第40卷(2018)第6期工艺与材料
柴油机 Diesel Engine
曲轴喷丸工艺技术研究
葛平，董云庆，王维东，程世昌（七一一研究所，上海201108）
Vol.40(2018)No.6
摘要：介绍了喷丸强化的机理，包括应力强化和组织强化。指出：用ALMEN试片测试喷丸强度存在不合理性，提出可采用有限元方法，针对弹丸速度和弹丸直径这两个关键参数，对具体的材料和具体的受力状态确定喷丸的工艺参数；并分析了喷九工艺参数与残余应力场之间的关系。特别说明：在强化过程中由于组织强化，导致材料的屈服强度不断提高，在进行有限元残余应力计算时，应不断对屈服强度进行修正。
关键词：曲轴：喷丸强化：工艺参数：残余应力
中图分类号：TK426
文章编号：1001-4357(2018)06-0049-06
文献标识码：A
The Research on Shot Peening TechnologyforCrankshafts
Ge Ping,Dong Yunqing,Wang Weidong, Cheng Shichang(Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute,Shanghai 201108)
Abstract: The mechanism of shot penning is introduced , including stress and structure strengthening - It is pointed out that using the ALMEN strip to test the strength of shot peening is not reasonable , and FEM is proposed. Aiming at the two key parameters , the speed and diameter of the shots , the processing pa-rameters of shot peening could be determined according to the material and stress . Moreover, the rela-tions between shot peening parameters and residual stress are analyzed . It is also emphasized that because of the structure strengthening during the strengthening process , the yield strength of the material is in-creased, therefore , during the FEM calculation of residual stress , the yield strength should be revised constantly.
Key words: crankshaft; shot peening ; processing parameter; residual stress
0引言
曲轴是柴油机的关键零部件之一，在其运行过程中，过渡圆角处存在较大的应力集中和交变应力，对疲劳强度极为不利。同时，在曲轴的制造过程中，由于受轴径中频淬火和表面切削等影响，过渡圆角表面会存在残余拉应力，也不利于曲轴的疲劳强度，因此有必要对过渡圆角进行表面强化。目前比较常用的圆角强化技术有中频率火、滚压、喷丸等，其中喷丸技术对整轴的变形影响小，且操作简便快捷，因此在表面强化领域得到迅速发展。
过渡圆角表面疲劳与喷丸强化机理所谓疲劳就是在某点或者某些点承受扰动应
力，且在足够多的循环扰动作用之后形成裂纹和完全断裂的材料中，所发生的局部的、永久结构变化的发展过程。在文献「2］中，王仁智提出了表面疲劳极限和内部疲劳极限的概念，并用解析方法证明了表面疲劳极限低于内部疲劳极限。因此有必要对曲轴过渡圆角表面进行强化。
过渡圆角喷丸强化机理如下。
收稿日期：2018-04-08；修回日期：2018-08-23
作者简介：葛平（1960-），男，工程师，主要研究方向为柴油机制造工艺，weigeping@163.eom