汽车钢板弹簧喷丸强化处理研究

发布时间：2017-08-16 20:28

  本文关键词：汽车钢板弹簧喷丸强化处理研究

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【摘要】：随着当今交通运输业的不停生长壮大,作为重载卡车中重要的悬架组成钢板弹簧,对其的性能要求日益增高,急切要求钢板弹簧具有高强度和长寿命。其中通过喷丸强化能够较好的提升机械疲劳寿命,在弹簧制造业中广泛应用。本文研究的对象主要是变截面少片钢板弹簧及其试样,经过一系列的实验来找出钢板弹簧喷丸强化、热处理工艺以及工件微观组织和物理参数变化之间的关系,研究出影响钢板弹簧喷丸成效的主要规律及原因。一面在制定喷丸工艺及热处理工艺上提供合理的理论根本,另一面凭借种种物理参数及围观组织的改变来推断出线生产过程中强化喷丸的成效,为提升产品质量及产品研发方面提高强有力的支撑。喷丸是使用快速不间断的弹丸流撞击零部件表面,使零部件表面及次表面生成了一个塑性形变层,同时引入了一定的残余压应力,由此使零部件的表面状态发生改变并提升了其疲劳寿命。钢板弹簧经过前期热处理后表面状况会发生一定变化,主要体现在表面回火硬度不同,表面脱碳层深度不同,表面氧化皮厚度不同,这些都会影响钢板弹簧后期的强化喷丸效果,且喷丸介质如速度、硬度以及直径的不同,会对经过喷丸处理的钢板弹簧表面的粗糙度,残余压应力场深度以及喷丸覆盖率等因素有一定程度的影响。钢板弹簧在其工作面形成较深的残余压应力层,能成功阻止裂纹源的萌生和扩展,在很大程度上延长了钢板弹簧的疲劳寿命。本文研究钢板弹簧所用材料主要为以下三种:60Si2Mn(M)、50CrVA(V)、FAS3550(F)对钢板弹簧的喷丸强化进行研究分析。依据实验数据表明,经过强化喷丸处理后三种材料钢板弹簧的表面及次表面均形成了残余压应力层,在相同的疲劳载荷条件下,经过强化喷丸处理的钢板弹簧疲劳裂纹萌生的循环周次远远高于喷丸前的钢板弹簧,由此表明钢板弹簧经过强化喷丸处理后疲劳寿命会得到大幅度提升。通过一轮轮的试验研究,不断地调整喷丸工艺,逐步依次调整被引入残余压应力场的四个特征,使之满足优化残余压应力场的两个判据,从而获得优化的喷丸残余应力场。此时的残余应力场的四个参量,加上显微硬度、覆盖率、半高宽的指标,可作为我们判定喷丸强化效果的量化指标。最后钢板弹簧为了减少簧片接触疲劳并增大其疲劳寿命,钢板弹簧的后期制作需采用强化喷丸处理,从而提升钢板弹簧的表面残余应力场、表面粗糙度以及喷丸覆盖率,进而使钢板弹簧得到一个优良的疲劳性能。
【关键词】：汽车 钢板弹簧 疲劳寿命 喷丸 残余压应力
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.334.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 选题的意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-18
• 第2章 钢板弹簧的性能指标及喷丸强化处理18-34
• 2.1 钢板弹簧的材料性能18-19
• 2.1.1 钢板弹簧试样材料及特点18
• 2.1.2 钢板弹簧试样化学检验18-19
• 2.1.3 钢板弹簧试样尺寸及编号19
• 2.2 理化检验19-22
• 2.2.1 钢板弹簧试样热处理工艺19-21
• 2.2.2 硬度、金相检验21-22
• 2.3 喷丸介质检测实验22-26
• 2.3.1 外形检验23-24
• 2.3.2 硬度检验24
• 2.3.3 金相组织检验24-25
• 2.3.4 均匀度检验25
• 2.3.5 化学检验25-26
• 2.4 钢板弹簧的喷丸强化理论及工艺26-27
• 2.4.1 喷丸强化理论26
• 2.4.2 喷丸实验工艺26-27
• 2.5 喷丸强度的影响因素及喷丸强化后的效果27-32
• 2.5.1 喷丸强度的影响因素27-31
• 2.5.2 喷丸强化后的效果31-32
• 2.6 本章小结32-34
• 第3章 钢板弹簧喷丸强化处理工艺参数研究34-58
• 3.1 钢板弹簧试样台架试验及断口分析34-38
• 3.1.1 钢板弹簧台架试验及断口照片34-35
• 3.1.2 断口分析35-38
• 3.2 钢板弹簧试样残余应力试验及分析38-42
• 3.2.1 钢板弹簧试样残余应力测量位置及方法39
• 3.2.2 钢板弹簧试样残余应力测量结果39-42
• 3.3 钢板弹簧试样半高宽试验及分析42-44
• 3.4 钢板弹簧试样显微硬度试验及分析44-47
• 3.4.1 钢板弹簧测量显微硬度试样制备44-45
• 3.4.2 钢板弹簧试样显微硬度测量结果45-47
• 3.5 钢板弹簧试样微观分析47-50
• 3.5.1 钢板弹簧试样微观分析检测结果47-50
• 3.5.2 钢板弹簧试样微观分析小结50
• 3.6 钢板弹簧强化喷丸应力分析50-57
• 3.6.1 钢板弹簧喷丸后残余压应力及压应力场分析50-52
• 3.6.2 钢板弹簧预应力强化喷丸研究52-54
• 3.6.3 钢板弹簧过度喷丸研究54-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第4章 钢板弹簧喷丸强化效果58-66
• 4.1 参数定义58-59
• 4.2 钢板弹簧喷丸强化工艺制定59-60
• 4.3 钢板弹簧样品制备60-61
• 4.4 钢板弹簧三点弯曲试验规范61
• 4.5 钢板弹簧显微硬度样品制作、测量及判断61-62
• 4.5.1 显微硬度样品制作61
• 4.5.2 显微硬度测试61-62
• 4.5.3 显微硬度判定62
• 4.6 钢板弹簧半高宽测试62
• 4.7 钢板弹簧剥层腐蚀规范62-63
• 4.8 钢板弹簧残余应力场的测量63
• 4.9 钢板弹簧内部疲劳极限理论及优化残余压应力场判据63-65
• 4.9.1 内部疲劳极限理论63-64
• 4.9.2 优化残余压应力场判据64-65
• 4.10 本章小结65-66
• 第5章 全文总结66-70
• 参考文献70-74
• 作者简介74-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：685396