310 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब रासायनिक घटक, ऑटोमोटिव्ह इंजिनमधील व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सच्या थकवा जीवनावर तेल-कठोर स्टील वायरमधील पृष्ठभागाच्या दोषांचा प्रभाव

Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद.तुम्ही मर्यादित CSS समर्थनासह ब्राउझर आवृत्ती वापरत आहात.सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये सुसंगतता मोड अक्षम करा).याव्यतिरिक्त, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही शैली आणि JavaScript शिवाय साइट दर्शवतो.
प्रति स्लाइड तीन लेख दर्शवणारे स्लाइडर.स्लाइड्समधून जाण्यासाठी मागील आणि पुढील बटणे वापरा किंवा प्रत्येक स्लाइडमधून जाण्यासाठी शेवटी स्लाइड कंट्रोलर बटणे वापरा.

स्टेनलेस स्टील 310 गुंडाळलेल्या नळ्या/कॉइल केलेले टयूबिंगरासायनिक रचनाआणि रचना

खालील सारणी ग्रेड 310S स्टेनलेस स्टीलची रासायनिक रचना दर्शवते.

10*1mm 9.25*1.24 mm 310 स्टेनलेस स्टील केशिका कॉइल केलेले ट्यूब सप्लायर

भौतिक गुणधर्म

ग्रेड 310S स्टेनलेस स्टीलचे भौतिक गुणधर्म खालील तक्त्यामध्ये प्रदर्शित केले आहेत.

यांत्रिक गुणधर्म

खालील तक्त्यामध्ये ग्रेड 310S स्टेनलेस स्टीलच्या यांत्रिक गुणधर्मांची रूपरेषा दिली आहे.

थर्मल गुणधर्म

ग्रेड 310S स्टेनलेस स्टीलचे थर्मल गुणधर्म खालील तक्त्यामध्ये दिले आहेत.

इतर पदनाम

ग्रेड 310S स्टेनलेस स्टीलच्या समतुल्य इतर पदनाम खालील तक्त्यामध्ये सूचीबद्ध आहेत.

या अभ्यासाचा उद्देश 2.5 मिमी व्यासाच्या गंभीर दोष खोलीसह 2300 MPa ग्रेडच्या (OT वायर) तेल-कठोर वायरवर सूक्ष्म दोष लागू करताना ऑटोमोबाईल इंजिनच्या व्हॉल्व्ह स्प्रिंगच्या थकवा जीवनाचे मूल्यमापन करणे हा आहे.प्रथम, व्हॉल्व्ह स्प्रिंगच्या निर्मिती दरम्यान ओटी वायरच्या पृष्ठभागावरील दोषांचे विकृतीकरण सब्सिम्युलेशन पद्धती वापरून मर्यादित घटक विश्लेषणाद्वारे प्राप्त केले गेले आणि तयार स्प्रिंगचा अवशिष्ट ताण मोजला गेला आणि स्प्रिंग स्ट्रेस विश्लेषण मॉडेलवर लागू केला गेला.दुसरे, वाल्व स्प्रिंगच्या ताकदीचे विश्लेषण करा, अवशिष्ट ताण तपासा आणि पृष्ठभागाच्या अपूर्णतेसह लागू केलेल्या तणावाच्या पातळीची तुलना करा.तिसरे, वायर ओटीच्या रोटेशन दरम्यान फ्लेक्सरल थकवा चाचणीतून प्राप्त झालेल्या SN वक्रांवर स्प्रिंग ताकद विश्लेषणातून प्राप्त झालेल्या पृष्ठभागावरील दोषांवर ताण लागू करून स्प्रिंगच्या थकवा जीवनावरील सूक्ष्म दोषांच्या प्रभावाचे मूल्यांकन केले गेले.40 µm ची दोष खोली हे थकवा जीवनाशी तडजोड न करता पृष्ठभागावरील दोषांचे व्यवस्थापन करण्यासाठी सध्याचे मानक आहे.
वाहनांची इंधन कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी ऑटोमोटिव्ह उद्योगाला हलक्या वजनाच्या ऑटोमोटिव्ह घटकांची जोरदार मागणी आहे.अशा प्रकारे, अलिकडच्या वर्षांत प्रगत उच्च शक्ती स्टील (AHSS) चा वापर वाढत आहे.ऑटोमोटिव्ह इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्समध्ये प्रामुख्याने उष्णता-प्रतिरोधक, पोशाख-प्रतिरोधक आणि नॉन-सॅगिंग ऑइल-टर्डन स्टील वायर्स (OT वायर्स) असतात.
त्यांच्या उच्च तन्य शक्तीमुळे (1900-2100 MPa), सध्या वापरल्या जाणार्‍या OT वायर्समुळे इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सचा आकार आणि वस्तुमान कमी करणे, आसपासच्या भागांशी घर्षण कमी करून इंधन कार्यक्षमता सुधारणे शक्य होते.या फायद्यांमुळे, हाय-व्होल्टेज वायर रॉडचा वापर झपाट्याने वाढत आहे आणि 2300MPa वर्गाचा अल्ट्रा-हाय-स्ट्रेंथ वायर रॉड एकामागून एक दिसतो.ऑटोमोटिव्ह इंजिनमधील व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सना दीर्घ सेवा जीवन आवश्यक असते कारण ते उच्च चक्रीय भाराखाली कार्य करतात.ही आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी, उत्पादक सामान्यत: 5.5×107 चक्रांपेक्षा जास्त थकवा जीवनाचा विचार करतात जेव्हा वाल्व स्प्रिंग्स डिझाइन करतात आणि थकवा जीवन सुधारण्यासाठी शॉट पेनिंग आणि उष्णता संकुचित प्रक्रियेद्वारे वाल्व स्प्रिंगच्या पृष्ठभागावर अवशिष्ट ताण लागू करतात.
सामान्य ऑपरेटिंग परिस्थितीत वाहनांमधील हेलिकल स्प्रिंग्सच्या थकवा जीवनावर बरेच अभ्यास केले गेले आहेत.Gzal et al.स्टॅटिक लोड अंतर्गत लहान हेलिक्स कोन असलेल्या लंबवर्तुळाकार हेलिकल स्प्रिंग्सचे विश्लेषणात्मक, प्रायोगिक आणि मर्यादित घटक (FE) विश्लेषणे सादर केली जातात.हा अभ्यास कमाल शिअर स्ट्रेस विरुद्ध आस्पेक्ट रेशियो आणि कडकपणा इंडेक्सच्या स्थानासाठी एक स्पष्ट आणि सोपी अभिव्यक्ती प्रदान करतो आणि जास्तीत जास्त शिअर स्ट्रेसमध्ये विश्लेषणात्मक अंतर्दृष्टी देखील प्रदान करतो, व्यावहारिक डिझाईन्समधील एक महत्त्वपूर्ण पॅरामीटर.पास्टरसिक आणि इतर.ऑपरेशनमध्ये अयशस्वी झाल्यानंतर खाजगी कारमधून काढलेल्या हेलिकल स्प्रिंगच्या नाश आणि थकवाच्या विश्लेषणाचे परिणाम वर्णन केले आहेत.प्रायोगिक पद्धतींचा वापर करून, तुटलेल्या स्प्रिंगची तपासणी केली गेली आणि परिणाम सूचित करतात की हे गंज थकवा अपयशाचे उदाहरण आहे.छिद्र, इ. ऑटोमोटिव्ह हेलिकल स्प्रिंग्सच्या थकवा जीवनाचे मूल्यमापन करण्यासाठी अनेक रेखीय प्रतिगमन स्प्रिंग लाइफ मॉडेल विकसित केले गेले आहेत.पुत्र आणि इतर.रस्त्याच्या पृष्ठभागाच्या असमानतेमुळे, कारच्या हेलिकल स्प्रिंगचे सेवा जीवन निर्धारित केले जाते.तथापि, उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान उद्भवणारे पृष्ठभाग दोष ऑटोमोटिव्ह कॉइल स्प्रिंग्सच्या जीवनावर कसा परिणाम करतात यावर थोडे संशोधन केले गेले आहे.
उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान पृष्ठभागावरील दोषांमुळे वाल्व स्प्रिंग्समध्ये स्थानिक ताण एकाग्रता होऊ शकते, ज्यामुळे त्यांचे थकवा जीवन लक्षणीयरीत्या कमी होते.वाल्व्ह स्प्रिंग्सच्या पृष्ठभागावरील दोष विविध कारणांमुळे उद्भवतात, जसे की वापरलेल्या कच्च्या मालाच्या पृष्ठभागावरील दोष, साधनांमधील दोष, कोल्ड रोलिंगच्या वेळी खडबडीत हाताळणी7.हॉट रोलिंग आणि मल्टी-पास ड्रॉइंगमुळे कच्च्या मालाच्या पृष्ठभागावरील दोष व्ही-आकाराचे असतात, तर फॉर्मिंग टूल आणि निष्काळजी हाताळणीमुळे उद्भवणारे दोष सौम्य उतारांसह U-आकाराचे असतात8,9,10,11.व्ही-आकाराच्या दोषांमुळे U-आकाराच्या दोषांपेक्षा जास्त ताण सांद्रता निर्माण होते, म्हणून कठोर दोष व्यवस्थापन निकष सहसा प्रारंभिक सामग्रीवर लागू केले जातात.
ओटी वायर्ससाठी वर्तमान पृष्ठभाग दोष व्यवस्थापन मानकांमध्ये ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561, आणि KS D 3580 यांचा समावेश आहे. DIN EN 10270-2 हे निर्दिष्ट करते की वायरच्या पृष्ठभागावरील दोषाची खोली 0-5 मीटर आहे. 10 मिमी वायर व्यासाच्या 0.5-1% पेक्षा कमी आहे.याशिवाय, JIS G 3561 आणि KS D 3580 साठी 0.5-8 मिमी व्यासासह वायर रॉडमधील पृष्ठभागावरील दोषांची खोली वायर व्यासाच्या 0.5% पेक्षा कमी असणे आवश्यक आहे.ASTM A877/A877M-10 मध्ये, निर्माता आणि खरेदीदार यांनी पृष्ठभागाच्या दोषांच्या परवानगीयोग्य खोलीवर सहमत असणे आवश्यक आहे.वायरच्या पृष्ठभागावरील दोषाची खोली मोजण्यासाठी, वायर सहसा हायड्रोक्लोरिक ऍसिडने कोरली जाते आणि नंतर दोषाची खोली मायक्रोमीटरने मोजली जाते.तथापि, ही पद्धत केवळ विशिष्ट क्षेत्रांमधील दोष मोजू शकते आणि अंतिम उत्पादनाच्या संपूर्ण पृष्ठभागावर नाही.म्हणून, उत्पादक सतत उत्पादित वायरमधील पृष्ठभागावरील दोष मोजण्यासाठी वायर ड्रॉइंग प्रक्रियेदरम्यान एडी करंट चाचणी वापरतात;या चाचण्या 40 µm पर्यंत पृष्ठभागावरील दोषांची खोली मोजू शकतात.विकासाधीन 2300MPa ग्रेड स्टील वायरमध्ये सध्याच्या 1900-2200MPa ग्रेड स्टील वायरपेक्षा जास्त तन्य शक्ती आणि कमी वाढ आहे, त्यामुळे व्हॉल्व्ह स्प्रिंग थकवा जीवन पृष्ठभागाच्या दोषांसाठी अतिशय संवेदनशील मानले जाते.म्हणून, स्टील वायर ग्रेड 1900-2200 MPa ते स्टील वायर ग्रेड 2300 MPa साठी पृष्ठभागाच्या दोषांची खोली नियंत्रित करण्यासाठी विद्यमान मानके लागू करण्याच्या सुरक्षिततेची तपासणी करणे आवश्यक आहे.
या अभ्यासाचा उद्देश ऑटोमोटिव्ह इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंगच्या थकवा आयुष्याचे मूल्यांकन करणे हा आहे जेव्हा एडी करंट चाचणी (म्हणजे 40 µm) 2300 MPa ग्रेड ओटी वायर (व्यास: 2.5 मिमी) वर लागू केली जाते तेव्हा किमान दोष खोली मोजली जाते: गंभीर दोष खोलीया अभ्यासाचे योगदान आणि कार्यपद्धती खालीलप्रमाणे आहे.
ओटी वायरमधील प्रारंभिक दोष म्हणून, व्ही-आकाराचा दोष वापरला गेला, जो वायरच्या अक्षाच्या सापेक्ष आडवा दिशेने, थकवा जीवनावर गंभीरपणे परिणाम करतो.पृष्ठभागाच्या दोषाची खोली (h), रुंदी (w), आणि लांबी (l) यांचा परिणाम पाहण्यासाठी परिमाण (α) आणि लांबी (β) यांचे गुणोत्तर विचारात घ्या.पृष्ठभागावरील दोष वसंत ऋतूच्या आत उद्भवतात, जेथे प्रथम अपयश येते.
कोल्ड वाइंडिंग दरम्यान ओटी वायरमधील प्रारंभिक दोषांच्या विकृतीचा अंदाज लावण्यासाठी, एक उप-सिम्युलेशन दृष्टीकोन वापरला गेला, ज्याने विश्लेषण वेळ आणि पृष्ठभागाच्या दोषांचा आकार विचारात घेतला, कारण ओटी वायरच्या तुलनेत दोष खूपच लहान आहेत.जागतिक मॉडेल.
दोन-स्टेज शॉट पीनिंगनंतर वसंत ऋतूतील अवशिष्ट संकुचित ताण मर्यादित घटक पद्धतीद्वारे मोजले गेले, विश्लेषणात्मक मॉडेलची पुष्टी करण्यासाठी शॉट पेनिंगनंतरच्या मोजमापांशी परिणामांची तुलना केली गेली.याव्यतिरिक्त, सर्व उत्पादन प्रक्रियेतील वाल्व स्प्रिंग्समधील अवशिष्ट ताण मोजले गेले आणि स्प्रिंग ताकद विश्लेषणासाठी लागू केले गेले.
स्प्रिंगच्या ताकदीचे विश्लेषण करून, कोल्ड रोलिंग दरम्यान दोषाचे विकृत रूप आणि तयार वसंत ऋतुमध्ये अवशिष्ट संकुचित ताण लक्षात घेऊन पृष्ठभागाच्या दोषांमधील ताणांचा अंदाज लावला जातो.
व्हॉल्व्ह स्प्रिंग सारख्या सामग्रीपासून बनवलेल्या ओटी वायरचा वापर करून रोटेशनल बेंडिंग थकवा चाचणी केली गेली.फॅब्रिकेटेड व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सचे अवशिष्ट ताण आणि पृष्ठभागाच्या खडबडीत वैशिष्ट्यांचा OT लाईन्सशी संबंध जोडण्यासाठी, दोन-स्टेज शॉट पीनिंग आणि टॉर्शन प्रीट्रीटमेंट प्रक्रिया म्हणून लागू केल्यानंतर वाकलेल्या थकवा चाचण्या फिरवून SN वक्र प्राप्त केले गेले.
स्प्रिंग स्ट्रेंथ विश्लेषणाचे परिणाम गुडमन समीकरण आणि एसएन वक्र वर वाल्व्ह स्प्रिंग थकवा जीवनाचा अंदाज लावण्यासाठी लागू केले जातात आणि थकवा जीवनावरील पृष्ठभागाच्या दोष खोलीच्या प्रभावाचे देखील मूल्यांकन केले जाते.
या अभ्यासात, ऑटोमोटिव्ह इंजिन वाल्व्ह स्प्रिंगच्या थकवा जीवनाचे मूल्यांकन करण्यासाठी 2.5 मिमी व्यासासह 2300 MPa OT ग्रेड वायर वापरण्यात आली.प्रथम, त्याचे डक्टाइल फ्रॅक्चर मॉडेल मिळविण्यासाठी वायरची तन्य चाचणी घेण्यात आली.
ओटी वायरचे यांत्रिक गुणधर्म कोल्ड वळण प्रक्रिया आणि स्प्रिंग स्ट्रेंथच्या मर्यादित घटकांच्या विश्लेषणापूर्वी तन्य चाचण्यांमधून प्राप्त केले गेले.अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, 0.001 s-1 च्या स्ट्रेन दराने तन्य चाचण्यांच्या निकालांचा वापर करून सामग्रीचा ताण-ताण वक्र निर्धारित केला गेला.1. SWONB-V वायरचा वापर केला जातो, आणि त्याची उत्पन्न शक्ती, तन्य शक्ती, लवचिक मॉड्यूलस आणि पॉसन्सचे प्रमाण अनुक्रमे 2001.2MPa, 2316MPa, 206GPa आणि 0.3 आहे.प्रवाहाच्या ताणावरील ताणाचे अवलंबित्व खालीलप्रमाणे प्राप्त होते:
तांदूळ.2 डक्टाइल फ्रॅक्चर प्रक्रिया स्पष्ट करते.विकृती दरम्यान सामग्री इलास्टोप्लास्टिक विकृतीतून जाते आणि जेव्हा सामग्रीमधील ताण त्याच्या तन्य शक्तीपर्यंत पोहोचतो तेव्हा सामग्री अरुंद होते.त्यानंतर, सामग्रीमध्ये व्हॉईड्सची निर्मिती, वाढ आणि सहवास यामुळे सामग्रीचा नाश होतो.
डक्टाइल फ्रॅक्चर मॉडेल तणाव-सुधारित गंभीर विकृती मॉडेल वापरते जे तणावाचा प्रभाव विचारात घेते आणि पोस्ट-नेकिंग फ्रॅक्चर नुकसान संचय पद्धत वापरते.येथे, नुकसान आरंभ हा ताण, तणाव त्रिअक्षीयता आणि ताण दर यांचे कार्य म्हणून व्यक्त केला जातो.ताण त्रिअक्षीयतेची व्याख्या प्रभावी ताणाद्वारे मानेच्या निर्मितीपर्यंत सामग्रीच्या विकृतीमुळे होणारे हायड्रोस्टॅटिक ताण विभाजित करून प्राप्त केलेले सरासरी मूल्य म्हणून केले जाते.नुकसान संचय पद्धतीमध्ये, जेव्हा नुकसान मूल्य 1 पर्यंत पोहोचते तेव्हा विनाश होतो आणि 1 च्या नुकसान मूल्यापर्यंत पोहोचण्यासाठी आवश्यक ऊर्जा विनाश ऊर्जा (Gf) म्हणून परिभाषित केली जाते.फ्रॅक्चर एनर्जी सामग्रीच्या खऱ्या तणाव-विस्थापन वक्रच्या क्षेत्राशी संबंधित असते जी नेकिंगपासून फ्रॅक्चरच्या वेळेपर्यंत असते.
पारंपारिक स्टील्सच्या बाबतीत, स्ट्रेस मोडवर अवलंबून, डक्टाइल फ्रॅक्चर, कातरणे फ्रॅक्चर किंवा मिश्र मोड फ्रॅक्चर डक्टिलिटी आणि कातरणे फ्रॅक्चरमुळे उद्भवते, आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. फ्रॅक्चर स्ट्रेन आणि स्ट्रेस ट्रायएक्सियलिटीसाठी भिन्न मूल्ये दर्शविली. फ्रॅक्चर नमुना.
1/3 (झोन I) पेक्षा जास्त ताणाच्या त्रिअक्षीयतेशी संबंधित असलेल्या प्रदेशात प्लॅस्टिक निकामी होते आणि पृष्ठभागावरील दोष आणि खाच असलेल्या नमुन्यांवरील तन्य चाचण्यांमधून फ्रॅक्चर स्ट्रेन आणि स्ट्रेस ट्रायएक्सियलिटीचा अंदाज लावला जाऊ शकतो.0 ~ 1/3 (झोन II) च्या तणावाच्या त्रिअक्षीयतेशी संबंधित क्षेत्रात, डक्टाइल फ्रॅक्चर आणि कातरणे फेल्युअरचे संयोजन उद्भवते (म्हणजे टॉर्शन चाचणीद्वारे. -1/3 ते 0 या तणावाच्या त्रिअक्षीयतेशी संबंधित क्षेत्रात (III), कॉम्प्रेशनमुळे होणारी कातरणे निकामी होणे, आणि फ्रॅक्चर स्ट्रेन आणि स्ट्रेस ट्रायएक्सियलिटी अस्वस्थ करणाऱ्या चाचणीद्वारे मिळू शकते.
इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सच्या निर्मितीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या ओटी वायरसाठी, उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान आणि अनुप्रयोगाच्या परिस्थिती दरम्यान लोडिंगच्या विविध परिस्थितींमुळे होणारे फ्रॅक्चर विचारात घेणे आवश्यक आहे.म्हणून, अयशस्वी ताण निकष लागू करण्यासाठी तन्य आणि टॉर्शन चाचण्या केल्या गेल्या, प्रत्येक तणाव मोडवर ताण त्रिअक्षीयतेचा प्रभाव विचारात घेण्यात आला आणि तणाव त्रिअक्षीयतेतील बदलाचे प्रमाण मोजण्यासाठी मोठ्या स्ट्रेनवर इलास्टोप्लास्टिक मर्यादित घटक विश्लेषण केले गेले.नमुना प्रक्रियेच्या मर्यादेमुळे कॉम्प्रेशन मोडचा विचार केला गेला नाही, म्हणजे, ओटी वायरचा व्यास फक्त 2.5 मिमी आहे.तक्ता 1 तन्यता आणि टॉर्शनसाठी चाचणी परिस्थिती, तसेच तणाव त्रिअक्षीयता आणि फ्रॅक्चर स्ट्रेन, मर्यादित घटक विश्लेषण वापरून मिळवलेली सूची देते.
तणावाखाली पारंपारिक त्रिअक्षीय स्टील्सच्या फ्रॅक्चर स्ट्रेनचा पुढील समीकरण वापरून अंदाज लावला जाऊ शकतो.
जेथे C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) क्लीन कट (η = 0) आणि C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) अक्षीय ताण (η = η0 = 1/3).
समीकरणात फ्रॅक्चर स्ट्रेन व्हॅल्यू C1 आणि C2 लागू करून प्रत्येक स्ट्रेस मोडसाठी ट्रेंड लाइन मिळवल्या जातात.(2);C1 आणि C2 पृष्ठभागाच्या दोषांशिवाय नमुन्यांवरील तन्य आणि टॉर्शन चाचण्यांमधून प्राप्त केले जातात.आकृती 4 चाचण्यांमधून मिळालेला ताण त्रिअक्षीयता आणि फ्रॅक्चरचा ताण आणि समीकरणाद्वारे अंदाज लावलेल्या ट्रेंड लाइन्स दाखवते.(2) चाचणीतून मिळालेली ट्रेंड लाइन आणि तणाव त्रिअक्षीयता आणि फ्रॅक्चर स्ट्रेन यांच्यातील संबंध समान प्रवृत्ती दर्शवतात.प्रत्येक स्ट्रेस मोडसाठी फ्रॅक्चर स्ट्रेन आणि स्ट्रेस ट्रायक्सिएलिटी, ट्रेंड लाइन्सच्या ऍप्लिकेशनमधून प्राप्त झालेले, डक्टाइल फ्रॅक्चरसाठी निकष म्हणून वापरले गेले.
नेकिंगनंतर ब्रेक होण्याची वेळ निश्चित करण्यासाठी ब्रेक एनर्जीचा वापर भौतिक गुणधर्म म्हणून केला जातो आणि तन्य चाचण्यांमधून मिळवता येतो.फ्रॅक्चरची ऊर्जा सामग्रीच्या पृष्ठभागावर क्रॅकच्या उपस्थितीवर किंवा अनुपस्थितीवर अवलंबून असते, कारण फ्रॅक्चर होण्याची वेळ स्थानिक ताणांच्या एकाग्रतेवर अवलंबून असते.आकृती 5a-c पृष्ठभागावरील दोष नसलेल्या नमुन्यांची फ्रॅक्चर एनर्जी दर्शविते आणि तन्य चाचण्या आणि मर्यादित घटक विश्लेषणातून R0.4 किंवा R0.8 नॉचेस असलेले नमुने.फ्रॅक्चर एनर्जी नेकिंगपासून फ्रॅक्चरच्या वेळेपर्यंत खर्‍या तणाव-विस्थापन वक्र क्षेत्राशी संबंधित आहे.
अंजीर 5d मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, 40 µm पेक्षा जास्त दोष खोली असलेल्या OT वायरवर तन्य चाचण्या करून पृष्ठभागावरील सूक्ष्म दोष असलेल्या OT वायरच्या फ्रॅक्चर ऊर्जेचा अंदाज लावला गेला.तन्य चाचण्यांमध्ये दोष असलेले दहा नमुने वापरण्यात आले आणि सरासरी फ्रॅक्चर एनर्जी 29.12 mJ/mm2 अंदाजे होती.
ऑटोमोटिव्ह व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सच्या निर्मितीमध्ये वापरल्या जाणार्‍या ओटी वायरच्या पृष्ठभागाच्या दोष भूमितीकडे दुर्लक्ष करून प्रमाणित पृष्ठभाग दोष हे वाल्व स्प्रिंग वायरच्या व्यासाच्या दोषाच्या खोलीचे गुणोत्तर म्हणून परिभाषित केले जाते.ओटी वायर दोषांचे वर्गीकरण अभिमुखता, भूमिती आणि लांबीच्या आधारे केले जाऊ शकते.समान दोष खोली असतानाही, स्प्रिंगमध्ये पृष्ठभागावरील दोषावर परिणाम करणारी तणावाची पातळी दोषाची भूमिती आणि अभिमुखता यावर अवलंबून असते, त्यामुळे दोषाची भूमिती आणि अभिमुखता थकवा शक्तीवर परिणाम करू शकते.म्हणून, पृष्ठभागावरील दोषांचे व्यवस्थापन करण्यासाठी कठोर निकष लागू करण्यासाठी वसंत ऋतुच्या थकवा जीवनावर सर्वात जास्त परिणाम करणाऱ्या दोषांची भूमिती आणि अभिमुखता विचारात घेणे आवश्यक आहे.ओटी वायरच्या सुक्ष्म धान्याच्या संरचनेमुळे, त्याचे थकवा जीवन हे नॉचिंगसाठी अत्यंत संवेदनशील आहे.म्हणून, दोषाच्या भूमिती आणि अभिमुखतेनुसार सर्वात जास्त ताण एकाग्रता दर्शविणारा दोष मर्यादित घटक विश्लेषण वापरून प्रारंभिक दोष म्हणून स्थापित केला पाहिजे.अंजीर वर.6 या अभ्यासात वापरलेले अल्ट्रा-हाय स्ट्रेंथ 2300 MPa क्लास ऑटोमोटिव्ह व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्स दाखवते.
ओटी वायरचे पृष्ठभाग दोष स्प्रिंग अक्षानुसार अंतर्गत दोष आणि बाह्य दोषांमध्ये विभागलेले आहेत.कोल्ड रोलिंग दरम्यान वाकल्यामुळे, स्प्रिंगच्या आतील आणि बाहेर अनुक्रमे संकुचित ताण आणि तन्य ताण कार्य करतात.फ्रॅक्चर कोल्ड रोलिंग दरम्यान तणावग्रस्त ताणांमुळे बाहेरून दिसणार्या पृष्ठभागाच्या दोषांमुळे होऊ शकते.
सराव मध्ये, वसंत ऋतु नियतकालिक संक्षेप आणि विश्रांती अधीन आहे.स्प्रिंगच्या कॉम्प्रेशन दरम्यान, स्टीलची वायर वळते आणि तणावाच्या एकाग्रतेमुळे, स्प्रिंगच्या आत असलेल्या कातरणेचा ताण आजूबाजूच्या कातरणे तणावापेक्षा जास्त असतो.म्हणून, स्प्रिंगच्या आत पृष्ठभागावरील दोष असल्यास, स्प्रिंग ब्रेकिंगची संभाव्यता सर्वात मोठी आहे.अशा प्रकारे, स्प्रिंगची बाहेरील बाजू (स्प्रिंगच्या उत्पादनादरम्यान अपयश अपेक्षित असलेले स्थान) आणि आतील बाजू (जिथे वास्तविक वापरामध्ये सर्वात जास्त ताण असतो) पृष्ठभागाच्या दोषांचे स्थान म्हणून सेट केले जाते.
OT रेषांची पृष्ठभाग दोष भूमिती U-shape, V-shape, Y-shape आणि T-आकारात विभागली आहे.Y-प्रकार आणि T-प्रकार प्रामुख्याने कच्च्या मालाच्या पृष्ठभागाच्या दोषांमध्ये अस्तित्वात आहेत आणि कोल्ड रोलिंग प्रक्रियेत उपकरणांच्या निष्काळजीपणे हाताळणीमुळे U-प्रकार आणि V-प्रकारचे दोष उद्भवतात.कच्च्या मालातील पृष्ठभागाच्या दोषांच्या भूमितीच्या संदर्भात, हॉट रोलिंग दरम्यान नॉन-एकसमान प्लास्टिक विकृतीमुळे उद्भवणारे U-आकाराचे दोष मल्टी-पास स्ट्रेचिंग8, 10 अंतर्गत व्ही-आकार, वाय-आकार आणि टी-आकाराच्या सीम दोषांमध्ये विकृत केले जातात.
याव्यतिरिक्त, पृष्ठभागावरील खाचच्या तीव्र झुकावांसह व्ही-आकाराचे, वाय-आकाराचे आणि टी-आकाराचे दोष स्प्रिंगच्या ऑपरेशन दरम्यान उच्च तणावाच्या एकाग्रतेच्या अधीन असतील.वाल्व्ह स्प्रिंग्स कोल्ड रोलिंग दरम्यान वाकतात आणि ऑपरेशन दरम्यान वळतात.व्ही-आकाराच्या आणि वाय-आकाराच्या दोषांच्या ताण एकाग्रतेची उच्च ताण एकाग्रता असलेल्या मर्यादित घटक विश्लेषण, ABAQUS – व्यावसायिक मर्यादित घटक विश्लेषण सॉफ्टवेअर वापरून तुलना केली गेली.ताण-तणाव संबंध आकृती 1 आणि समीकरण 1 मध्ये दर्शविले आहेत. (1) हे सिम्युलेशन द्विमितीय (2D) आयताकृती चार-नोड घटक वापरते आणि किमान घटक बाजूची लांबी 0.01 मिमी आहे.विश्लेषणात्मक मॉडेलसाठी, 2.5 मिमी व्यासाच्या आणि 7.5 मिमी लांबीच्या वायरच्या 2D मॉडेलवर 0.5 मिमी खोलीसह व्ही-आकाराचे आणि वाय-आकाराचे दोष आणि 2° च्या उताराचे दोष लागू केले गेले.
अंजीर वर.7a प्रत्येक वायरच्या दोन्ही टोकांना 1500 Nmm चा बेंडिंग मोमेंट लागू केल्यावर प्रत्येक दोषाच्या टोकावर बेंडिंग स्ट्रेस एकाग्रता दर्शवते.विश्लेषणाचे परिणाम दर्शवतात की 1038.7 आणि 1025.8 MPa चे जास्तीत जास्त ताण अनुक्रमे व्ही-आकार आणि Y-आकाराच्या दोषांच्या शीर्षस्थानी आढळतात.अंजीर वर.7b टॉर्शनमुळे उद्भवलेल्या प्रत्येक दोषाच्या शीर्षस्थानी ताण एकाग्रता दर्शविते.जेव्हा डावी बाजू मर्यादित असते आणि उजव्या बाजूस 1500 N∙mm चा टॉर्क लावला जातो, तेव्हा V-आकाराच्या आणि Y-आकाराच्या दोषांच्या टोकांवर 1099 MPa इतकाच ताण येतो.हे परिणाम दर्शवतात की व्ही-प्रकार दोष वाय-प्रकार दोषांपेक्षा जास्त वाकणारा ताण प्रदर्शित करतात जेव्हा त्यांच्यात दोषाची खोली आणि उतार समान असतो, परंतु त्यांना समान टॉर्शनल तणाव अनुभवतो.त्यामुळे, व्ही-आकाराचे आणि वाय-आकाराचे पृष्ठभाग दोष समान खोली आणि उतारासह व्ही-आकारात सामान्य केले जाऊ शकतात ज्यात ताण एकाग्रतेमुळे जास्त जास्तीत जास्त ताण येतो.V-प्रकार दोष आकार गुणोत्तर V-प्रकार आणि T-प्रकार दोषांची खोली (h) आणि रुंदी (w) वापरून α = w/h म्हणून परिभाषित केले आहे;अशा प्रकारे, T-प्रकार दोष (α ≈ 0) त्याऐवजी, भूमिती V-प्रकार दोषाच्या भूमितीय संरचनेद्वारे परिभाषित केली जाऊ शकते.म्हणून, Y-प्रकार आणि T-प्रकारचे दोष V-प्रकार दोषांद्वारे सामान्य केले जाऊ शकतात.खोली (h) आणि लांबी (l) वापरून, लांबीचे प्रमाण अन्यथा β = l/h असे परिभाषित केले जाते.
आकृती 811 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, OT तारांच्या पृष्ठभागाच्या दोषांच्या दिशा रेखांशाचा, आडवा आणि तिरकस दिशानिर्देशांमध्ये विभागल्या आहेत, आकृती 811 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे. मर्यादित घटकाद्वारे स्प्रिंगच्या सामर्थ्यावर पृष्ठभागाच्या दोषांच्या अभिमुखतेच्या प्रभावाचे विश्लेषण पद्धत
अंजीर वर.9a इंजिन वाल्व्ह स्प्रिंग स्ट्रेस अॅनालिसिस मॉडेल दाखवते.विश्लेषण स्थिती म्हणून, स्प्रिंग 50.5 मिमीच्या मुक्त उंचीपासून 21.8 मिमीच्या कठोर उंचीपर्यंत संकुचित केले गेले, स्प्रिंगच्या आत जास्तीत जास्त 1086 एमपीएचा ताण निर्माण झाला, अंजीर 9b मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे.वास्तविक इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्समध्ये बिघाड प्रामुख्याने स्प्रिंगमध्ये होत असल्याने, अंतर्गत पृष्ठभागावरील दोषांची उपस्थिती स्प्रिंगच्या थकवा जीवनावर गंभीरपणे परिणाम करेल अशी अपेक्षा आहे.म्हणून, उप-मॉडेलिंग तंत्र वापरून इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सच्या आतील बाजूस अनुदैर्ध्य, आडवा आणि तिरकस दिशानिर्देशांमधील पृष्ठभाग दोष लागू केले जातात.तक्ता 2 पृष्ठभागाच्या दोषांचे परिमाण आणि जास्तीत जास्त स्प्रिंग कॉम्प्रेशनमध्ये दोषांच्या प्रत्येक दिशेने जास्तीत जास्त ताण दर्शविते.आडवा दिशेने सर्वाधिक ताण दिसले आणि अनुदैर्ध्य आणि तिरकस दिशांमधील ताणांचे गुणोत्तर आडवा दिशेने 0.934–0.996 असे अनुमानित होते.या मूल्याला जास्तीत जास्त आडवा ताणाने विभाजित करून ताणाचे प्रमाण निश्चित केले जाऊ शकते.आकृती 9 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, वसंत ऋतूमध्ये जास्तीत जास्त ताण प्रत्येक पृष्ठभागाच्या दोषाच्या शीर्षस्थानी येतो.अनुदैर्ध्य, आडवा आणि तिरकस दिशानिर्देशांमध्ये पाळलेली तणाव मूल्ये अनुक्रमे 2045, 2085 आणि 2049 MPa आहेत.या विश्लेषणांचे परिणाम असे दर्शवतात की ट्रान्सव्हर्स पृष्ठभाग दोषांचा इंजिन वाल्व स्प्रिंग्सच्या थकवा जीवनावर सर्वात थेट परिणाम होतो.
व्ही-आकाराचा दोष, ज्याचा इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंगच्या थकवा आयुष्यावर थेट परिणाम होतो असे गृहीत धरले जाते, तो ओटी वायरचा प्रारंभिक दोष म्हणून निवडला गेला आणि दोषाची दिशा म्हणून ट्रान्सव्हर्स दिशा निवडली गेली.हा दोष केवळ बाहेरच नाही, जिथे इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग उत्पादनादरम्यान तुटला होता, परंतु आत देखील होतो, जिथे ऑपरेशन दरम्यान तणाव एकाग्रतेमुळे सर्वात जास्त ताण येतो.कमाल दोष खोली 40 µm वर सेट केली आहे, जी एडी करंट फ्लॉ डिटेक्शनद्वारे शोधली जाऊ शकते आणि किमान खोली 2.5 मिमी वायर व्यासाच्या 0.1% शी संबंधित खोलीवर सेट केली आहे.म्हणून, दोषाची खोली 2.5 ते 40 µm पर्यंत आहे.0.1 ~ 1 च्या लांबी गुणोत्तरासह आणि 5 ~ 15 च्या लांबीच्या गुणोत्तरासह दोषांची खोली, लांबी आणि रुंदी व्हेरिएबल्स म्हणून वापरली गेली आणि वसंत ऋतुच्या थकवा शक्तीवर त्यांच्या प्रभावाचे मूल्यांकन केले गेले.तक्ता 3 प्रतिसाद पृष्ठभाग पद्धती वापरून निर्धारित केलेल्या विश्लेषणात्मक परिस्थितींची सूची देते.
ऑटोमोटिव्ह इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्स कोल्ड वाइंडिंग, टेम्परिंग, शॉट ब्लास्टिंग आणि ओटी वायरच्या उष्णता सेटिंगद्वारे तयार केले जातात.स्प्रिंग फॅब्रिकेशन दरम्यान पृष्ठभागाच्या दोषांमधील बदल लक्षात घेतले पाहिजेत ज्यामुळे इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सच्या थकवा आयुष्यावर ओटी वायर्समधील सुरुवातीच्या पृष्ठभागाच्या दोषांचा परिणाम होतो.म्हणून, या विभागात, प्रत्येक स्प्रिंगच्या निर्मिती दरम्यान ओटी वायरच्या पृष्ठभागावरील दोषांच्या विकृतीचा अंदाज लावण्यासाठी मर्यादित घटक विश्लेषणाचा वापर केला जातो.
अंजीर वर.10 थंड वळण प्रक्रिया दर्शविते.या प्रक्रियेदरम्यान, फीड रोलरद्वारे ओटी वायर वायर गाइडमध्ये दिले जाते.वायर गाईड तयार होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान वाकणे टाळण्यासाठी वायरला फीड आणि समर्थन देते.वायर गाईडमधून जाणारी वायर पहिल्या आणि दुसर्‍या रॉड्सने वाकून इच्छित आतील व्यासासह कॉइल स्प्रिंग तयार करते.स्प्रिंग खेळपट्टी एका क्रांतीनंतर स्टेपिंग टूल हलवून तयार केली जाते.
अंजीर वर.11a कोल्ड रोलिंग दरम्यान पृष्ठभागाच्या दोषांच्या भूमितीतील बदलाचे मूल्यांकन करण्यासाठी वापरलेले मर्यादित घटक मॉडेल दाखवते.वायरची निर्मिती प्रामुख्याने विंडिंग पिनद्वारे पूर्ण होते.वायरच्या पृष्ठभागावरील ऑक्साईडचा थर वंगण म्हणून काम करत असल्याने, फीड रोलरचा घर्षण प्रभाव नगण्य आहे.म्हणून, गणना मॉडेलमध्ये, फीड रोलर आणि वायर मार्गदर्शक बुशिंग म्हणून सरलीकृत केले जातात.OT वायर आणि फॉर्मिंग टूल यांच्यातील घर्षण गुणांक 0.05 वर सेट केला होता.2D कडक बॉडी प्लेन आणि फिक्सेशन अटी लाईनच्या डाव्या टोकाला लागू केल्या जातात जेणेकरून ते फीड रोलर (0.6 m/s) प्रमाणेच X दिशेने दिले जाऊ शकते.अंजीर वर.11b तारांना लहान दोष लावण्यासाठी वापरण्यात येणारी उप-सिम्युलेशन पद्धत दाखवते.पृष्ठभागाच्या दोषांचा आकार विचारात घेण्यासाठी, 20 µm किंवा त्याहून अधिक खोली असलेल्या पृष्ठभागाच्या दोषांसाठी सबमॉडेल दोनदा आणि 20 µm पेक्षा कमी खोली असलेल्या पृष्ठभागाच्या दोषांसाठी तीन वेळा लागू केले जाते.पृष्ठभाग दोष समान चरणांसह तयार केलेल्या क्षेत्रांवर लागू केले जातात.स्प्रिंगच्या एकूण मॉडेलमध्ये, वायरच्या सरळ तुकड्याची लांबी 100 मि.मी.पहिल्या सबमॉडेलसाठी, 3 मिमी लांबीचे सबमॉडेल 1 लागू करा, ते ग्लोबल मॉडेलपासून 75 मिमीच्या रेखांशाच्या स्थितीत.या सिम्युलेशनमध्ये त्रिमितीय (3D) हेक्सागोनल आठ-नोड घटक वापरले.ग्लोबल मॉडेल आणि सबमॉडेल 1 मध्ये, प्रत्येक घटकाची किमान बाजूची लांबी अनुक्रमे 0.5 आणि 0.2 मिमी आहे.उप-मॉडेल 1 चे विश्लेषण केल्यानंतर, उप-मॉडेल 2 वर पृष्ठभाग दोष लागू केले जातात आणि उप-मॉडेल 2 ची लांबी आणि रुंदी ही उप-मॉडेल सीमा परिस्थितीचा प्रभाव दूर करण्यासाठी पृष्ठभागाच्या दोषाच्या लांबीच्या 3 पट आहे. याव्यतिरिक्त, उप-मॉडेलची खोली म्हणून 50% लांबी आणि रुंदी वापरली जाते.उप-मॉडेल 2 मध्ये, प्रत्येक घटकाची किमान बाजूची लांबी 0.005 मिमी आहे.तक्ता 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे मर्यादित घटक विश्लेषणासाठी पृष्ठभागावरील काही दोष लागू केले गेले.
अंजीर वर.12 कॉइलच्या थंड कार्यानंतर पृष्ठभागाच्या क्रॅकमध्ये तणावाचे वितरण दर्शविते.सामान्य मॉडेल आणि सबमॉडेल 1 एकाच ठिकाणी 1076 आणि 1079 MPa चे जवळजवळ समान ताण दर्शवतात, जे सबमॉडेलिंग पद्धतीच्या शुद्धतेची पुष्टी करते.स्थानिक ताण एकाग्रता सबमॉडेलच्या सीमेवर आढळतात.वरवर पाहता, हे सबमॉडेलच्या सीमा परिस्थितीमुळे आहे.ताण एकाग्रतेमुळे, उप-मॉडेल 2 लागू केलेल्या पृष्ठभागावरील दोषांसह कोल्ड रोलिंग दरम्यान दोषाच्या टोकावर 2449 MPa चा ताण दर्शवितो.तक्ता 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, प्रतिसाद पृष्ठभाग पद्धतीद्वारे ओळखले जाणारे पृष्ठभाग दोष स्प्रिंगच्या आतील बाजूस लागू केले गेले.मर्यादित घटकांच्या विश्लेषणाच्या परिणामांवरून असे दिसून आले की पृष्ठभागाच्या दोषांच्या 13 पैकी एकही प्रकरण अयशस्वी झाले नाही.
सर्व तांत्रिक प्रक्रियांमध्ये वळण प्रक्रियेदरम्यान, स्प्रिंगच्या आत पृष्ठभागाच्या दोषांची खोली 0.1–2.62 µm (Fig. 13a) ने वाढली आणि रुंदी 1.8–35.79 µm (Fig. 13b) ने कमी झाली, तर लांबी 0.72 ने वाढली. –34.47 µm (Fig. 13c).कोल्ड रोलिंग प्रक्रियेदरम्यान आडवा व्ही-आकाराचा दोष रुंदीने बंद केल्यामुळे, मूळ दोषापेक्षा जास्त उतार असलेल्या व्ही-आकाराच्या दोषात तो विकृत होतो.
उत्पादन प्रक्रियेतील ओटी वायरच्या पृष्ठभागाच्या दोषांची खोली, रुंदी आणि लांबीमधील विकृती.
स्प्रिंगच्या बाहेरील पृष्ठभागावरील दोष लावा आणि फिनाइट एलिमेंट अॅनालिसिस वापरून कोल्ड रोलिंग दरम्यान तुटण्याच्या संभाव्यतेचा अंदाज लावा.टेबल मध्ये सूचीबद्ध अटी अंतर्गत.3, बाह्य पृष्ठभागावरील दोषांचा नाश होण्याची शक्यता नाही.दुसऱ्या शब्दांत, 2.5 ते 40 µm पर्यंत पृष्ठभागाच्या दोषांच्या खोलीवर कोणताही विनाश झाला नाही.
गंभीर पृष्ठभागाच्या दोषांचा अंदाज लावण्यासाठी, कोल्ड रोलिंग दरम्यान बाह्य फ्रॅक्चरची तपासणी केली गेली आणि दोष खोली 40 µm वरून 5 µm पर्यंत वाढवली गेली.अंजीर वर.14 पृष्ठभागाच्या दोषांसह फ्रॅक्चर दर्शविते.फ्रॅक्चर खोली (55 µm), रुंदी (2 µm) आणि लांबी (733 µm) च्या परिस्थितीत उद्भवते.स्प्रिंगच्या बाहेर पृष्ठभागाच्या दोषाची गंभीर खोली 55 μm झाली.
शॉट पीनिंग प्रक्रिया क्रॅकची वाढ रोखते आणि स्प्रिंग पृष्ठभागापासून विशिष्ट खोलीवर अवशिष्ट संकुचित ताण निर्माण करून थकवा वाढवते;तथापि, ते स्प्रिंगच्या पृष्ठभागावरील खडबडीतपणा वाढवून तणाव एकाग्रता प्रवृत्त करते, अशा प्रकारे वसंत ऋतुचा थकवा प्रतिकार कमी करते.म्हणून, दुय्यम शॉट पीनिंग तंत्रज्ञानाचा वापर उच्च शक्तीचे स्प्रिंग्स तयार करण्यासाठी केला जातो ज्यामुळे शॉट पीनिंगमुळे पृष्ठभागाच्या खडबडीत वाढ झाल्यामुळे थकवा जीवनात होणारी घट भरून काढली जाते.टू-स्टेज शॉट पीनिंगमुळे पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा, जास्तीत जास्त संकुचित अवशिष्ट ताण आणि पृष्ठभागावरील संकुचित अवशिष्ट ताण सुधारू शकतो कारण दुसरा शॉट पीनिंग पहिल्या शॉट पीनिंग 12,13,14 नंतर केला जातो.
अंजीर वर.15 शॉट ब्लास्टिंग प्रक्रियेचे विश्लेषणात्मक मॉडेल दाखवते.एक लवचिक-प्लास्टिक मॉडेल तयार केले गेले ज्यामध्ये 25 शॉटबॉल शॉट ब्लास्टिंगसाठी ओटी लाइनच्या लक्ष्य स्थानिक भागात सोडले गेले.शॉट ब्लास्टिंग विश्लेषण मॉडेलमध्ये, कोल्ड वाइंडिंग दरम्यान विकृत झालेल्या ओटी वायरच्या पृष्ठभागावरील दोष प्रारंभिक दोष म्हणून वापरले गेले.शॉट ब्लास्टिंग प्रक्रियेपूर्वी टेम्परिंग करून कोल्ड रोलिंग प्रक्रियेतून उद्भवणारे अवशिष्ट ताण काढून टाकणे.शॉट स्फेअरचे खालील गुणधर्म वापरले गेले: घनता (ρ): 7800 kg/m3, लवचिक मॉड्यूलस (E) – 210 GPa, पॉसन्सचे प्रमाण (υ): 0.3.बॉल आणि सामग्रीमधील घर्षण गुणांक 0.1 वर सेट केला आहे.पहिल्या आणि दुसऱ्या फोर्जिंग पास दरम्यान 0.6 आणि 0.3 मिमी व्यासाचे शॉट्स 30 m/s च्या समान वेगाने बाहेर काढण्यात आले.शॉट ब्लास्टिंग प्रक्रियेनंतर (आकृती 13 मध्ये दर्शविलेल्या इतर उत्पादन प्रक्रियांपैकी), स्प्रिंगमधील पृष्ठभागाच्या दोषांची खोली, रुंदी आणि लांबी -6.79 ते 0.28 µm, -4.24 ते 1.22 µm, आणि -2 .59 ते 1.69 µm पर्यंत होती. µm, अनुक्रमे µm.सामग्रीच्या पृष्ठभागावर लंब बाहेर काढलेल्या प्रक्षेपणाच्या प्लास्टिकच्या विकृतीमुळे, दोषाची खोली कमी होते, विशेषतः, दोषाची रुंदी लक्षणीयरीत्या कमी होते.वरवर पाहता, शॉट पीनिंगमुळे प्लास्टिकच्या विकृतीमुळे दोष बंद झाला होता.
उष्णतेच्या संकुचित प्रक्रियेदरम्यान, थंड संकोचन आणि कमी तापमान ऍनीलिंगचे परिणाम एकाच वेळी इंजिनच्या वाल्व स्प्रिंगवर कार्य करू शकतात.कोल्ड सेटिंग स्प्रिंगच्या तणाव पातळीला खोलीच्या तपमानावर त्याच्या शक्य तितक्या उच्च पातळीपर्यंत संकुचित करून जास्तीत जास्त वाढवते.या प्रकरणात, जर इंजिन व्हॉल्व्ह स्प्रिंग सामग्रीच्या उत्पन्न शक्तीच्या वर लोड केले असेल तर, इंजिन वाल्व स्प्रिंग प्लास्टिकली विकृत होते, ज्यामुळे उत्पन्नाची ताकद वाढते.प्लास्टिकच्या विकृतीनंतर, वाल्व स्प्रिंग फ्लेक्स होते, परंतु वाढीव उत्पन्न शक्ती वास्तविक ऑपरेशनमध्ये वाल्व स्प्रिंगची लवचिकता प्रदान करते.कमी तापमानाच्या अॅनिलिंगमुळे उच्च तापमानावर कार्यरत व्हॉल्व्ह स्प्रिंग्सची उष्णता आणि विकृती प्रतिरोधक क्षमता सुधारते.
FE विश्लेषणामध्ये शॉट ब्लास्टिंग दरम्यान विकृत झालेले पृष्ठभाग दोष आणि एक्स-रे डिफ्रॅक्शन (XRD) उपकरणाने मोजले जाणारे अवशिष्ट तणाव क्षेत्र हे उप-मॉडेल 2 (Fig. 8) वर लागू केले गेले ज्यामुळे उष्णता संकोचन दरम्यान दोषांमध्ये बदल झाला.स्प्रिंग लवचिक श्रेणीमध्ये कार्य करण्यासाठी डिझाइन केले होते आणि 50.5 मिमीच्या मुक्त उंचीपासून 21.8 मिमीच्या मजबूत उंचीपर्यंत संकुचित केले गेले आणि नंतर विश्लेषण स्थिती म्हणून 50.5 मिमीच्या मूळ उंचीवर परत येऊ दिले.उष्णता संकोचन दरम्यान, दोषाची भूमिती नगण्यपणे बदलते.वरवर पाहता, 800 MPa आणि त्यावरील अवशिष्ट संकुचित ताण, शॉट ब्लास्टिंगद्वारे तयार केला जातो, पृष्ठभागाच्या दोषांचे विकृतीकरण दडपतो.उष्णता संकुचित झाल्यानंतर (चित्र 13), पृष्ठभागाच्या दोषांची खोली, रुंदी आणि लांबी अनुक्रमे -0.13 ते 0.08 µm, -0.75 ते 0 µm आणि 0.01 ते 2.4 µm पर्यंत बदलते.
अंजीर वर.16 समान खोली (40 µm), रुंदी (22 µm) आणि लांबी (600 µm) च्या U- आकाराच्या आणि V- आकाराच्या दोषांच्या विकृतींची तुलना करते.कोल्ड रोलिंग आणि शॉट ब्लास्टिंग प्रक्रियेदरम्यान रुंदीच्या दिशेने बंद केल्यामुळे U-shaped आणि V-shaped दोषांच्या रुंदीतील बदल लांबीच्या बदलापेक्षा मोठा आहे.यू-आकाराच्या दोषांच्या तुलनेत, व्ही-आकाराचे दोष तुलनेने जास्त खोलीवर आणि जास्त उतारांसह तयार होतात, जे सूचित करतात की व्ही-आकाराचे दोष लागू करताना एक पुराणमतवादी दृष्टीकोन घेतला जाऊ शकतो.
हा विभाग प्रत्येक व्हॉल्व्ह स्प्रिंग मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेसाठी ओटी लाइनमधील प्रारंभिक दोषांच्या विकृतीबद्दल चर्चा करतो.प्रारंभिक OT वायर दोष वाल्व स्प्रिंगच्या आतील बाजूस लागू केला जातो जेथे स्प्रिंगच्या ऑपरेशन दरम्यान जास्त ताणामुळे अपयश अपेक्षित असते.ओटी वायर्सच्या ट्रान्सव्हर्स V-आकाराच्या पृष्ठभागावरील दोष खोली आणि लांबीमध्ये किंचित वाढले आणि थंड वळणाच्या वेळी वाकल्यामुळे रुंदीमध्ये झपाट्याने घट झाली.रुंदीच्या दिशेने बंद होणे अंतिम उष्णता सेटिंग दरम्यान कमी किंवा लक्षणीय दोष विकृतीसह शॉट पेनिंग दरम्यान होते.कोल्ड रोलिंग आणि शॉट पीनिंगच्या प्रक्रियेत, प्लास्टिकच्या विकृतीमुळे रुंदीच्या दिशेने मोठ्या प्रमाणात विकृती होते.कोल्ड रोलिंग प्रक्रियेदरम्यान रुंदी बंद झाल्यामुळे व्हॉल्व्ह स्प्रिंगमधील व्ही-आकाराचा दोष टी-आकाराच्या दोषात बदलतो.