连杆裂解起裂及三维裂纹扩展分析

分析了连杆裂解加工力学原理及切口根部与裂纹尖端应力场,确定了断裂准则并对连杆裂解加工过程进行数值仿真,通过结构中单元失效模拟裂纹的产生与扩展,进而分析裂解槽根部节点应力应变状态、连杆起裂及裂纹扩展情况、连杆大头端和断裂面的塑性变形分布。结果表明:连杆在局部小塑性变形状态下断裂剖分,塑性应变集中分布在裂解槽根部及附近,最大值约为0.035;初始裂纹发生于连杆厚度中面裂解槽根部近表层处,起裂后裂纹平均扩展速度约为19.6m/s,主裂纹扩展遇螺栓孔一分为二,绕过螺栓孔后裂纹扩展速度降低;裂纹在连杆大头端外缘汇合,并易在此处形成挤压,发生爆口及台阶等缺陷,可通过改变连杆大头外缘轮廓形状减少或避免爆口及台阶等缺陷的产生。

脉冲激光加工连杆裂解槽数值仿真

建立了YAG脉冲激光加工裂解槽三维瞬态温度场有限元模型,并对热源加载形式、离焦量、材料热物理性能参数、单元生死等技术问题进行了分析。对激光在C70S6高碳微合金非调质钢上移动切割裂解槽进行了数值模拟,得到不同切割参数下槽深、槽宽及温度场,总结出光斑直径、激光功率、脉宽、加工速度等参数对裂解槽加工的影响规律。将数值分析结果与激光切槽试验进行了对比,对激光加工裂解槽工艺参数的选择提出了建议。

脉冲光纤激光加工36MnVS4连杆裂解槽的研究

为了获得新材料36 MnVS4连杆裂解槽的最优切割质量,采用光纤激光器对36 MnVS4连杆进行了裂解槽激光加工的工艺研究,分析了离焦量、峰值功率、脉冲宽度、切割速度和脉冲频率对裂解槽几何尺寸的影响,通过激光共聚焦显微镜测量对比,研究不同激光工艺参数下裂解槽几何尺寸的变化规律。结果表明:负离焦能加工出质量更好的裂解槽;峰值功率、脉冲宽度、脉冲频率和切割速度对槽深和张角的影响较大,对槽宽和曲率半径的影响较小,但在裂解槽深度为0.5~0.6 mm时,张角在10°~25°的较小范围内变化。

连杆裂解机床加载速度优化仿真

连杆裂解加载速度是影响裂解质量的重要参数之一,为了了解连杆裂解机床的加载速度特性、实现加载速度的优化,本文进行了虚拟样机仿真研究。首先,利用ADAMS/View和ADAMS/Hydraulics模块建立裂解机床机械和液压系统模型;其次在MATLAB/Simulink模块下建立控制系统模型,包括恒定输入控制系统和基于位移反馈信号的输入控制系统;最后,设置好仿真参数,完成动态仿真,根据仿真结果,分析了裂解加载速度特性。仿真结果表明:恒定输入控制时,裂解缸加载速度为118mm/s,既有利于裂解质量的控制,又不至于导致液压系统设计不合理;基于位移反馈信号时,椭圆输入控制曲线对于控制裂解油缸后程减速效果最为明显。对于实际液压油缸,可参照该曲线进行加载速度控制。

基于电火花线切割工艺的发动机连杆裂解槽加工技术综述

基于目前对电火花线切割工艺在发动机连杆裂解槽的加工应用方面的研究较少,基于连杆裂解槽加工要求以及目前国内外裂解槽加工研究成果的基础上,结合连杆材料分析电火花线切割工艺在连杆裂解槽加工上的应用现状,并指出该方面存在的不足。

46MnVS5连杆裂解槽在机器视觉的几何尺寸检测研究

在传统汽车连杆的裂解槽加工中,对于裂解槽几何尺寸只能靠肉眼观察,没有高效精准的检测方式。介绍了将机器视觉应用到连杆裂解槽加工过程中,用机器视觉代替人眼,把46MnVS5连杆胀断的裂解槽参数作为检测标准,实现对连杆裂解槽几何尺寸的实时检测,判断裂解槽是否满足胀断要求,提高加工效率。机器视觉检测系统主要包含CMOS相机、镜头、同轴光源、工业计算机以及可编程逻辑控制器(PLC)。该系统与激光切槽装备进行集成,连杆裂解槽加工完成后,通过可编程逻辑控制器控制转盘将连杆移至镜头下方,相机采集图片,对采集的图像进行预处理、模板匹配及深度处理,得到完整的裂解槽轮廓线,采用HALCON算子分别测量裂解槽的槽深h、张角α及曲率半径r。最后,采用HALCON算子和C#语言进行联合编程,创建人机交互界面,可以实现槽深在0.3~0.7 mm,张角在15°~35°,曲率半径在0.1~0.3 mm时的连杆裂解槽参数的实时检测。

发动机连杆裂解工艺分析

与传统加工工艺相比,发动机连杆裂解工艺的工艺路线短,同等技术水平下可节省设备投资及相应制造费用,因此近年来广泛应用于发动机连杆制造中。本文从连杆材料、工艺原理、参数、夹具等方面分析了连杆裂解工艺中影响加工质量的诸多因素,得出影响发动机连杆工艺质量的主要因素是连杆材料、裂解槽质量、裂解夹具的结论,供相关工艺人员参考。

发动机连杆裂解后大端孔变形量的影响因素分析

连杆裂解工艺作为一种连杆一体式特种加工技术,相比传统连杆盖与杆身分开加工工艺,具有更高的生产效率以及组装定位精度,正逐渐取代传统加工工艺。但在裂解过程中连杆大头端容易产生变形,一直是较难解决的问题。本文从材料元素含量、激光裂解设备的工艺参数等方面分析连杆大端孔变形的因素并给出相应的对策建议,对解决大端孔变形问题提供一定的理论及实践支持。

降低连杆裂解工艺废品率的探索和实践

介绍了连杆裂解技术在大批量生产应用中的一些经验,探究了连杆激光加工裂解工艺的一些技术细节,对解决连杆爆口、错位、变形、夹渣等问题给出了具体的方法和建议。

一种工位集成的连杆裂解设备的研制

针对国内汽车企业连杆裂解加工设备自动化程度低、工序较多的问题,在充分研究了裂解工艺后,研制了一套自动化连杆裂解设备。设备主要由连杆自动输送系统、连杆涨断除尘系统以及震动盘限位块自动上料系统组成。通过自动供给机构将连杆运输至机械手抓取位置,由机械手将连杆抓取至夹具,在连杆涨断区域依次完成连杆的预返松、返松、涨裂、除尘以及拧紧。以往数个工位需完成的加工集成到一个工位,减少了工件运输时间,提升了生产效率。通过变距机构的设计,设备能加工多种型号的连杆。连杆涨断除尘设备的研制,对连杆裂解自动化与柔性化生产设备的设计研究具有一定的指导意义。

应用免穿丝型电火花线切割机床加工汽车连杆裂解槽实验研究

为了研究免穿丝型电火花线切割机床加工连杆大头孔内表面双侧裂解槽的质量及效率问题,以新一代免穿丝型电火花线切割机床为实验设备,分别进行单工位加工实验与双工位加工实验,其中双工位加工实验分为不同型号和同型号连杆裂解槽双工位加工实验。实验证明:单工位加工时实验样品槽深H随运丝频率的增大呈现先减少后增大,槽宽W受脉冲周期影响显著;同型号双工位加工时实验样品裂解槽槽深H受电源电压影响显著,左工位实验样品裂解槽槽宽W在脉宽30~40μs变化明显,右工位实验样品槽宽W随电压上升而增大。大部分实验组均能在20 s内达到连杆裂解槽加工要求,具有良好的应用前景。

应用Nd∶YAG激光加工连杆初始裂解槽

为改善连杆裂解槽加工精度和质量,进而提高裂解连杆的成品率,通过试制两种连杆产品,确定了激光加工参数。采用Nd∶YAG固体激光器对两种类型的连杆进行了裂解槽激光加工试验,分析了采用不同切割参数加工的裂解槽质量,并对激光切割参数进行了优化。结果表明:激光峰值功率、离焦量、切割速度、脉冲频率、辅助气体压力、激光入射角等对裂解槽的加工质量均有很大的影响,其中激光峰值功率2.4kW,脉冲时间0.4ms时,切槽深度为0.453～0.457mm,当脉冲频率与切割速度比值约为3,在非正离焦量状态下,所加工的裂解槽对连杆的裂解非常有利,能够满足M0406连杆的裂解质量要求。

连杆准静态裂解数值模拟关键技术与启裂分析

对连杆准静态裂解进行了数值模拟分析,对裂纹区网格划分、接触与约束处理、无应力投影功能与自适应加载步长等关键技术进行了探讨;运用临界J积分和最大主应力准则作为连杆启裂的判据,分析了启裂时连杆应力场、塑性场及位移场,给出启裂点的分布状况。数值分析表明:连杆裂解的塑性区只存在于裂纹区裂尖附近,启裂点不唯一且沿连杆厚度方向散布在裂尖,但启裂率先发生在中部裂纹区的最大主应力峰值域,并向上下表面和外轮廓扩展。启裂点散布以及裂纹扩展路径不同极易造成裂纹交汇异常,并导致裂解过程中的爆口、断裂面台阶等裂解缺陷。

连杆背压裂解加工方法

通过数值模拟与实验相结合的方法对准静态加载条件下的连杆裂解过程进行分析,确定了C70S6连杆裂解的临界J积分值,并对背压裂解过程进行数值模拟分析,对背压力对于连杆裂解J积分、韧带区场变量及裂解力的影响进行探索。模拟结果表明:背压力使沿连杆裂纹槽长度方向的裂尖J积分梯度增大,使应力更快、更有效地集中在裂纹槽中部,有利于裂纹槽起裂和裂纹快速扩展,可减少因裂纹分叉、交汇异常等引起的裂解加工缺陷,但是背压力增加的同时也增大了胀断主动力和裂解力,建议背压力设定为胀断主动力的1/4。

双金属裂解连杆熔模铸造工艺优化

运用软件Pro CAST软件对主体材料为铸钢且裂解材料为铸铁的双金属连杆熔模铸造过程进行了优化模拟。结果表明,当浇注方式采用顶注式时在浇口杯、连杆主体、冒口处易产生缩松、缩孔缺陷,影响产品质量;改进铸造方案,浇注方式采用侧注式,缩松、缩孔缺陷仅在直浇道处产生。在实际生产中通过切割直浇道来去除缺陷部分而得到理想的双金属连杆。

轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用钢组织和性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析方法，研究了轧后冷却工艺对高强度汽车发动机裂解连杆用微合金非调质中碳钢的组织和性能的影响。结果表明，提高轧后冷却速度有利于钢中珠光体比例的增加，降低铁素体晶粒尺寸和减少珠光体片层间距；钢中的第二相沉淀析出相主要是弥散分布在铁素体基体中的（V，Ti）（C，N）复合相，粒度在30～170nm，随着轧后冷却速度的增加而减小；而其屈服强度随轧后冷却速度的增加而提高，在高的冷却速度下，其屈服强度达到770MPa，其中析出相对屈服强度的贡献达到174MPa。

裂解连杆接合面三维重构及其强度与刚度

为研究裂解连杆性能,将裂解连杆加工实验、三维曲面重构以及有限元模拟相结合。借助连杆大头断裂剖分实验获得真实断裂接合面,通过逆向工程进行断裂接合面重构,进而建立真实的裂解连杆三维几何模型,运用有限元模拟,对比传统平切口连杆,对裂解连杆进行危险工况下的强度和刚度研究。结果表明:裂解连杆与平切口连杆静强度基本相同;裂解连杆三维凹凸面具有承载能力,有效降低了螺栓承受的剪切应力,裂解连杆比平切口连杆具有更好的抗剪性能;裂解连杆断裂接合面的三维凹凸性可使连杆体与连杆盖紧密接触并相互锁定,减小二者之间的相对移动且裂解连杆最大应变、总体变形量均小于平切口连杆,裂解连杆刚度优于平切口连杆。

46MnVS5连杆脉冲激光切割裂解槽实验研究

分析总结了不同脉冲光纤激光加工参数(脉冲功率、脉冲频率、脉冲宽度和切割速度)对新型胀断连杆材料46MnVS5裂解槽几何尺寸的影响规律。结果显示:随着脉冲功率、脉冲频率和脉冲宽度的增大,裂解槽的深度和宽度都有不同程度的增加,其中脉冲功率对张角的影响较大,脉冲频率和脉冲宽度对张角的变化不明显;槽深和槽宽随着切槽速度的增加均减小,张角则在一定尺寸范围内变化。当加工出来的槽深在450~700μm、槽宽在150~200μm时,张角在15°~20°范围内变化,可满足加工要求。

裂解连杆用高碳微合金钢的开发

粉末锻造材料和高碳钢由于具有优异的裂解性能和较高的产品尺寸精度而被广泛应用于汽车发动机连杆的裂解制造技术中。采用"EAF-EBT-LF-CC-CR"工艺,开发了一种用于汽车发动机裂解连杆技术的高碳微合金钢。通过金相显微镜、SEM、TEM等研究了高碳微合金钢的组织、非金属夹杂物、沉淀析出相、力学性能及裂解表面特征。

胀断连杆体盖裂解剖分应力影响试验分析

针对连杆裂解质量差的问题,通过设计计算建立胀断连杆模型,运用ANSYS和MATLAB仿真软件,对胀断连杆体盖裂解剖分数据进行了综合分析,得出切口深度为0.45 mm,曲率半径r为0.3 mm,切口张角为50°,连杆裂解的第一主应力可达到最大值,加快起裂过程,缩短起裂时间,提高裂解质量。