CN112033590A - 一种连杆残余应力的测量及控制方法 - Google Patents

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张青锋
郝敬
孙现伟
王黎明
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    • G01L5/0047—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes measuring forces due to residual stresses
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    • C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本发明公开了一种连杆残余应力的测量及控制方法，选择同一批次的柴油机连杆，步骤如下：步骤一、确定残余应力的测量阶段：第一阶段：锻造工序后进行残余应力检测，测量锻造后连杆的残余应力；第二阶段：热处理调质工序后进行残余应力检测，测量调质后连杆的残余应力；第三阶段：对连杆大头孔粗车后进行残余应力检测，测量大头粗车后的残余应力；第四阶段：对喷丸工序后进行残余应力检测，测量喷丸后的残余应力；第五阶段：连杆、杆身分别完成单件加工后，进行残余应力检测；本连杆残余应力的测量及控制方法通过对连杆进行科学测量点选取，并对其残余应力增加处进行应力控制，提高连杆的抗疲劳能力和使用寿命。

Description

一种连杆残余应力的测量及控制方法
技术领域
本发明涉及连杆检测技术领域，具体为一种连杆残余应力的测量及控制方法。
背景技术
柴油机连杆是两头孔通过杆身连接的细长杆件，零件厚度较薄，整体刚性较差，加工过程中容易产生扭曲变形，加工应力释放不完全，零件精加工后的变形程度较大，工件的疲劳强度和加工表面的残余应力状态有着重要关系，加工表面的残余压应力能抑制工件疲劳破坏，延长疲劳寿命，残余拉应力则相反，会加速疲劳破坏的出现，因此，采取一定的措施消除或者大幅度减少连杆残余应力，使零件表面呈现稳定的应力状态。
现有的连杆残余应力检测比较简单，在连杆表面随机位置进行测量，使得测量结果不准确，影响残余应力的消除或者削弱判断，同时在控制残余应力时，通过常规的热处理方式，不能进行均匀的消除，造成连杆表面变形程度较大，同样降低连杆的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种连杆残余应力的测量及控制方法，可以对残余应力集中点进行选点检测，同时可以有效的对残余拉应力进行均匀消除或降低，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连杆残余应力的测量及控制方法，选择同一批次的柴油机连杆，步骤如下：
步骤一、确定残余应力的测量阶段：
第一阶段：锻造工序后进行残余应力检测，测量锻造后连杆的残余应力；
第二阶段：热处理调质工序后进行残余应力检测，测量调质后连杆的残余应力；
第三阶段：对连杆大头孔粗车后进行残余应力检测，测量大头粗车后的残余应力；
第四阶段：对喷丸工序后进行残余应力检测，测量喷丸后的残余应力；
第五阶段：连杆、杆身分别完成单件加工后，进行残余应力检测；
第六阶段：镗削连杆大、小头孔工序后进行应力检测；
步骤二、确定残余应力测量位置：根据连杆的形状尺寸，确定测量位置，在①-⑥位置处进行残余应力检测，①位置距离小孔位置L2＝1/5L(L为两孔中心点的直线长度)，②位置距离大孔位置L1＝1/3L，③和④分别为大孔端偏心点与竖直方向30°和120°夹角位置，⑤和⑥分别为大孔端偏心点与竖直方向75°和165°夹角位置，对于步骤一中的每个阶段进行六个位置的残余应力检测；
步骤三、检测数值分析：对分别对各个测量阶段的六个测量位置残余应力检测后，进行数值分析；
步骤四、残余应力控制方法：对于残余应力过高的测量阶段，除喷丸阶段外，其余阶段残余应力过高通过多用炉进行热处理控制，对多用炉进行均匀加热及加热速度控制，喷丸阶段通过悬挂式喷丸方式进行残余应力控制，喷丸时间为15～17S，喷丸强度为0.5～0.6mmA，喷丸覆盖率为1.25～1.50·t98％。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中测量位置处加工成光滑表面，然后进行电解抛光后再进行残余应力检测。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤二中在①和②位置处检测连杆长度方向的应力状态，④-⑥处检测切向应力状体。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤四中喷丸方式进行残余应力的控制，钢丸直径为0.8mm,硬度为58HRC。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本连杆残余应力的测量及控制方法可以科学的对连杆的残余应力集中点进行测量，同时有效的控制应力均匀的消除或降低，大大提高产品质量，通过选取六个应力测量点可以较大程度的反应连杆在经过各个阶段加工处理后的残余应力情况，具有代表性，通过多用炉控制加热时间以及温度，保证对残余应力进行均匀的消除，减小变形量，提高连杆的抗疲劳能力和使用寿命。
附图说明
图1为本发明测量点分布结构示意图；
图2为多用炉加热速度示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种连杆残余应力的测量及控制方法，选择同一批次的柴油机连杆，步骤如下：
步骤一、确定残余应力的测量阶段：
第一阶段：锻造工序后进行残余应力检测，测量锻造后连杆的残余应力；
第二阶段：热处理调质工序后进行残余应力检测，测量调质后连杆的残余应力；
第三阶段：对连杆大头孔粗车后进行残余应力检测，测量大头粗车后的残余应力；
第四阶段：对喷丸工序后进行残余应力检测，测量喷丸后的残余应力；
第五阶段：连杆、杆身分别完成单件加工后，进行残余应力检测；
第六阶段：镗削连杆大、小头孔工序后进行应力检测；
步骤二、确定残余应力测量位置：根据连杆的形状尺寸，确定测量位置，在①-⑥位置处进行残余应力检测，①位置距离小孔位置L2＝1/5L(L为两孔中心点的直线长度)，②位置距离大孔位置L1＝1/3L，③和④分别为大孔端偏心点与竖直方向30°和120°夹角位置，⑤和⑥分别为大孔端偏心点与竖直方向75°和165°夹角位置，对于步骤一中的每个阶段进行六个位置的残余应力检测，测量位置处加工成光滑表面，然后进行电解抛光后再进行残余应力检测，便于提高测量的精确度，①和②位置处检测连杆长度方向的应力状态，④-⑥处检测切向应力状体，根据连杆的形状选取合适的残余应力检测方向；
步骤三、检测数值分析：对分别对各个测量阶段的六个测量位置残余应力检测后，进行数值分析；
步骤四、残余应力控制方法：对于残余应力过高的测量阶段，除喷丸阶段外，其余阶段残余应力过高通过多用炉进行热处理控制，对多用炉进行均匀加热及加热速度控制，喷丸阶段通过悬挂式喷丸方式进行残余应力控制，喷丸时间为15～17S，喷丸强度为0.5～0.6mmA，喷丸覆盖率为1.25～1.50·t98％，钢丸直径为0.8mm,硬度为58HRC。
结论：通过对步骤一第一阶段连杆毛坯锻造后，杆身和大端残余应力趋于一致；连杆热处理调质后检测残余应力各部分增加比较明显；连杆粗车大端孔后，测量点3因进行了机加工，表面残余应力降低明显，杆身残余应力增加，大端残余应力增加较少；喷丸后，连杆杆身残余应力大幅增加；连杆粗车大头孔，连杆杆身与精镗大小孔后，连杆残余应力变化不明显。
从实测结果分析，着重对连杆热处理阶段后以及喷丸后进行残余应力控制，热处理阶段后采用多用炉进行残余应力降低；喷丸残余应力控制采用悬挂式喷丸方式，将连杆悬挂后正对喷丸口进行喷射钢丸。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种连杆残余应力的测量及控制方法，其特征在于：选择同一批次的柴油机连杆，步骤如下：
步骤一、确定残余应力的测量阶段：
第一阶段：锻造工序后进行残余应力检测，测量锻造后连杆的残余应力；
第二阶段：热处理调质工序后进行残余应力检测，测量调质后连杆的残余应力；
第三阶段：对连杆大头孔粗车后进行残余应力检测，测量大头粗车后的残余应力；
第四阶段：对喷丸工序后进行残余应力检测，测量喷丸后的残余应力；
第五阶段：连杆、杆身分别完成单件加工后，进行残余应力检测；
第六阶段：镗削连杆大、小头孔工序后进行应力检测；
步骤二、确定残余应力测量位置：根据连杆的形状尺寸，确定测量位置，在①-⑥位置处进行残余应力检测，①位置距离小孔位置L2＝1/5L(L为两孔中心点的直线长度)，②位置距离大孔位置L1＝1/3L，③和④分别为大孔端偏心点与竖直方向30°和120°夹角位置，⑤和⑥分别为大孔端偏心点与竖直方向75°和165°夹角位置，对于步骤一中的每个阶段进行六个位置的残余应力检测；
步骤三、检测数值分析：对分别对各个测量阶段的六个测量位置残余应力检测后，进行数值分析；
步骤四、残余应力控制方法：对于残余应力过高的测量阶段，除喷丸阶段外，其余阶段热处理中残余应力过高通过多用炉进行热处理控制，对多用炉进行均匀加热及加热速度控制，喷丸阶段通过悬挂式喷丸方式进行残余应力控制，喷丸时间为15～17S，喷丸强度为0.5～0.6mmA，喷丸覆盖率为1.25～1.50·t98％。
2.根据权利要求1所述的一种连杆残余应力的测量及控制方法，其特征在于：所述步骤二中测量位置处加工成光滑表面，然后进行电解抛光后再进行残余应力检测。
3.根据权利要求1所述的一种连杆残余应力的测量及控制方法，其特征在于：所述步骤二中在①和②位置处检测连杆长度方向的应力状态，④-⑥处检测切向应力状体。
4.根据权利要求1所述的一种连杆残余应力的测量及控制方法，其特征在于：所述步骤四中喷丸方式进行残余应力的控制，钢丸直径为0.8mm,硬度为58HRC。
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