基于多体动力学的曲轴应力分析

利用有限元法对某发动机锻钢曲轴进行多体动力学计算,分析曲轴在发动机实际工作过程中的应力分布,确定曲轴断裂原因。分析结果表明:正常情况下曲轴的第八曲柄臂与曲柄销过渡圆角处应力最大,为350.0 MPa;当第二主轴承螺栓松动时,第二曲柄臂与曲柄销过渡圆角处应力最大,达977.4 MPa;第二主轴承螺栓脱落时,第二曲柄臂与曲柄销过渡圆角的最大应力达995.3 MPa。在主轴承螺栓松动或脱落的情况下,曲轴曲柄销圆角的最大应力远超曲轴材料的屈服强度,曲轴容易在此处产生裂纹并断裂。

微合金化元素对7005铝合金铸态组织与性能的影响

采用金相显微镜、SEM、EDS等试验方法研究了Al-10Ti中间合金、细晶铝锭、Sc-Zr以及Ti-Sc-Zr等细化方式细化的7005铝合金铸态组织和铸态力学性能。结果表明,由Al-10Ti中间合金细化的合金晶粒最大,平均晶粒直径约为330μm;由细晶铝锭细化的合金晶粒明显变小,平均直径在170μm左右,抗拉强度由Al-10Ti细化时的280MPa提高到了304MPa,伸长率由3.2%提高到4.2%。由Sc-Zr细化的合金的晶粒直径约为50μm,抗拉强度达到了330MPa,但伸长率只有2%;由Ti-Sc-Zr细化的合金的晶粒直径约为35μm,力学性能最好,抗拉强度达到338MPa,伸长率达到4.5%。

Al-Zn-Mg系合金研究现状

Al-Zn-Mg系合金具有高的强度、韧性,良好的焊接性能和工艺性能,是建筑、军用设施、航空航天器与地面车辆和装备的主要焊接结构材料。在查阅大量文献的基础上,指出了Al-Zn-Mg系合金中各元素对合金组织和性能的影响;介绍了国内外Al-Zn-Mg系合金的研究现状、存在的问题及发展趋势。

曲轴磁痕分析及其对疲劳强度的影响

通过荧光磁粉探伤、化学成分检测、微观金相观察、耐久疲劳试验等手段,检测分析了曲轴轴颈表面出现磁痕缺陷的表象和产生磁痕的原因。结果表明,探伤磁痕与曲轴材料有关,是探伤过程中硫化物夹杂在曲轴近表面的宏观表象,而非加工裂纹。疲劳试验证明,曲轴轴颈近表面硫化物夹杂导致的轴向探伤磁痕不影响曲轴的抗弯曲和抗扭转疲劳强度。

48MnV非调质钢曲轴断裂的原因分析

通过化学成分检测、低倍和显微组织观察、断口形貌分析及力学性能测试等手段,对48MnV非调质钢曲轴断裂的原因进行了分析。结果表明:曲轴的失效模式为典型的疲劳断裂,断裂源位于主轴颈与曲柄销之间的过渡圆角处,断裂主要原因是曲轴钢中夹杂物过多;裂纹源区条状硫化物较多,曲轴表面有类似锻造流线形状的疏松缺陷,易于产生疲劳裂纹;裂纹沿条状硫化物及带状组织扩展,最终导致疲劳断裂。

Zr、RE对含Ti 5182铝合金铸态组织及性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射等分析手段,研究Zr、富铈混合稀土(RE)对Ti含量为0.03%的5182铝合金铸态组织及性能的影响。研究发现Zr细化5182铝合金晶粒能力强于RE;而RE细化5182铝合金二次枝晶的能力强于Zr。0.20%的Zr和0.20%的RE复合细化的合金具有Zr及RE细化合金的某些优点,不仅硬度最高,同时晶粒最细。Ti联合RE可使5182铝合金中析出相的形态及分布发生改变,析出相的球化程度明显增加。Zr细化的合金中,出现含Al、Ti、Zr的规则块状析出相,起到异质形核作用;添加RE的合金中,出现含Al、Ti、RE的规则块状相。

直流磁控溅射在铝衬底上沉积(Ti_xAl_y)N薄膜及其性能研究

本文利用独立钛靶,在衬底6063铝合金表面镀覆了一层氮化物薄膜。借助于X射线衍射仪对薄膜的相组成进行分析,利用薄膜测厚仪和显微硬度计对薄膜的厚度和硬度进行测量,通过光学金相显微镜及场发射扫描电子显微镜,观察薄膜的微观组织及薄膜质量。通过观测发现,以独立钛靶在铝衬底表面可以生成(TixAly)N薄膜。薄膜可以强化合金的表面、增加合金的表面硬度。薄膜上的硬度压痕周围没有发现放射状的裂纹,表明薄膜与衬底结合良好。通过SEM观察发现薄膜有良好的颗粒均匀性、致密性和表面平整度。

3004铝锰合金铸态组织及性能研究

采用SEM,EDS,TEM等试验方法研究了3004铝锰合金的铸态组织及性能.结果表明:细晶铝锭用于熔炼3004铝锰合金时,其铸态综合力学性能与A l-5Ti-1B中间合金、Al-10Ti中间合金细化的试样差别不大.3004铝锰合金在未均匀化时,其析出相为粗大的骨骼状共晶组织;均匀化后析出相在一定程度上球化,且晶内析出细小弥散的析出相,同时粗大的M g2S i也溶于铝基体中,这均使均匀化后的合金塑性提高.3004铝锰合金中骨骼状析出相、块状析出相、条状或针状析出相含有较高的Fe,Mn,Si元素,析出相中没有M g的偏聚,镁在合金中分布均匀.

灰铸铁枝晶组织对机加工后石墨形态的影响

通过化学成份检测和微观检测分析等方法,对灰铸铁组织进行分析,研究了切削加工过程中石墨的变形规律。结果表明:灰铸铁组织中石墨的变形是因基体组织的变形引起的,有枝晶的灰铸铁基体组织中珠光体片间距比无枝晶的珠光体片间距大,较大的珠光体片间距在切削加工时易引起较大的基体组织变形,导致有枝晶的灰铸铁组织中剪切区石墨沿剪切面发生规律性变形。

锻钢曲轴曲柄臂过渡面裂纹的产生原因分析

通过宏观观察、金相检验和硬度测试等方法,对汽车发动机曲轴加工过程中产生的裂纹进行了原因分析。结果表明:曲轴轴颈至拐臂过渡平面上的细小裂纹,符合磨削裂纹的特征,属于典型的磨削裂纹。磨削裂纹的产生是由磨削热所致,主要与磨削加工工艺不合理有关,降低磨削热是消除磨削裂纹的关键。

材料与加工工艺对连杆衬套可靠性的影响

采用成分检测、组织观察、尺寸测量、受力分析及疲劳试验手段,对连杆衬套的材质、加工尺寸、装配工艺、衬套实际受力等进行了综合研究分析,确定衬套可靠性的影响因素。研究结果表明,CuSn8Ni无铅化青铜合金衬套的成分、组织和硬度能够满足发动机连杆衬套的实际使用要求。衬套内侧倒角大于外侧倒角,能使衬套外沿受力时不会出现底部悬空,保证在实际运行过程中衬套不会开裂,提高了衬套的可靠性。

家蚕(Bombyx mori)全基因组框架图

我们在此报告了家蚕(Bombyx mori)的基因组序列框架图,它覆盖了所有已知家蚕基因的90.9%。我们估计的基因数是18510,超过黑腹果蝇报道的13379个基因。我们将家蚕基因组与果蝇、蚊子、蜘蛛和蝴蝶等进行了比较分析,揭示了它们在基因组成上同时具有相似性和差异性。

发动机曲轴断裂分析

曲轴是汽车发动机的重要部件之一，发动机的全部功率都由曲轴输出。曲轴的工作环境相当恶劣，它在工作过程中承受着周期性变化的气体压力和活塞连杆组往复运动及旋转运动的惯性力作用。长期处于弯曲、扭转、振动以及拉压等循环应力状态下，曲轴容易产生弯曲和扭转变形，导致曲轴疲劳和产生裂纹，甚至断裂。

铝合金表面(Ti_xAl_y)N薄膜构成及耐磨、耐蚀性探讨

传统的阳极氧化技术可以提高铝合金的表面防护装饰性能。为了进一步扩大其应用范围,提高其使用寿命,通过磁控溅射技术,在6063铝合金的表面镀覆了一层(TixAly)N薄膜,利用薄膜测厚仪、显微硬度计、X射线衍射仪以及扫描电镜分别测量和分析了薄膜的厚度、硬度、相组成及表面形态。研究发现,6063铝合金表面镀覆(TixAly)N薄膜,可以明显提高6063铝合金的硬度。主要原因是(TixAly)N薄膜中几个强化相(TiN、AlN、Ti3AlN)硬度较高;与传统的阳极氧化膜相比,(TixAly)N薄膜与基体6063铝合金的结合性能更好,因而具有较高的致密性,有益于6063铝合金抗腐蚀和抗磨损性能提高。6063铝合金镀覆(TixAly)N薄膜后在装饰行业将有广泛的应用前景。

C70S6钢连杆疲劳试验过早开裂原因分析

通过化学成分分析、力学性能测试、宏观及微观检验对C70S6钢在疲劳试验中发生早期开裂的原因进行了分析。结果表明:裂纹源位于螺栓孔下端螺纹V型槽底部。切削丝锥加工的螺纹存在细小的刀痕,化学成分中硫、铬、钒含量超标,材料局部出现疏松,这些因素共同作用使得连杆在疲劳试验中过早开裂。因此,建议改善螺纹加工工艺和锻件锻造工艺。

超声波在淬硬层深度测量上的应用

表面感应淬火技术是目前轴类零件表面强化的常用手段之一，测量工件近表面淬硬层深度的传统方法有金相法和硬度法。对于中碳钢，金相法标准不一，硬度法则规定表面所要求的最低硬度的0．8倍处到表面的距离为有效硬化层深度，因此它是变化的。以上两种方法均需要大量破坏工件。超声波背散射法是近年来新兴的无损检测淬硬层深的方法。本文针对调质钢和非调质钢给出了超声波法的检测结果，以期能代替传统的检测方法。

球墨铸铁曲轴键槽断裂分析及结构改进

对扭转断裂的球墨铸铁曲轴前端进行理化检验,结果显示曲轴在材质上没有明显缺陷。发现键槽根部存在加工缺陷,修正后,没有解决失效问题。分析认为前端平键键槽处容易产生应力集中。将平键改为圆柱销,键槽改为圆柱形结构。对曲轴键槽分别进行FEA受力分析和模拟计算,发现同等情况下圆柱形结构应力分布更合理。键槽结构改善后,台架试验通过。

曲轴支撑刚度对主轴承螺栓载荷分布的影响

某发动机在正常工作过程中发生主轴承螺栓松动及断裂现象,有时甚至会导致曲轴断裂。运用GT-CRANK软件分析主轴承壁刚度对主轴承负荷的影响,确定曲轴在发动机实际工作过程中的应力分布情况,进而确定螺栓断裂原因。结果表明,各个主轴承壁刚度的差异影响各个主轴承负荷的大小及分配;当主轴承螺栓拧紧力矩不足且一致性较差时,第2主轴承螺栓因承受的载荷最大而最容易出现松动或断裂。

曲轴磨削工艺与残余应力关系

对曲轴磨削过程中影响曲轴表面残余应力变化的几个磨削参量进行研究,分析不同参数变化对曲轴圆角和侧台残余应力分布的影响规律.结果表明:磨削速度、磨削进给量和磨削余量对曲轴圆角残余应力影响较小,对侧台残余应力影响较大.侧台残余应力随磨削速度的增大而减小,随磨削进给量和磨削余量的增加而增大.侧台残余应力在深度方向呈先增大后减小的趋势,侧台残余应力为拉应力,在一定深度拉应力下转变为压应力.当磨削速度为100 m/s、进给量为0.45 mm/r且磨削余量为0.35 mm时,残余应力峰值最小,约为250 MPa;当磨削速度为90 m/s、进给量为0.90 mm/r且磨削余量为0.35 mm时,残余应力峰值为1 200 MPa.材料去除量与残余应力峰值呈正比关系,单位时间内材料去除量越大,残余拉应力越大.

汽车发动机曲轴扭转疲劳失效形式与原因分析

通过对典型曲轴扭转疲劳试验失效案例的分析,介绍了汽车发动机曲轴常见的扭转疲劳失效形式,分析了导致各种失效形式的原因。结果表明:曲轴的扭转疲劳失效的主要形式是连杆颈斜油孔失效,异常失效形式有曲柄臂失效和连杆颈下止点失效;异常失效原因涉及曲轴毛坯结构设计、原材料缺陷、机加工不良、受力过大等的多个环节;曲轴曲柄臂凹陷和凸起的标识、原材料夹杂、斜油孔内部加工刀痕和受载过大都会导致曲轴异常的扭转失效。最后结合失效原因提出了相应的预防措施。