgukiaren tentsioaren analisiaren eredua erakusten du.Analisi-baldintza gisa, malgukia 50,5 mm-ko altuera libretik 21,8 mm-ko altuera gogorrera konprimitu zen, malgukiaren barruan 1086 MPa-ko tentsio maximoa sortu zen, 9b. irudian ikusten den moduan.Benetako motorraren balbulen malgukien porrota nagusiki malgukiaren barruan gertatzen denez, barruko gainazaleko akatsen presentziak malgukiaren neke-bizitzan larriki eragingo duela espero da.Hori dela eta, luzetarako, zeharkako eta zeiharkako norabideetako gainazaleko akatsak motorraren balbulen malgukien barrualdean aplikatzen dira, azpimodelizazio teknikak erabiliz.2. taulan gainazaleko akatsen dimentsioak eta akatsaren noranzko bakoitzeko esfortzu maximoa malgukiaren konpresio maximoan agertzen dira.Esfortzurik handienak zeharkako noranzkoan ikusi ziren, eta tentsioen proportzioa luzetarako eta zeiharkako noranzkoarekiko zeharkako norabidean 0,934-0,996 dela kalkulatu zen.Esfortzu-erlazioa balio hori zeharkako tentsio maximoarekin zatituz besterik gabe zehaztu daiteke.Udaberriko tentsio maximoa gainazaleko akats bakoitzaren goialdean gertatzen da, 9s. irudian ikusten den bezala.Luzerako, zeharkako eta zeiharkako norabideetan ikusitako tentsio-balioak 2045, 2085 eta 2049 MPa dira, hurrenez hurren.Analisi horien emaitzek erakusten dute zeharkako gainazaleko akatsek eragin zuzenena dutela motorraren balbulen malgukien neke-bizitzan.
V formako akatsa, motorraren balbularen malgukiaren neke-bizitzan zuzenean eragiten duela uste dena, OT hariaren hasierako akats gisa aukeratu zen, eta zeharkako norabidea aukeratu zen akatsaren norabide gisa.Akats hori kanpoaldean ez ezik, non motorraren balbula malgukia hautsi zen fabrikazioan, barnealdean ere gertatzen da, non tentsio handiena funtzionamenduan zehar tentsio-kontzentrazioa dela eta gertatzen da.Akatsen sakonera maximoa 40 µm-ra ezartzen da, korronte zurrunbiloko akatsen detekzioaren bidez detekta daitekeena, eta gutxieneko sakonera 2,5 mm-ko hariaren diametroaren % 0,1ari dagokion sakoneran ezartzen da.Beraz, akatsaren sakonera 2,5 eta 40 µm bitartekoa da.0,1 ~ 1 eta 5 ~ 15 arteko luzera erlazioa duten akatsen sakonera, luzera eta zabalera erabili ziren aldagai gisa, eta malgukiaren neke-erresistentzian duten eragina ebaluatu zen.3. taulan erantzun-azalerazko metodologia erabiliz zehaztutako baldintza analitikoak zerrendatzen dira.
Automozio-motorren balbula-malgukiak OT alanbrearen hotz, tenplaketa, granailaketa eta bero ezarpenaren bidez fabrikatzen dira.Malgukien fabrikazioan gainazaleko akatsen aldaketak kontuan hartu behar dira OT harietako hasierako gainazaleko akatsek motorraren balbulen malgukien neke-bizitzan duten eragina ebaluatzeko.Hori dela eta, atal honetan, elementu finituen analisia erabiltzen da malguki bakoitzaren fabrikazioan zehar OT hariaren gainazaleko akatsen deformazioa aurreikusteko.
irudian.10. irudian hotzeko bihurketa prozesua erakusten da.Prozesu honetan zehar, OT haria alanbre-gidara elikatzen da elikadura-arrabolaren bidez.Hari-gidak alanbrea elikatzen eta eusten du konformazio-prozesuan tolestu ez dadin.Hari-gidatik pasatzen den alanbrea lehen eta bigarren hagak tolesten dute, nahi den barruko diametroa duen malguki espiral bat osatzeko.Malguki-pasa bira baten ondoren urratsak egiteko tresna mugituz sortzen da.
irudian.11a irudiak hotzeko ijezketan gainazaleko akatsen geometriaren aldaketa ebaluatzeko erabiltzen den elementu finituen eredua erakusten du.Harilaren eraketa, batez ere, harilkatzeko pinarekin osatzen da.Hariaren gainazaleko oxido-geruzak lubrifikatzaile gisa jokatzen duenez, elikadura-arrabolaren marruskadura-efektua arbuiagarria da.Hori dela eta, kalkulu-ereduan, elikadura-arrabola eta alanbre-gida zuhaixka gisa sinplifikatzen dira.OT alanbrearen eta konformazio tresnaren arteko marruskadura koefizientea 0,05ean ezarri zen.2D gorputz zurrunaren planoa eta finkapen-baldintzak lerroaren ezkerreko muturrean aplikatzen dira, X norabidean elikatzeko arrabolaren abiadura berean (0,6 m/s).irudian.11b-k kableei akats txikiak aplikatzeko erabiltzen den azpisimulazio-metodoa erakusten du.Gainazaleko akatsen tamaina kontuan hartzeko, azpieredua bi aldiz aplikatzen da 20 µm-ko edo gehiagoko sakonera duten gainazaleko akatsetan eta hiru aldiz 20 µm-tik beherako sakonera duten gainazaleko akatsetan.Azaleko akatsak urrats berdinekin osatutako eremuetan aplikatzen dira.Udaberriaren eredu orokorrean, alanbre zuzenaren luzera 100 mm-koa da.Lehenengo azpiereduari, aplikatu 3 mm-ko luzera duen 1 azpieredua eredu globalarekiko 75 mm-ko luzetarako posizioan.Simulazio honek hiru dimentsioko (3D) zortzi nodoko elementu hexagonal bat erabili zuen.Eredu globalean eta 1 azpiereduan, elementu bakoitzaren alboko gutxieneko luzera 0,5 eta 0,2 mm-koa da, hurrenez hurren.1 azpieredua aztertu ondoren, gainazaleko akatsak 2 azpiereduari aplikatzen zaizkio, eta 2 azpiereduaren luzera eta zabalera gainazaleko akatsaren luzera baino 3 aldiz handiagoa da, azpiereduaren muga-baldintzen eragina ezabatzeko. Gainera, luzeraren eta zabaleraren % 50 azpi-ereduaren sakonera gisa erabiltzen da.2. azpiereduan, elementu bakoitzaren alboko gutxieneko luzera 0,005 mm-koa da.Elementu finituen analisian gainazaleko akats batzuk aplikatu ziren 3. taulan erakusten den moduan.
irudian.12. bobina baten hotzean lan egin ondoren gainazaleko pitzaduretan tentsioaren banaketa erakusten du.Eredu orokorrak eta 1. azpiereduak 1076 eta 1079 MPa-ren ia tentsio berdinak erakusten ditu leku berean, eta horrek azpimodelizazio metodoaren zuzentasuna berresten du.Tokiko tentsio-kontzentrazioak azpiereduaren muga-ertzetan gertatzen dira.Dirudienez, azpiereduaren muga-baldintzei zor zaie.Tentsio-kontzentrazioa dela eta, aplikatutako gainazaleko akatsak dituen 2 azpi-ereduak 2449 MPa-ko tentsioa erakusten du akatsaren puntan hotzean ijezketan.3. taulan ikusten den bezala, erantzun-azalerazko metodoak identifikatutako gainazaleko akatsak malgukiaren barrualdean aplikatu ziren.Elementu finituen analisiaren emaitzek erakutsi zuten gainazaleko akatsen 13 kasuetako batek ere ez zuela huts egin.
Prozesu teknologiko guztietan harilkatzeko prozesuan, malguki barruko gainazaleko akatsen sakonera 0,1-2,62 µm handitu zen (13a. irud.), eta zabalera 1,8-35,79 µm (13b. irudia), luzera 0,72 µm handitu zen. –34,47 µm (13c. irudia).Zeharkako V formako akatsa zabaleraz ixten denez hotzeko ijezketa-prozesuan tolestuz, jatorrizko akatsa baino malda handiagoa duen V formako akats batean deformatzen da.
Fabrikazio-prozesuan OT alanbreen gainazaleko akatsen sakoneran, zabaleran eta luzeran deformazioa.
Aplikatu gainazaleko akatsak udaberriaren kanpoaldean eta iragar ezazu hotzeko ijezketan hausturaren probabilitatea Elementu Finituen Analisia erabiliz.Taulan jasotako baldintzetan.3, ez dago kanpoko gainazalean akatsak suntsitzeko probabilitaterik.Beste era batera esanda, 2,5 eta 40 µm arteko gainazaleko akatsen sakoneran ez da suntsipenik gertatu.
Gainazaleko akats kritikoak aurreikusteko, hotzeko ijezketan zehar kanpoko hausturak ikertu ziren akatsen sakonera 40 µm-tik 5 µm-ra handituz.irudian.14. irudiak hausturak erakusten ditu gainazaleko akatsetan zehar.Haustura sakonera (55 µm), zabalera (2 µm) eta luzera (733 µm) baldintzetan gertatzen da.Malgukitik kanpoko gainazaleko akats baten sakonera kritikoa 55 μm-koa izan zen.
Shoe peening prozesuak pitzadura-hazkundea kentzen du eta neke-bizitza areagotzen du, malgukiaren gainazaletik sakonera jakin batean konpresio-tentsio hondar bat sortuz;hala ere, tentsio-kontzentrazioa eragiten du malgukiaren gainazaleko zimurtasuna handituz, horrela malgukiaren neke-erresistentzia murrizten du.Hori dela eta, bigarren mailako granadura-teknologia erabiltzen da indar handiko malgukiak ekoizteko, granadurak eragindako gainazaleko zimurtasunaren handitzeak eragindako neke-bizitzaren murrizketa konpentsatzeko.Bi etapako granadurak gainazaleko zimurtasuna, konpresio-hondar-esfortzu maximoa eta gainazaleko konpresio-hondar-esfortzua hobetu ditzake, bigarren jaurtiketa lehen planoaren ondoren egiten delako12,13,14.
irudian.15. irudiak granailatze prozesuaren eredu analitiko bat erakusten du.Eredu elastiko-plastiko bat sortu zen eta bertan 25 bola bota ziren OT lineako tokiko tokira jaurtiketa egiteko.Granailaduraren analisi-ereduan, haize hotzean deformatutako OT hariaren gainazaleko akatsak erabili ziren hasierako akats gisa.Hotz ijezketa-prozesutik eratorritako hondar-tentsioak kentzea granailatze-prozesuaren aurretik tenplatuz.Tiro-esferaren propietate hauek erabili dira: dentsitatea (ρ): 7800 kg/m3, modulu elastikoa (E) – 210 GPa, Poisson-en erlazioa (υ): 0,3.Bolaren eta materialaren arteko marruskadura-koefizientea 0,1ean ezartzen da.0,6 eta 0,3 mm-ko diametroa duten planoak 30 m/s-ko abiadura berdinean jaurti ziren lehenengo eta bigarren forjaketa-pasaldietan.Granailatze-prozesuaren ondoren (13. irudian ageri diren beste fabrikazio prozesu batzuen artean), udaberriaren barruko gainazaleko akatsen sakonera, zabalera eta luzera -6,79 eta 0,28 µm, -4,24 eta 1,22 µm eta -2,59 eta 1,69 bitartekoak izan dira. µm, hurrenez hurren.Materialaren gainazaletik perpendikularki botatako proiektilaren deformazio plastikoaren ondorioz, akatsaren sakonera gutxitzen da, batez ere, akatsaren zabalera nabarmen murrizten da.Antza denez, akatsa itxi egin zen, granailatzeak eragindako deformazio plastikoaren ondorioz.
Beroa uzkurtzeko prozesuan, hotzaren uzkurduraren eta tenperatura baxuko errekuzimenduaren ondorioek aldi berean motorraren balbulen malgukian eragin dezakete.Ezarpen hotzak malgukiaren tentsio-maila maximizatzen du, giro-tenperaturan ahalik eta mailarik altuenera konprimituz.Kasu honetan, motorraren balbulen malgukia materialaren eten-indarraren gainetik kargatzen bada, motorraren balbulen malgukia plastikoki deformatu egiten da, etekin-indarra handituz.Deformazio plastikoaren ondoren, balbula malgukia malgutu egiten da, baina etekin-indarra handitzeak balbula malgukiaren elastikotasuna ematen du benetako funtzionamenduan.Tenperatura baxuko errezisteak tenperatura altuetan funtzionatzen duten balbula-malgukien beroari eta deformazio-erresistentzia hobetzen du2.
FE analisian granailatzean deformatutako gainazaleko akatsak eta X izpien difrakzioarekin (XRD) ekipoarekin neurtutako tentsio hondar-eremua 2. azpiereduari (8. irudia) aplikatu zitzaizkion bero-uzkurtzean akatsen aldaketa ondorioztatzeko.Malgukia tarte elastikoan funtzionatzeko diseinatu zen eta 50,5 mm-ko altuera libretik 21,8 mm-ko altuera sendora konprimitu zen eta ondoren analisi-baldintza gisa jatorrizko 50,5 mm-ko altuerara itzultzen utzi zen.Bero uzkurtzean, akatsaren geometria hutsalki aldatzen da.Antza denez, 800 MPa eta goragoko hondar konpresio-esfortzuak, granailadurak sortutakoa, gainazaleko akatsen deformazioa kentzen du.Bero-uzkurtu ondoren (13. irudia), gainazaleko akatsen sakonera, zabalera eta luzera -0,13 eta 0,08 µm, -0,75 eta 0 µm eta 0,01 eta 2,4 µm bitartekoak izan dira, hurrenez hurren.
irudian.16k sakonera (40 µm), zabalera (22 µm) eta luzera (600 µm) bereko U formako eta V itxurako akatsen deformazioak alderatzen ditu.U-formako eta V-formako akatsen zabaleraren aldaketa luzera-aldaketa baino handiagoa da, hotz-ijezketan eta granailatze-prozesuan zabaleraren norabidean ixteak eragiten duena.U itxurako akatsekin alderatuta, V formako akatsak nahiko sakonera handiagoan eta malda handiagoekin eratu ziren, V formako akatsak aplikatzerakoan ikuspegi kontserbadorea har daitekeela iradokitzen duena.
Atal honetan balbula-malgukien fabrikazio-prozesu bakoitzeko OT lineako hasierako akatsaren deformazioa aztertzen da.Hasierako OT alanbre-akatsa balbula-malgukiaren barrualdean aplikatzen da, non hutsegitea espero den malgukiaren funtzionamenduan zehar tentsio handien ondorioz.OT kableen zeharkako V formako gainazaleko akatsak sakonera eta luzera apur bat handitu ziren eta zabalera nabarmen txikitu zuten bihurridura hotzean makurtzeagatik.Zabaleraren noranzkoan ixtea granaduran gertatzen da, azken bero-ezarpenean deformazio gutxi edo batere nabarmenik gabe.Hotzeko ijezketa eta jaurtiketa prozesuan, zabaleraren norabidean deformazio handia dago deformazio plastikoaren ondorioz.Balbula malgukiaren barruko V formako akatsa T formako akats batean bihurtzen da hotzeko ijezketa prozesuan zabalera ixtearen ondorioz.