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精密儀器

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軸類件出現(xiàn)變形,校直后如何減少探傷的工作量

1.報警參數(shù)AE值

校直結(jié)束后,過去用磁粉探傷方法檢測裂紋。為了提高可信度和生產(chǎn)效率,我們選用自動裝置應(yīng)用AE(ACOUSTICEMISSION)技術(shù),通過檢測伴隨材質(zhì)的變形、破損而釋放內(nèi)部應(yīng)力時發(fā)生的AE波,對有、無裂紋進(jìn)行判斷。

但是,針對具體的軸類件,要設(shè)定適宜的報警參數(shù)(AE值),該門檻設(shè)定過高,可能會導(dǎo)致已經(jīng)產(chǎn)生裂紋的產(chǎn)品蒙混過關(guān),流向客戶,隱患無窮。設(shè)置過低,會出現(xiàn)過多的無謂報警,后面要花大量功夫探傷、確認(rèn)。

2.局部結(jié)構(gòu)的影響

某些產(chǎn)品的復(fù)雜性還不限于AE值設(shè)置,由于零件內(nèi)應(yīng)力形成原因、形成節(jié)點(diǎn)的復(fù)雜性,必須與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來。

下面通過一空心軸齒輪(見圖1)的AE報警改進(jìn),說明其局部結(jié)構(gòu)對校直工藝和結(jié)果的影響。在軸柄段分布有4-φ3mm徑向油孔,其中3個(B、C、D)位于橫向凹槽內(nèi)(見圖2)。

圖1  產(chǎn)品外形A1E4E4562C95D43545B61519AB6F072D878735215_size27_w771_h369.jpeg

 

圖2  產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及校直示意A500A8A213879A047EF4286D5EEC6CAB689932B1B_size47_w1080_h431.jpeg


產(chǎn)品生產(chǎn)量增大后,存在AE報警率偏高問題,開始時為20%~25%,經(jīng)過探傷,并未發(fā)現(xiàn)裂紋,AE值修訂為100(初始)/580(額定)后仍然居高不下。我們對熱處理工藝做了相應(yīng)修正,包括提高淬火油溫和回火溫度,降低硬化層深度,報警率下降為12%。工藝改進(jìn)起到一定的、有限度的作用,報警率仍然偏高。

經(jīng)過對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析,梳理工藝流程,發(fā)現(xiàn)4個橫向(徑向)小孔中,位于凹槽內(nèi)的3個小孔孔口(B、C、D)未倒角。這些容易產(chǎn)生應(yīng)力集中,甚至裂紋萌生的位置,如果對孔口倒角處理,對于其校直的應(yīng)力場以及AE報警是否有影響?以及影響程度有多大?對此進(jìn)行了分析與驗證,后續(xù)產(chǎn)品全部增加了0.3×45°的孔口倒角。圖3、圖4是B、C、D三孔孔口未倒角和全部孔口倒角后校直時的有限元應(yīng)力分析。

圖3  B、C、D三孔孔口未倒角時應(yīng)力分布狀態(tài)A3A31771F9F700B9CA5EB81CA9E33AB47B1A08D8C_size47_w1025_h787.jpeg

 圖4  B、C、D三孔孔口增加0.3×45°倒角后應(yīng)力分布狀態(tài)A825C97A3188157303114B6BD0F34AB022E944657_size45_w1023_h791.jpeg

可見,增減孔口0.3×45°倒角后,各凹槽、小孔周邊的應(yīng)力分布狀態(tài)有一定程度的改善,與此同時,在材料爐號及熱處理工藝完全相同的情況下,產(chǎn)品報警率也大幅下降,如附表所示。

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3.結(jié)語

產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力以及變形、開裂等問題,從萌生到擴(kuò)張,從量變到質(zhì)變,貫穿產(chǎn)品整個生產(chǎn)過程,是一個多節(jié)點(diǎn)、多變量的系統(tǒng)工程。解決內(nèi)應(yīng)力疊加、應(yīng)力釋放導(dǎo)致變形甚至開裂的問題,往往要求將原材料、機(jī)加工和熱處理以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)起來。某些容易被忽略的細(xì)微結(jié)構(gòu),諸如溝槽、棱角乃至局部加工刀痕等等,也足以改變產(chǎn)品的應(yīng)力分布狀態(tài)和承載能力。


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