CN101519714A - 一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法 - Google Patents
一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101519714A CN101519714A CN200910127731A CN200910127731A CN101519714A CN 101519714 A CN101519714 A CN 101519714A CN 200910127731 A CN200910127731 A CN 200910127731A CN 200910127731 A CN200910127731 A CN 200910127731A CN 101519714 A CN101519714 A CN 101519714A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mechanical parts
- parts
- improved
- rigidity
- modulusin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法，该方法是在塑韧性高的表层材料内部适当部位嵌入弹性模量大于表层材料的内部材料。通过常规方法设计的一些机械零件，经校核强度富裕较多时，在其内部适当部位，根据对应强度富裕的量和高弹性模量材料具体受力时的强度，去掉原设计的部分材料，代之以高弹性模量材料填补，从而使零件刚度提高，受交变应力作用时变形减少，降低微观裂纹的产生和已有微观裂纹的扩展速率，最终提高构件或机器零件的抗疲劳性能。同时通过在构件或机器零件的内部嵌入弹性模量较大的内部材料，提高构件或机器零件的刚度，进而提高整个系统的刚性，降低变形引起的误差，最终提高机器的传动精度和工作精度。
Description
技术领域
本发明属于工程力学科学技术领域，具体涉及一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法。
背景技术
材料或元件在交变应力(随时间作周期性改变的应力)作用下，经过一段时期后，在内部缺陷或应力集中的部位，局部产生细微的裂纹，裂纹逐渐扩展以致在应力远小于屈服点或强度极限的情况下，突然发生脆性断裂，这种现象称为疲劳，例如频繁进料、出料的周期性间歇操作。刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度(或称刚性)常用单位变形所需的力或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类(即材料的弹性模量)。零件刚度不足，受交变应力作用时变形大，则导致微观裂纹的过早产生和已有微观裂纹的迅速扩展，而且，刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤为重要，如机床的主轴、导轨、丝杠等。刚度越好，机器的传动精度和工作精度越好。
目前，提高机器零件或结构件抗疲劳性能以下几种方法：1)选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺。2)提高零件的表面质量，如将处在应力较高区域的零件表面加工得较为光洁；对于工作在腐蚀性介质中的零件规定适当的表面保护等。3)尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹。尽管上述方法均能提高零件的抗疲劳性能，但是其效果还未达到最佳状态，难以进一步有效降低零件的疲劳破坏几率。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法，该方法通过在机器零件或结构件中嵌入弹性模量较大的另一种或几种材料，提高机器零件刚度，减少受力变形，进而避免机器零件或结构件外部表面迅速产生裂纹或已有裂纹的过早扩展，最终提高其抗疲劳性能，而且，通过提高零件的刚度，提高整个机械传动系统的刚性，降低受力变形引起的误差，最终提高机器的传动精度和工作精度。
实现上述发明目的的技术方案是：一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法，是在塑韧性高的表层材料内部嵌入弹性模量大于表层材料的内部材料。
通过常规方法设计的一些机械零件，经校核发现强度富裕较多时，在其内部适当部位，根据对应强度富裕的量和高弹性模量材料具体受力时的强度，去掉原设计的部分材料，代之以高弹性模量材料填补，从而使零件受交变应力作用时降低变形，减少微观裂纹的产生和已有微观裂纹的扩展速率，最终提高构件或机器零件的抗疲劳性能。
所述的外部材料是金属、合金、木材、高分子材料、复合材料或其他韧性较好的材料的一种；内部材料是硬质合金、陶瓷、复合材料或其他具有高弹性模量的材料中的一种或几种。
所述的内部材料位于内外表层材料内部所需要的任意位置。
所述的内部材料在轴向上可以是连续的或者不连续的。
所述的外部或内部材料的结构形状根据需要设计。
本发明提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法是：通过使用弹性模量较高的材料，减少机器零件或结构件受力变形，避免其外部表面产生裂纹或已有裂纹的过早扩展，最终提高整体机器零件或结构件的抗疲劳性能。同时通过提高构件或机器零件的刚度，进而提高整个系统的刚性，降低变形引起的误差，最终提高机器或构件的传动精度和工作精度。
附图说明
图1是本发明方法的第一种实施方式的结构图。
图2是本发明方法的第二种实施方式的结构图。
图3是本发明方法的第三种实施方式的结构图。
图4是本发明方法的第四种实施方式的结构图。
图5是本发明方法的第五种实施方式的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和发明人给出的试验例和具体实施例对本发明的方法做进一步的详细说明。
试验例1本发明的方法提高机器零件或结构件疲劳性能的检测试验
1、试验材料：
外层材料为正火后的20钢，芯部为硬质合金，含Co约10％。正火后的20钢布氏硬度：136HBS
试样dmin＝8.1mm，粗糙度：
2、设备：仿苏HY型(1955年生产)
3、试验方法：单点试验法
4、试验结果：
在布氏硬度：136HBS的情况下，疲劳极限σ＝330mpa，查表：20钢的抗拉强度约为410mpa，试验材料所得结果相当于410mpa的80％。
而一般根据碳钢的疲劳极限经验公式：σ-1≈0.43σB，20钢的疲劳极限应为σ＝410×0.43＝176.3mpa。说明这种提高机器零件或结构件疲劳强度的方法是有效的。
实施例1
第一种轴类零件的结构示意图，参见图1，图中1表示塑韧性较好的材料；2表示弹性模量大的材料。
实施例2
第二种轴类零件的结构示意图，参见图2，图中1表示塑韧性高的材料；2表示弹性模量较高且有较高塑韧性的材料；3表示弹性模量大的材料。
实施例3
第三种轴类零件的结构示意图，参见图3，图中1表示塑韧性高的材料；2表示弹性模量较高且有较高塑韧性的材料；3表示弹性模量大的材料。
实施例4
第四种轴类零件的结构示意图，参见图4，图中1表示塑韧性较好的材料；2表示弹性模量大的材料。
实施例5
第五种齿轮类零件的结构示意图，参见图5，图中1和3表示塑韧性较好的材料；2表示弹性模量大的材料。
Claims (4)
1.一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法，其特征在于：该方法是在塑韧性高的表层材料内部嵌入弹性模量大于表层材料的内部材料。
2.根据权利要求1所述的提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法，其特征在于：所述的表层材料是金属、合金、木材、高分子材料、复合材料或其他塑韧性较好的材料中的一种；所述的内部材料是硬质合金、陶瓷、复合材料或其他具有高弹性模量的材料中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的提高机器零件或结构件抗疲劳性能方法，其特征在于：所述的内部材料在轴向上是连续的。
4.根据权利要求1所述的提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法，其特征在于：所述的内部材料在轴向上是不连续的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910127731A CN101519714A (zh) | 2008-03-28 | 2009-03-17 | 一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200810017831 | 2008-03-28 | ||
| CN200810017831.4 | 2008-03-28 | ||
| CN200910127731A CN101519714A (zh) | 2008-03-28 | 2009-03-17 | 一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101519714A true CN101519714A (zh) | 2009-09-02 |
Family
ID=41080510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910127731A Pending CN101519714A (zh) | 2008-03-28 | 2009-03-17 | 一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101519714A (zh) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2761311Y (zh) * | 2004-11-07 | 2006-03-01 | 洛阳轴承集团有限公司 | 组合式滚子冲头 |
-
2009
- 2009-03-17 CN CN200910127731A patent/CN101519714A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2761311Y (zh) * | 2004-11-07 | 2006-03-01 | 洛阳轴承集团有限公司 | 组合式滚子冲头 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109255202B (zh) | 一种用于机械构件疲劳裂纹萌生寿命的预估方法 | |
| Kubit et al. | The impact of heat treatment and shot peening on the fatigue strength of 51CrV4 steel | |
| Zhang et al. | Analysis on fatigue property of microshot peened railway axle steel | |
| EP1938926B1 (en) | Method for determining initial burnishing parameters | |
| CN116539821B (zh) | 冲击活塞失效原因的判定方法 | |
| JP2010142899A (ja) | 応力改善処理方法 | |
| Liang et al. | Experimental analysis of residual stress and bending strength of gear tooth surface after shot peening treatment | |
| CN101519714A (zh) | 一种提高机器零件或结构件抗疲劳性能的方法 | |
| Hariom et al. | A review of fundamental shaft failure analysis | |
| CN108732032B (zh) | 稳态蠕变条件下含残余应力的蠕变孕育期预测方法 | |
| CN114673787A (zh) | 一种大尺寸液压破碎锤活塞及其制造方法 | |
| Schönbauer et al. | Influence of intrinsic and artificial defects on the VHCF properties of 17-4PH stainless steel | |
| Chaouadi et al. | Fracture toughness characterization of vessel forging with hydrogen flaked specimens | |
| Chen et al. | Fracture Analysis and Fatigue Strength Calculation of Anchor Bolt Used in Circulating Water Pump in Nuclear Power Plant | |
| Hamdoun et al. | Influence of the drilling on the fatigue behaviour of carbon epoxy laminates | |
| Holdsworth et al. | Effect of prior cyclic damage removal on high temperature low cycle fatigue endurance | |
| Ogawa et al. | Study on the Applicability of GTN Model on Fracture Evaluation for Plate Specimen With a Surface Crack Using a BWR Reactor Pressure Vessel Material | |
| CN109933822B (zh) | 塑性瞬态蠕变条件下考虑与载荷无关的拘束参量的蠕变孕育期预测方法 | |
| Greiner et al. | Fatigue strength of high‐strength steel linings with different types of grouting opening | |
| CN112487580B (zh) | 核电厂重要泵齿轮箱可运行状态评价方法 | |
| Bozca | Influence of core hardness on bending strength of tooth in cylindrical gears under quasistatic loading conditions | |
| Troshchenko et al. | Fatigue damage accumulation in aluminium and titanium alloys subjected to block program loading under conditions of stress concentration and fretting | |
| Knysh et al. | Increase of cyclic fatigue life of tee welded joints with surface cracks | |
| Wang et al. | Mechanism of effects of warm prestressing (WPS) on apparent toughness of notched steel specimens: Part I: Experimental | |
| Huang et al. | Tensile Behavior of T-Stub Subjected to Static and Dynamic Loads |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20090902 |