• 機械制造中的抗疲勞 產品型號:工業“四基”
    工業“四基”
    1、關鍵基礎材料
    2、核心基礎零部件(元器件)
    3、先進基礎工藝
    4、產業技術基礎

產品介紹
相關產品

        關鍵基礎材料、核心基礎零部件(元器件)、先進基礎工藝和產業技術基礎等,簡稱工業“四基”。
        中國制造與世界一流產品給人的印象的主要區別在于相當一部分中國制造產品粗制濫造,使用壽命不夠長久。從機械加工方面來講,我們想要完成中國制造2025的目標,需要完成打造好核心基礎零部件、先進基礎工藝的成熟完善的歷史使命。
        在現代工業的各個領域中,大約有50%~90%的金屬材料結構強度破壞屬于疲勞破壞,疲勞破壞是指在遠低于材料強度極限甚至屈服極限的交變應力作用下,材料發生破壞的現象。

疲勞裂紋的擴展

       金屬材料無論是塑性材料還是脆性材料,疲勞斷裂的發生,沒有明顯的塑性變形和事故征兆。抗疲勞制造技術是指在不改變金屬零部件材料和尺寸的前提下,是在機械制造的過程中改變金屬零部件內部組織和應力分布狀態來來提高零部件使用壽命的制造技術。


一、疲勞壽命受很多因素的影響
       表面殘余應力、表面顯微組織、表面缺口效應、材料硬度、腐蝕環境等;一些對材料靜態情況下影響很小的因素在交變應力的作用下對工件的壽命卻起著非常顯著的影響,比如缺口效應。所謂抗疲勞制造技術,就是通過控制表面完整性和表面變質層來保證疲勞強度的新一代先進制造技術,抗疲勞制造能夠抑制疲勞強度應力集中敏感,可以使材料的性能發揮到極限,使關鍵構件達到長壽命。

        
二、表面完整性技術
       所謂表面完整性是指控制加工工藝方法造成的損傷或強化的表面狀態,他是制造加工過程中構件表面材料可能產生的各種改變機器對構件服役性能影響的總描述和控制。為了保證構件表面完整性,必須采用和發展抗疲勞制造。與現行的成形制造是很不相同的。成形制造中應力集中是不可避免的,應力集中(缺口效應)是疲勞研究中的關鍵問題。制造過程中的刀痕、劃傷現象會造成應力集中嚴重影響使用壽命。

      
三、提高金屬抗疲勞制造常用的思路與方法
   

1、提高加工精度降低表面粗糙度值,減少應力集中的影響;
2、在金屬結構的薄弱部位或者拉應力集中的部位,引入高值壓應力;
3、細化表面層顯微組織,細化晶粒;
4、提升材料的硬度和耐磨性,抑制在循環應力下工件產生的局部塑性變形;

抗疲勞制造的方法主要有物理、化學、機械加工的方法。
物理方法通過提高表面的硬度和耐磨性提升工件的疲勞壽命;表面淬火是典型的物理抗疲勞制造技術,表面淬火淬硬層中的馬氏體組織很細,硬度和強度比一般的整體淬火高,因而具有較好的抗粘著磨損與疲勞磨損的能力。

化學方法:化學方法是利用化學熱處理技術通過改變表面化學成分,并形成單相或多相的擴散層,大大提高材料表層的硬度,要包括滲碳、滲氮、碳氮共滲、磷化和陽極氧化等工藝

機械加工方法:機械方法的突出特點是利用冷變形技術,使金屬材料表面產生形變硬化層,并引入高的殘余壓應力,因而減少了疲勞應力作用下裂紋的形核并抑制裂紋的早期擴展,從而顯著提高機械零件的抗疲勞斷裂和抗應力腐蝕開裂的能力。主要工藝方法包括滾壓、擠壓、噴丸、干涉配合和拋光處理等,是抗疲勞制造的一種主要方法。

除了以上傳統的加工工藝,一種能量加工方式得到材料抗疲勞性能比傳統方法有顯著地提高,其發展應用前景極為廣闊。是將電能轉化為沖擊能和激活能的符合能量,通過超高頻振動的方式,對工件進行微觀塑性變形,不改變物質的狀態,強化后材料表面光潔度顯著提升,變形一也很小,同時處理后的表層內應力為壓應力,硬度和耐磨性有顯著提升,與機械加工方法不同的是,材料表面細化至納米級別,硬度的改變是由外到內過渡變化。對材料的疲勞性能有很大的提高,有較大的技術經濟效益。

四、抗疲勞制造技術的發展前景
抗疲勞制造技術是新一代先進制造技術,也是一種新的制造理念。抗疲勞制造技術覆蓋了構件的主要制造技術領域,所謂的抗疲勞制造的理念是說構件從設計到制造加工以及組合裝配的全過程中,無不遵從抗疲勞的制造理念,無不遵從無應力集中的抗疲勞概念,無不采用降低應力集中的抗疲勞設計方法和制造技術。

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