310 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કોઇલ ટ્યુબ રાસાયણિક ઘટક, ઓટોમોટિવ એન્જિનોમાં વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના થાક જીવન પર તેલ-કઠણ સ્ટીલ વાયરમાં સપાટીની ખામીની અસર

Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
સ્લાઇડર્સ સ્લાઇડ દીઠ ત્રણ લેખો દર્શાવે છે.સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછળના અને આગળના બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા દરેક સ્લાઇડમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડ કંટ્રોલર બટનોનો ઉપયોગ કરો.

સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 310 કોઇલ્ડ ટ્યુબ/કોઇલેડ ટ્યુબિંગરાસાયણિક રચનાઅને રચના

નીચેનું કોષ્ટક ગ્રેડ 310S સ્ટેનલેસ સ્ટીલની રાસાયણિક રચના બતાવે છે.

10*1mm 9.25*1.24 mm 310 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કેશિલરી કોઇલ્ડ ટ્યુબ સપ્લાયર્સ

ભૌતિક ગુણધર્મો

ગ્રેડ 310S સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ભૌતિક ગુણધર્મો નીચેના કોષ્ટકમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

યાંત્રિક ગુણધર્મો

નીચેનું કોષ્ટક ગ્રેડ 310S સ્ટેનલેસ સ્ટીલના યાંત્રિક ગુણધર્મોની રૂપરેખા આપે છે.

થર્મલ પ્રોપર્ટીઝ

ગ્રેડ 310S સ્ટેનલેસ સ્ટીલના થર્મલ ગુણધર્મો નીચેના કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે.

અન્ય હોદ્દો

ગ્રેડ 310S સ્ટેનલેસ સ્ટીલની સમકક્ષ અન્ય હોદ્દાઓ નીચેના કોષ્ટકમાં સૂચિબદ્ધ છે.

આ અભ્યાસનો હેતુ ઓટોમોબાઈલ એન્જિનના વાલ્વ સ્પ્રિંગના થાક જીવનનું મૂલ્યાંકન કરવાનો છે જ્યારે 2300 MPa ગ્રેડ (OT વાયર) ના 2.5 મીમી વ્યાસની ગંભીર ખામીની ઊંડાઈ સાથેના તેલ-કઠણ વાયરમાં માઇક્રોડેફેક્ટ લાગુ કરવામાં આવે છે.સૌપ્રથમ, વાલ્વ સ્પ્રિંગના ઉત્પાદન દરમિયાન OT વાયરની સપાટીની ખામીઓનું વિકૃતિ સબસિમ્યુલેશન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ દ્વારા મેળવવામાં આવી હતી, અને ફિનિશ્ડ સ્પ્રિંગના શેષ તણાવને માપવામાં આવ્યો હતો અને વસંત તણાવ વિશ્લેષણ મોડેલ પર લાગુ કરવામાં આવ્યો હતો.બીજું, વાલ્વ સ્પ્રિંગની મજબૂતાઈનું વિશ્લેષણ કરો, શેષ તણાવ માટે તપાસો અને સપાટીની અપૂર્ણતા સાથે લાગુ તણાવના સ્તરની તુલના કરો.ત્રીજું, વાયર OT ના પરિભ્રમણ દરમિયાન ફ્લેક્સરલ થાક પરીક્ષણમાંથી મેળવેલા SN વળાંકો પર વસંત શક્તિ વિશ્લેષણથી મેળવેલા સપાટીની ખામીઓ પરના તાણને લાગુ કરીને વસંતના થાક જીવન પર સૂક્ષ્મ ખામીઓની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું.40 µm ની ખામી ઊંડાઈ એ થાક જીવન સાથે સમાધાન કર્યા વિના સપાટીની ખામીઓનું સંચાલન કરવા માટેનું વર્તમાન ધોરણ છે.
વાહનોની ઇંધણ કાર્યક્ષમતા સુધારવા માટે ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગમાં ઓછા વજનના ઓટોમોટિવ ઘટકોની મજબૂત માંગ છે.આમ, તાજેતરના વર્ષોમાં એડવાન્સ્ડ હાઈ સ્ટ્રેન્થ સ્ટીલ (AHSS) નો ઉપયોગ વધી રહ્યો છે.ઓટોમોટિવ એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સમાં મુખ્યત્વે ગરમી-પ્રતિરોધક, વસ્ત્રો-પ્રતિરોધક અને બિન-ઝૂલતા તેલ-કઠણ સ્ટીલ વાયર (OT વાયર)નો સમાવેશ થાય છે.
તેમની ઉચ્ચ તાણ શક્તિ (1900-2100 MPa) ને કારણે, હાલમાં ઉપયોગમાં લેવાતા OT વાયરો એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના કદ અને સમૂહને ઘટાડવાનું શક્ય બનાવે છે, આસપાસના ભાગો સાથે ઘર્ષણ ઘટાડીને બળતણ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે.આ ફાયદાઓને લીધે, ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ વાયર સળિયાનો ઉપયોગ ઝડપથી વધી રહ્યો છે, અને 2300MPa વર્ગની અલ્ટ્રા-હાઈ-સ્ટ્રેન્થ વાયર રોડ એક પછી એક દેખાય છે.ઓટોમોટિવ એન્જિનોમાં વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સને લાંબી સેવા જીવનની જરૂર હોય છે કારણ કે તે ઉચ્ચ ચક્રીય લોડ હેઠળ કાર્ય કરે છે.આ જરૂરિયાતને પહોંચી વળવા માટે, ઉત્પાદકો સામાન્ય રીતે વાલ્વ સ્પ્રિંગ ડિઝાઇન કરતી વખતે 5.5×107 ચક્ર કરતાં વધુ થાક જીવનને ધ્યાનમાં લે છે અને થાક જીવન2 સુધારવા માટે શૉટ પીનિંગ અને હીટ સંકોચન પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વાલ્વ સ્પ્રિંગ સપાટી પર શેષ તણાવ લાગુ કરે છે.
સામાન્ય ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ વાહનોમાં હેલિકલ સ્પ્રિંગ્સના થાક જીવન પર ઘણા અભ્યાસો થયા છે.Gzal et al.સ્ટેટિક લોડ હેઠળ નાના હેલિક્સ એંગલ સાથે લંબગોળ હેલિકલ સ્પ્રિંગ્સના વિશ્લેષણાત્મક, પ્રાયોગિક અને મર્યાદિત તત્વ (FE) વિશ્લેષણ રજૂ કરવામાં આવે છે.આ અભ્યાસ એસ્પેક્ટ રેશિયો અને જડતા અનુક્રમણિકા વિરુદ્ધ મહત્તમ શીયર સ્ટ્રેસના સ્થાન માટે એક સ્પષ્ટ અને સરળ અભિવ્યક્તિ પ્રદાન કરે છે, અને વધુમાં વધુ શીયર સ્ટ્રેસમાં વિશ્લેષણાત્મક સૂઝ પણ પ્રદાન કરે છે, જે વ્યવહારુ ડિઝાઇનમાં એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે3.પાસ્ટોર્કિક એટ અલ.ઓપરેશનમાં નિષ્ફળતા પછી ખાનગી કારમાંથી દૂર કરાયેલ હેલિકલ સ્પ્રિંગના વિનાશ અને થાકના વિશ્લેષણના પરિણામો વર્ણવવામાં આવ્યા છે.પ્રાયોગિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને, તૂટેલા ઝરણાની તપાસ કરવામાં આવી હતી અને પરિણામો સૂચવે છે કે આ કાટ થાક નિષ્ફળતાનું ઉદાહરણ છે.હોલ, વગેરે. ઓટોમોટિવ હેલિકલ સ્પ્રિંગ્સના થાક જીવનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે કેટલાક રેખીય રીગ્રેશન સ્પ્રિંગ લાઇફ મોડલ વિકસાવવામાં આવ્યા છે.પુત્ર અને અન્ય.રસ્તાની સપાટીની અસમાનતાને કારણે, કારના હેલિકલ સ્પ્રિંગની સર્વિસ લાઇફ નક્કી કરવામાં આવે છે.જો કે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન સપાટીની ખામીઓ ઓટોમોટિવ કોઇલ સ્પ્રિંગ્સના જીવનને કેવી રીતે અસર કરે છે તેના પર થોડું સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે.
ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન થતી સપાટીની ખામીઓ વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સમાં સ્થાનિક તાણની સાંદ્રતા તરફ દોરી શકે છે, જે તેમના થાક જીવનને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે.વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સની સપાટીની ખામીઓ વિવિધ પરિબળોને કારણે થાય છે, જેમ કે વપરાયેલ કાચા માલની સપાટીની ખામી, સાધનોમાં ખામી, કોલ્ડ રોલિંગ 7 દરમિયાન રફ હેન્ડલિંગ.હોટ રોલિંગ અને મલ્ટી-પાસ ડ્રોઇંગને કારણે કાચા માલની સપાટીની ખામીઓ બેહદ V-આકારની હોય છે, જ્યારે ફોર્મિંગ ટૂલ અને બેદરકાર હેન્ડલિંગને કારણે થતી ખામીઓ હળવા ઢોળાવ 8,9,10,11 સાથે U-આકારની હોય છે.V-આકારની ખામીઓ U-આકારની ખામીઓ કરતાં વધુ તણાવનું કારણ બને છે, તેથી સખત ખામી વ્યવસ્થાપન માપદંડ સામાન્ય રીતે પ્રારંભિક સામગ્રી પર લાગુ કરવામાં આવે છે.
OT વાયર માટે વર્તમાન સપાટી ખામી વ્યવસ્થાપન ધોરણોમાં ASTM A877/A877M-10, DIN EN 10270-2, JIS G 3561, અને KS D 3580નો સમાવેશ થાય છે. DIN EN 10270-2 સ્પષ્ટ કરે છે કે વાયર વ્યાસ પર સપાટીની ખામીની ઊંડાઈ 0-5. 10 મીમી એ વાયર વ્યાસના 0.5-1% કરતા ઓછો છે.વધુમાં, JIS G 3561 અને KS D 3580 માટે જરૂરી છે કે 0.5-8 mm વ્યાસવાળા વાયર સળિયામાં સપાટીની ખામીની ઊંડાઈ વાયર વ્યાસના 0.5% કરતા ઓછી હોય.ASTM A877/A877M-10 માં, ઉત્પાદક અને ખરીદનારએ સપાટીની ખામીની અનુમતિપાત્ર ઊંડાઈ પર સંમત થવું આવશ્યક છે.વાયરની સપાટી પર ખામીની ઊંડાઈ માપવા માટે, વાયરને સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોક્લોરિક એસિડથી કોતરવામાં આવે છે, અને પછી માઇક્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને ખામીની ઊંડાઈ માપવામાં આવે છે.જો કે, આ પદ્ધતિ માત્ર ચોક્કસ વિસ્તારોમાં ખામીઓ માપી શકે છે અને અંતિમ ઉત્પાદનની સમગ્ર સપાટી પર નહીં.તેથી, ઉત્પાદકો સતત ઉત્પાદિત વાયરમાં સપાટીની ખામીને માપવા માટે વાયર દોરવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન એડી વર્તમાન પરીક્ષણનો ઉપયોગ કરે છે;આ પરીક્ષણો સપાટીની ખામીની ઊંડાઈ 40 µm સુધી માપી શકે છે.વિકાસ હેઠળના 2300MPa ગ્રેડના સ્ટીલ વાયરમાં હાલના 1900-2200MPa ગ્રેડના સ્ટીલ વાયર કરતાં વધુ તાણ શક્તિ અને નીચું વિસ્તરણ છે, તેથી વાલ્વ સ્પ્રિંગ થાક જીવન સપાટીની ખામીઓ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ માનવામાં આવે છે.તેથી, સ્ટીલ વાયર ગ્રેડ 1900-2200 MPa થી સ્ટીલ વાયર ગ્રેડ 2300 MPa માટે સપાટીની ખામીની ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરવા માટે હાલના ધોરણોને લાગુ કરવાની સલામતી તપાસવી જરૂરી છે.
આ અભ્યાસનો હેતુ ઓટોમોટિવ એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગના થાક જીવનનું મૂલ્યાંકન કરવાનો છે જ્યારે એડી વર્તમાન પરીક્ષણ (એટલે ​​​​કે 40 µm) દ્વારા માપી શકાય તેવી લઘુત્તમ ખામી ઊંડાઈ 2300 MPa ગ્રેડ OT વાયર (વ્યાસ: 2.5 mm) પર લાગુ કરવામાં આવે છે: ગંભીર ખામી ઊંડાઈઆ અભ્યાસનું યોગદાન અને પદ્ધતિ નીચે મુજબ છે.
OT વાયરમાં પ્રારંભિક ખામી તરીકે, વી-આકારની ખામીનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે વાયર અક્ષની સાપેક્ષ ત્રાંસી દિશામાં, થાક જીવનને ગંભીરપણે અસર કરે છે.તેની ઊંડાઈ (h), પહોળાઈ (w), અને લંબાઈ (l) ની અસર જોવા માટે સપાટીની ખામીના પરિમાણો (α) અને લંબાઈ (β) ના ગુણોત્તરને ધ્યાનમાં લો.સપાટીની ખામીઓ વસંતની અંદર થાય છે, જ્યાં નિષ્ફળતા પહેલા થાય છે.
કોલ્ડ વિન્ડિંગ દરમિયાન OT વાયરમાં પ્રારંભિક ખામીના વિરૂપતાની આગાહી કરવા માટે, સબ-સિમ્યુલેશન અભિગમનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જેણે વિશ્લેષણનો સમય અને સપાટીની ખામીના કદને ધ્યાનમાં લીધા હતા, કારણ કે OT વાયરની તુલનામાં ખામીઓ ખૂબ જ નાની છે.વૈશ્વિક મોડલ.
બે-તબક્કાના શૉટ પીનિંગ પછી વસંતમાં શેષ સંકુચિત તણાવની ગણતરી મર્યાદિત તત્વ પદ્ધતિ દ્વારા કરવામાં આવી હતી, વિશ્લેષણાત્મક મોડેલની પુષ્ટિ કરવા માટે શૉટ પીનિંગ પછીના માપ સાથે પરિણામોની તુલના કરવામાં આવી હતી.વધુમાં, તમામ ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાંથી વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સમાં શેષ તણાવને માપવામાં આવ્યો હતો અને વસંત શક્તિ વિશ્લેષણ પર લાગુ કરવામાં આવ્યો હતો.
કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન ખામીની વિકૃતિ અને સમાપ્ત વસંતમાં અવશેષ સંકુચિત તાણને ધ્યાનમાં લઈને, વસંતની મજબૂતાઈનું વિશ્લેષણ કરીને સપાટીની ખામીમાં તણાવની આગાહી કરવામાં આવે છે.
રોટેશનલ બેન્ડિંગ ફેટીગ ટેસ્ટ વાલ્વ સ્પ્રિંગ જેવી જ સામગ્રીમાંથી બનાવેલ OT વાયરનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો.OT રેખાઓ સાથે ફેબ્રિકેટેડ વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના શેષ તણાવ અને સપાટીની ખરબચડી લાક્ષણિકતાઓને સહસંબંધ કરવા માટે, બે-સ્ટેજ શોટ પીનિંગ અને ટોર્સિયનને પ્રીટ્રીટમેન્ટ પ્રક્રિયાઓ તરીકે લાગુ કર્યા પછી બેન્ડિંગ થાક પરીક્ષણો ફેરવીને SN વળાંકો મેળવવામાં આવ્યા હતા.
વસંત શક્તિ વિશ્લેષણના પરિણામો વાલ્વ વસંત થાક જીવનની આગાહી કરવા માટે ગુડમેન સમીકરણ અને SN વળાંક પર લાગુ કરવામાં આવે છે, અને થાક જીવન પર સપાટીની ખામીની ઊંડાઈની અસરનું પણ મૂલ્યાંકન કરવામાં આવે છે.
આ અભ્યાસમાં, ઓટોમોટિવ એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગના થાક જીવનનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે 2.5 મીમીના વ્યાસ સાથે 2300 MPa OT ગ્રેડ વાયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.સૌપ્રથમ, તેના ડક્ટાઇલ ફ્રેક્ચર મોડલ મેળવવા માટે વાયરનું તાણ પરીક્ષણ હાથ ધરવામાં આવ્યું હતું.
OT વાયરના યાંત્રિક ગુણધર્મો કોલ્ડ વિન્ડિંગ પ્રક્રિયા અને વસંત શક્તિના મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ પહેલાં તાણ પરીક્ષણોમાંથી મેળવવામાં આવ્યા હતા.અંજીરમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, 0.001 s-1 ના તાણ દરે ટેન્સાઇલ પરીક્ષણોના પરિણામોનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીનો તણાવ-તાણ વળાંક નક્કી કરવામાં આવ્યો હતો.1. SWONB-V વાયરનો ઉપયોગ થાય છે, અને તેની ઉપજ શક્તિ, તાણ શક્તિ, સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ અને પોઈસનનો ગુણોત્તર અનુક્રમે 2001.2MPa, 2316MPa, 206GPa અને 0.3 છે.પ્રવાહના તાણ પર તાણની અવલંબન નીચે પ્રમાણે પ્રાપ્ત થાય છે:
ચોખા.2 નમ્ર અસ્થિભંગ પ્રક્રિયાને સમજાવે છે.વિરૂપતા દરમિયાન સામગ્રી ઇલાસ્ટોપ્લાસ્ટિક વિકૃતિમાંથી પસાર થાય છે, અને જ્યારે સામગ્રીમાં તણાવ તેની તાણ શક્તિ સુધી પહોંચે છે ત્યારે સામગ્રી સંકુચિત થાય છે.ત્યારબાદ, સામગ્રીની અંદર ખાલીપોનું સર્જન, વૃદ્ધિ અને જોડાણ સામગ્રીના વિનાશ તરફ દોરી જાય છે.
ડક્ટાઇલ ફ્રેક્ચર મોડલ તણાવ-સંશોધિત જટિલ વિકૃતિ મોડેલનો ઉપયોગ કરે છે જે તણાવની અસરને ધ્યાનમાં લે છે, અને પોસ્ટ-નેકિંગ ફ્રેક્ચર નુકસાન સંચય પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરે છે.અહીં, નુકસાનની શરૂઆત તાણ, તાણ ત્રિઅક્ષીયતા અને તાણ દરના કાર્ય તરીકે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.તાણ ત્રિઅક્ષીયતાને અસરકારક તાણ દ્વારા માળખાના નિર્માણ સુધી સામગ્રીના વિરૂપતાને કારણે હાઇડ્રોસ્ટેટિક તાણને વિભાજિત કરીને મેળવેલા સરેરાશ મૂલ્ય તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.નુકસાન સંચય પદ્ધતિમાં, જ્યારે નુકસાન મૂલ્ય 1 સુધી પહોંચે છે ત્યારે વિનાશ થાય છે, અને 1 ના નુકસાન મૂલ્ય સુધી પહોંચવા માટે જરૂરી ઊર્જાને વિનાશ ઊર્જા (Gf) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.અસ્થિભંગ ઊર્જા ગરદનથી અસ્થિભંગ સમય સુધી સામગ્રીના સાચા તાણ-વિસ્થાપન વળાંકના ક્ષેત્રને અનુરૂપ છે.
પરંપરાગત સ્ટીલ્સના કિસ્સામાં, સ્ટ્રેસ મોડ પર આધાર રાખીને, ડક્ટિલિટી અને શીયર ફ્રેક્ચરને કારણે ડક્ટાઇલ ફ્રેક્ચર, શીયર ફ્રેક્ચર અથવા મિક્સ્ડ મોડ ફ્રેક્ચર થાય છે, જેમ કે આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે. ફ્રેક્ચર સ્ટ્રેઇન અને સ્ટ્રેસ ટ્રાયએક્સિઆલિટી માટે વિવિધ મૂલ્યો દર્શાવ્યા હતા. અસ્થિભંગ પેટર્ન.
પ્લાસ્ટિકની નિષ્ફળતા 1/3 (ઝોન I) કરતાં વધુની તાણ ત્રિઅક્ષીયતાને અનુરૂપ પ્રદેશમાં થાય છે, અને ફ્રેક્ચર સ્ટ્રેઇન અને સ્ટ્રેસ ટ્રાયએક્સિઆલિટી સપાટીની ખામીઓ અને નિશાનોવાળા નમુનાઓ પરના તાણ પરીક્ષણોમાંથી કાઢી શકાય છે.0 ~ 1/3 (ઝોન II) ની તાણ ત્રિઅક્ષીયતાને અનુરૂપ વિસ્તારમાં, નમ્ર અસ્થિભંગ અને શીયર નિષ્ફળતાનું સંયોજન થાય છે (એટલે ​​​​કે ટોર્સિયન પરીક્ષણ દ્વારા. -1/3 થી 0 સુધીના તાણ ત્રિઅક્ષીયતાને અનુરૂપ વિસ્તારમાં. (III), કમ્પ્રેશનને કારણે શીયર નિષ્ફળતા, અને અસ્થિભંગ તાણ અને તાણ ત્રિઅક્ષીયતા અપસેટિંગ પરીક્ષણ દ્વારા મેળવી શકાય છે.
એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના ઉત્પાદનમાં વપરાતા ઓટી વાયર માટે, ઉત્પાદન પ્રક્રિયા અને એપ્લિકેશન શરતો દરમિયાન વિવિધ લોડિંગ પરિસ્થિતિઓને કારણે થતા ફ્રેક્ચરને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે.તેથી, નિષ્ફળતાના તાણ માપદંડને લાગુ કરવા માટે તાણ અને ટોર્સિયન પરીક્ષણો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા, દરેક સ્ટ્રેસ મોડ પર તાણ ત્રિઅક્ષીયતાની અસરને ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી, અને તાણ ત્રિઅક્ષીયતામાં ફેરફારને માપવા માટે મોટા તાણ પર ઇલાસ્ટોપ્લાસ્ટિક મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું.નમૂનાની પ્રક્રિયાની મર્યાદાને કારણે કમ્પ્રેશન મોડને ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યો ન હતો, એટલે કે, OT વાયરનો વ્યાસ માત્ર 2.5 mm છે.કોષ્ટક 1 ટેન્સાઇલ અને ટોર્સિયન માટે પરીક્ષણ પરિસ્થિતિઓની યાદી આપે છે, તેમજ તાણ ત્રિઅક્ષીયતા અને અસ્થિભંગ તાણ, મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે.
તણાવ હેઠળ પરંપરાગત ત્રિઅક્ષીય સ્ટીલ્સના અસ્થિભંગની તાણ નીચેના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને અનુમાન કરી શકાય છે.
જ્યાં C1: \({\overline{{\varepsilon}_{0}}}^{pl}\) ક્લીન કટ (η = 0) અને C2: \({\overline{{\varepsilon}_{0} } }^{pl}\) અક્ષીય તણાવ (η = η0 = 1/3).
સમીકરણમાં ફ્રેક્ચર સ્ટ્રેઈન વેલ્યુ C1 અને C2 લાગુ કરીને દરેક સ્ટ્રેસ મોડ માટે ટ્રેન્ડ લાઇન્સ મેળવવામાં આવે છે.(2);C1 અને C2 સપાટીની ખામી વગરના નમૂનાઓ પર તાણ અને ટોર્સિયન પરીક્ષણોમાંથી મેળવવામાં આવે છે.આકૃતિ 4 પરીક્ષણો અને સમીકરણ દ્વારા અનુમાનિત વલણ રેખાઓમાંથી મેળવેલ તણાવ ત્રિઅક્ષીયતા અને અસ્થિભંગ તાણ દર્શાવે છે.(2) પરીક્ષણમાંથી મેળવેલ વલણ રેખા અને તાણ ત્રિઅક્ષીયતા અને અસ્થિભંગ તાણ વચ્ચેનો સંબંધ સમાન વલણ દર્શાવે છે.ફ્રેક્ચર સ્ટ્રેઈન અને સ્ટ્રેસ ટ્રાયએક્સિઆલિટી પ્રત્યેક સ્ટ્રેસ મોડ માટે, જે ટ્રેન્ડ લાઇનના ઉપયોગથી મેળવે છે, તેનો ઉપયોગ નમ્ર અસ્થિભંગના માપદંડ તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો.
બ્રેક એનર્જીનો ઉપયોગ ગરદન પછી તૂટી જવાનો સમય નક્કી કરવા માટે ભૌતિક ગુણધર્મ તરીકે થાય છે અને તે તાણ પરીક્ષણોમાંથી મેળવી શકાય છે.અસ્થિભંગ ઊર્જા સામગ્રીની સપાટી પર તિરાડોની હાજરી અથવા ગેરહાજરી પર આધાર રાખે છે, કારણ કે અસ્થિભંગનો સમય સ્થાનિક તાણની સાંદ્રતા પર આધારિત છે.આકૃતિઓ 5a-c સપાટીની ખામી વગરના નમૂનાઓની અસ્થિભંગ ઊર્જા દર્શાવે છે અને તાણ પરીક્ષણો અને મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણમાંથી R0.4 અથવા R0.8 નોચેસ સાથેના નમૂનાઓ દર્શાવે છે.અસ્થિભંગ ઊર્જા ગરદનથી અસ્થિભંગના સમય સુધીના સાચા તણાવ-વિસ્થાપન વળાંકના ક્ષેત્રને અનુરૂપ છે.
40 µm કરતાં વધુ ખામીની ઊંડાઈ ધરાવતા OT વાયર પર તાણ પરીક્ષણો કરીને સપાટીની ઝીણી ખામી સાથે OT વાયરની અસ્થિભંગ ઊર્જાની આગાહી કરવામાં આવી હતી, જેમ કે ફિગ. 5d માં બતાવ્યા પ્રમાણે.તાણ પરીક્ષણોમાં ખામીવાળા દસ નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો અને સરેરાશ અસ્થિભંગ ઊર્જા 29.12 mJ/mm2 અંદાજવામાં આવી હતી.
પ્રમાણિત સપાટીની ખામીને વાલ્વ સ્પ્રિંગ વાયરના વ્યાસ સાથે ખામીની ઊંડાઈના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, ઓટોમોટિવ વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના ઉત્પાદનમાં વપરાતા OT વાયરની સપાટીની ખામીની ભૂમિતિને ધ્યાનમાં લીધા વગર.ઓટી વાયરની ખામીઓ ઓરિએન્ટેશન, ભૂમિતિ અને લંબાઈના આધારે વર્ગીકૃત કરી શકાય છે.સમાન ખામીની ઊંડાઈ સાથે પણ, વસંતમાં સપાટીની ખામી પર કામ કરતા તણાવનું સ્તર ખામીની ભૂમિતિ અને દિશાના આધારે બદલાય છે, તેથી ખામીની ભૂમિતિ અને દિશા થાકની શક્તિને અસર કરી શકે છે.તેથી, સપાટીની ખામીઓનું સંચાલન કરવા માટે કડક માપદંડ લાગુ કરવા માટે વસંતના થાક જીવન પર સૌથી વધુ અસર કરતી ખામીઓની ભૂમિતિ અને અભિગમને ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી છે.OT વાયરની ફાઇન ગ્રેઇન સ્ટ્રક્ચરને કારણે, તેનું થાકનું જીવન નૉચિંગ માટે ખૂબ જ સંવેદનશીલ છે.તેથી, ખામીની ભૂમિતિ અને દિશા અનુસાર સૌથી વધુ તાણ સાંદ્રતા દર્શાવતી ખામીને મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ કરીને પ્રારંભિક ખામી તરીકે સ્થાપિત કરવી જોઈએ.અંજીર પર.6 આ અભ્યાસમાં વપરાતા અતિ-ઉચ્ચ તાકાત 2300 MPa વર્ગના ઓટોમોટિવ વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સ દર્શાવે છે.
OT વાયરની સપાટીની ખામીઓને સ્પ્રિંગ અક્ષ અનુસાર આંતરિક ખામી અને બાહ્ય ખામીઓમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન બેન્ડિંગને કારણે, કોમ્પ્રેસિવ સ્ટ્રેસ અને ટેન્સિલ સ્ટ્રેસ વસંતની અંદર અને બહાર અનુક્રમે કાર્ય કરે છે.કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન તાણના તાણને કારણે બહારથી દેખાતી સપાટીની ખામીને કારણે અસ્થિભંગ થઈ શકે છે.
વ્યવહારમાં, વસંત સમયાંતરે સંકોચન અને છૂટછાટને આધિન છે.સ્પ્રિંગના કમ્પ્રેશન દરમિયાન, સ્ટીલના વાયર ટ્વિસ્ટ થાય છે, અને સ્ટ્રેસની સાંદ્રતાને કારણે, સ્પ્રિંગની અંદર શીયર સ્ટ્રેસ આસપાસના શીયર સ્ટ્રેસ7 કરતા વધારે હોય છે.તેથી, જો વસંતની અંદર સપાટીની ખામીઓ હોય, તો વસંત તૂટવાની સંભાવના સૌથી વધુ છે.આમ, વસંતની બહારની બાજુ (સ્થાન જ્યાં વસંતના ઉત્પાદન દરમિયાન નિષ્ફળતાની અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે) અને આંતરિક બાજુ (જ્યાં વાસ્તવિક એપ્લિકેશનમાં તણાવ સૌથી વધુ હોય છે) સપાટીની ખામીના સ્થાન તરીકે સેટ કરવામાં આવે છે.
OT રેખાઓની સપાટીની ખામી ભૂમિતિને U-આકાર, V-આકાર, Y-આકાર અને T-આકારમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.વાય-ટાઈપ અને ટી-ટાઈપ મુખ્યત્વે કાચા માલની સપાટીની ખામીઓમાં અસ્તિત્વ ધરાવે છે, અને યુ-ટાઈપ અને વી-ટાઈપ ખામીઓ કોલ્ડ રોલિંગ પ્રક્રિયામાં ટૂલ્સના બેદરકાર હેન્ડલિંગને કારણે થાય છે.કાચા માલસામાનમાં સપાટીની ખામીઓની ભૂમિતિના સંદર્ભમાં, હોટ રોલિંગ દરમિયાન બિન-યુનિફોર્મ પ્લાસ્ટિક વિકૃતિથી ઉદ્ભવતા U-આકારની ખામીઓ V-shaped, Y-shaped અને T-આકારની સીમ ખામીઓમાં મલ્ટી-પાસ સ્ટ્રેચિંગ8, 10 હેઠળ વિકૃત થાય છે.
વધુમાં, V-આકારની, Y-આકારની અને T-આકારની ખામીઓ સાથે સપાટી પરના ખભાના ઢાળવાળા ઝોકને વસંતની કામગીરી દરમિયાન ઉચ્ચ તાણની સાંદ્રતાને આધિન કરવામાં આવશે.વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સ કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન વળે છે અને ઓપરેશન દરમિયાન ટ્વિસ્ટ થાય છે.ઉચ્ચ તાણ સાંદ્રતા સાથે V- આકારની અને Y- આકારની ખામીઓની તાણ સાંદ્રતાની તુલના મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ, ABAQUS - વ્યાપારી મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ સોફ્ટવેરનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવી હતી.તણાવ-તાણ સંબંધ આકૃતિ 1 અને સમીકરણ 1 માં બતાવવામાં આવ્યો છે. (1) આ સિમ્યુલેશન દ્વિ-પરિમાણીય (2D) લંબચોરસ ચાર-નોડ તત્વનો ઉપયોગ કરે છે, અને લઘુત્તમ તત્વ બાજુની લંબાઈ 0.01 mm છે.વિશ્લેષણાત્મક મોડેલ માટે, 0.5 mm ની ઊંડાઈ અને 2° ની ખામીનો ઢોળાવ સાથે V- આકારની અને Y- આકારની ખામીઓ 2.5 mm વ્યાસ અને 7.5 mm લંબાઈવાળા વાયરના 2D મોડલ પર લાગુ કરવામાં આવી હતી.
અંજીર પર.જ્યારે દરેક વાયરના બંને છેડા પર 1500 Nmmની બેન્ડિંગ મોમેન્ટ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે 7a દરેક ખામીની ટોચ પર બેન્ડિંગ સ્ટ્રેસ સાંદ્રતા દર્શાવે છે.વિશ્લેષણના પરિણામો દર્શાવે છે કે 1038.7 અને 1025.8 MPa ના મહત્તમ તાણ અનુક્રમે V-આકારના અને Y-આકારના ખામીઓની ટોચ પર જોવા મળે છે.અંજીર પર.7b ટોર્સિયનને કારણે દરેક ખામીની ટોચ પર તણાવની સાંદ્રતા દર્શાવે છે.જ્યારે ડાબી બાજુ સંકુચિત હોય છે અને જમણી બાજુએ 1500 N∙mm નો ટોર્ક લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે V- આકારની અને Y-આકારની ખામીની ટીપ્સ પર 1099 MPaનો સમાન મહત્તમ તાણ જોવા મળે છે.આ પરિણામો દર્શાવે છે કે V-પ્રકારની ખામીઓ Y-પ્રકારની ખામીઓ કરતાં વધુ વક્રતા તણાવ દર્શાવે છે જ્યારે તેમની પાસે ખામીની સમાન ઊંડાઈ અને ઢોળાવ હોય છે, પરંતુ તેઓ સમાન ટોર્સનલ તણાવ અનુભવે છે.તેથી, ખામીની સમાન ઊંડાઈ અને ઢોળાવ સાથે વી-આકારની અને Y-આકારની સપાટીની ખામીઓને વી-આકારમાં સામાન્ય કરી શકાય છે, જેમાં તણાવ એકાગ્રતાને કારણે ઉચ્ચ મહત્તમ તાણ હોય છે.વી-ટાઈપ ડિફેક્ટ સાઈઝ રેશિયોને α = w/h તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.આમ, T-પ્રકારની ખામી (α ≈ 0)ને બદલે, ભૂમિતિને V-પ્રકારની ખામીના ભૌમિતિક બંધારણ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરી શકાય છે.તેથી, વાય-પ્રકાર અને ટી-પ્રકારની ખામીઓ વી-પ્રકારની ખામીઓ દ્વારા સામાન્ય કરી શકાય છે.ઊંડાઈ (h) અને લંબાઈ (l) નો ઉપયોગ કરીને, લંબાઈ ગુણોત્તરને અન્યથા β = l/h તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.
આકૃતિ 811 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, OT વાયરની સપાટીની ખામીઓની દિશાઓ રેખાંશ, ત્રાંસી અને ત્રાંસી દિશામાં વિભાજિત કરવામાં આવી છે. પદ્ધતિ
અંજીર પર.9a એ એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ સ્ટ્રેસ એનાલિસિસ મોડલ બતાવે છે.વિશ્લેષણની સ્થિતિ તરીકે, સ્પ્રિંગને 50.5 મીમીની મુક્ત ઊંચાઈથી 21.8 મીમીની સખત ઊંચાઈ સુધી સંકુચિત કરવામાં આવી હતી, સ્પ્રિંગની અંદર 1086 એમપીએનો મહત્તમ તણાવ પેદા થયો હતો, જેમ કે ફિગ. 9b માં બતાવ્યા પ્રમાણે.વાસ્તવિક એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સની નિષ્ફળતા મુખ્યત્વે વસંતની અંદર થતી હોવાથી, આંતરિક સપાટીની ખામીઓની હાજરી વસંતના થાક જીવનને ગંભીર અસર કરે તેવી અપેક્ષા છે.તેથી, પેટા-મોડલિંગ તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સની અંદરના ભાગમાં રેખાંશ, ત્રાંસી અને ત્રાંસી દિશાઓમાં સપાટીની ખામીઓ લાગુ કરવામાં આવે છે.કોષ્ટક 2 સપાટીની ખામીના પરિમાણો અને મહત્તમ સ્પ્રિંગ કમ્પ્રેશન પર ખામીની દરેક દિશામાં મહત્તમ તાણ દર્શાવે છે.ટ્રાંસવર્સ દિશામાં સૌથી વધુ તણાવ જોવા મળ્યો હતો, અને રેખાંશ અને ત્રાંસી દિશામાં ટ્રાંસવર્સ દિશામાં તણાવનો ગુણોત્તર 0.934–0.996 અંદાજવામાં આવ્યો હતો.તણાવ ગુણોત્તર આ મૂલ્યને મહત્તમ ટ્રાંસવર્સ સ્ટ્રેસ દ્વારા વિભાજીત કરીને નક્કી કરી શકાય છે.વસંતમાં મહત્તમ તણાવ દરેક સપાટીની ખામીની ટોચ પર જોવા મળે છે, જેમ કે ફિગ. 9s માં બતાવ્યા પ્રમાણે.રેખાંશ, ત્રાંસી અને ત્રાંસી દિશાઓમાં અવલોકન કરાયેલ તણાવ મૂલ્યો અનુક્રમે 2045, 2085 અને 2049 MPa છે.આ વિશ્લેષણોના પરિણામો દર્શાવે છે કે ટ્રાંસવર્સ સપાટીની ખામીઓ એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના થાક જીવન પર સૌથી સીધી અસર કરે છે.
વી-આકારની ખામી, જે એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગના થાક જીવનને સૌથી વધુ સીધી અસર કરે છે તેવું માનવામાં આવે છે, તેને OT વાયરની પ્રારંભિક ખામી તરીકે પસંદ કરવામાં આવી હતી, અને ખામીની દિશા તરીકે ટ્રાંસવર્સ દિશા પસંદ કરવામાં આવી હતી.આ ખામી ફક્ત બહાર જ નહીં, જ્યાં ઉત્પાદન દરમિયાન એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ તૂટી ગયું હતું, પણ અંદર પણ, જ્યાં ઓપરેશન દરમિયાન તણાવની સાંદ્રતાને કારણે સૌથી વધુ તાણ થાય છે.મહત્તમ ખામી ઊંડાઈ 40 µm પર સેટ છે, જે એડી વર્તમાન ખામી શોધ દ્વારા શોધી શકાય છે, અને લઘુત્તમ ઊંડાઈ 2.5 mm વાયર વ્યાસના 0.1% ને અનુરૂપ ઊંડાઈ પર સેટ છે.તેથી, ખામીની ઊંડાઈ 2.5 થી 40 µm છે.0.1~1ની લંબાઈના ગુણોત્તર સાથેની ખામીઓની ઊંડાઈ, લંબાઈ અને પહોળાઈ અને 5~15ના લંબાઈના ગુણોત્તરનો ઉપયોગ ચલો તરીકે કરવામાં આવ્યો હતો, અને વસંતની થાક શક્તિ પર તેમની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું.કોષ્ટક 3 પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને નિર્ધારિત વિશ્લેષણાત્મક પરિસ્થિતિઓની યાદી આપે છે.
ઓટોમોટિવ એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સ કોલ્ડ વિન્ડિંગ, ટેમ્પરિંગ, શોટ બ્લાસ્ટિંગ અને ઓટી વાયરના હીટ સેટિંગ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સના થાક જીવન પર OT વાયરમાં પ્રારંભિક સપાટીની ખામીઓની અસરનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે વસંત બનાવટ દરમિયાન સપાટીની ખામીઓમાં ફેરફાર ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ.તેથી, આ વિભાગમાં, મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણનો ઉપયોગ દરેક સ્પ્રિંગના ઉત્પાદન દરમિયાન OT વાયરની સપાટીની ખામીના વિકૃતિની આગાહી કરવા માટે થાય છે.
અંજીર પર.10 ઠંડા પવનની પ્રક્રિયા બતાવે છે.આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, OT વાયરને ફીડ રોલર દ્વારા વાયર માર્ગદર્શિકામાં ખવડાવવામાં આવે છે.વાયર માર્ગદર્શિકા રચનાની પ્રક્રિયા દરમિયાન વળાંકને રોકવા માટે વાયરને ફીડ કરે છે અને સપોર્ટ કરે છે.વાયર માર્ગદર્શિકામાંથી પસાર થતા વાયરને પ્રથમ અને બીજા સળિયા દ્વારા વાળવામાં આવે છે જેથી ઇચ્છિત અંદરના વ્યાસ સાથે કોઇલ સ્પ્રિંગ બનાવવામાં આવે.સ્પ્રિંગ પિચ એક ક્રાંતિ પછી સ્ટેપિંગ ટૂલને ખસેડીને બનાવવામાં આવે છે.
અંજીર પર.11a કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન સપાટીની ખામીની ભૂમિતિમાં ફેરફારનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા મર્યાદિત તત્વ મોડેલ બતાવે છે.વાયરનું નિર્માણ મુખ્યત્વે વિન્ડિંગ પિન દ્વારા પૂર્ણ થાય છે.વાયરની સપાટી પરનું ઓક્સાઇડ સ્તર લુબ્રિકન્ટ તરીકે કામ કરતું હોવાથી, ફીડ રોલરની ઘર્ષણ અસર નહિવત છે.તેથી, ગણતરીના મોડેલમાં, ફીડ રોલર અને વાયર માર્ગદર્શિકાને બુશિંગ તરીકે સરળ બનાવવામાં આવે છે.OT વાયર અને ફોર્મિંગ ટૂલ વચ્ચેના ઘર્ષણનો ગુણાંક 0.05 પર સેટ કરવામાં આવ્યો હતો.2D કઠોર બોડી પ્લેન અને ફિક્સેશન શરતો લાઇનના ડાબા છેડે લાગુ કરવામાં આવે છે જેથી તેને X દિશામાં ફીડ રોલર (0.6 m/s) જેટલી ઝડપે ખવડાવી શકાય.અંજીર પર.11b વાયરમાં નાની ખામીઓ લાગુ કરવા માટે વપરાતી સબ-સિમ્યુલેશન પદ્ધતિ બતાવે છે.સપાટીની ખામીઓના કદને ધ્યાનમાં લેવા માટે, સબમોડેલ 20 µm અથવા વધુની ઊંડાઈ સાથે સપાટીની ખામી માટે બે વાર અને 20 µm કરતાં ઓછી ઊંડાઈ સાથે સપાટીની ખામી માટે ત્રણ વખત લાગુ કરવામાં આવે છે.સરફેસ ખામી સમાન પગલાઓ સાથે રચાયેલા વિસ્તારોમાં લાગુ પડે છે.વસંતના એકંદર મોડેલમાં, વાયરના સીધા ભાગની લંબાઈ 100 મીમી છે.પ્રથમ સબમોડેલ માટે, વૈશ્વિક મોડલથી 75mmની રેખાંશ સ્થિતિ પર 3mmની લંબાઈ સાથે સબમોડલ 1 લાગુ કરો.આ સિમ્યુલેશનમાં ત્રિ-પરિમાણીય (3D) હેક્સાગોનલ આઠ-નોડ તત્વનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.વૈશ્વિક મોડેલ અને સબમોડલ 1 માં, દરેક તત્વની લઘુત્તમ બાજુની લંબાઈ અનુક્રમે 0.5 અને 0.2 mm છે.પેટા-મોડલ 1 ના પૃથ્થકરણ પછી, પેટા-મોડલ 2 પર સપાટીની ખામી લાગુ કરવામાં આવે છે, અને પેટા-મોડલ 2 ની લંબાઈ અને પહોળાઈ એ પેટા-મોડલની સીમાની સ્થિતિના પ્રભાવને દૂર કરવા માટે સપાટીની ખામીની લંબાઈ કરતા 3 ગણી છે. વધુમાં, 50% લંબાઈ અને પહોળાઈનો ઉપયોગ પેટા-મોડલની ઊંડાઈ તરીકે થાય છે.સબ-મોડલ 2 માં, દરેક તત્વની લઘુત્તમ બાજુની લંબાઈ 0.005 mm છે.કોષ્ટક 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણમાં સપાટીની ચોક્કસ ખામીઓ લાગુ કરવામાં આવી હતી.
અંજીર પર.12 કોઇલના ઠંડા કામ પછી સપાટીની તિરાડોમાં તણાવનું વિતરણ દર્શાવે છે.સામાન્ય મોડેલ અને સબમોડલ 1 એ જ જગ્યાએ 1076 અને 1079 MPa ના લગભગ સમાન તાણ દર્શાવે છે, જે સબમોડલિંગ પદ્ધતિની શુદ્ધતાની પુષ્ટિ કરે છે.સ્થાનિક તાણની સાંદ્રતા સબમોડલની સીમા કિનારીઓ પર જોવા મળે છે.દેખીતી રીતે, આ સબમોડેલની સીમાની પરિસ્થિતિઓને કારણે છે.તાણની સાંદ્રતાને કારણે, લાગુ સપાટીની ખામીઓ સાથે સબ-મોડલ 2, કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન ખામીની ટોચ પર 2449 MPa નો તણાવ દર્શાવે છે.કોષ્ટક 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, પ્રતિભાવ સપાટી પદ્ધતિ દ્વારા ઓળખવામાં આવેલી સપાટીની ખામીઓ વસંતની અંદરના ભાગમાં લાગુ કરવામાં આવી હતી.મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણના પરિણામો દર્શાવે છે કે સપાટીની ખામીના 13 કેસોમાંથી કોઈ પણ નિષ્ફળ થયું નથી.
તમામ તકનીકી પ્રક્રિયાઓમાં વિન્ડિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, સ્પ્રિંગની અંદર સપાટીની ખામીઓની ઊંડાઈ 0.1–2.62 µm (ફિગ. 13a), અને પહોળાઈ 1.8–35.79 µm (ફિગ. 13b) દ્વારા ઘટી છે, જ્યારે લંબાઈ 0.72 વધી છે. –34.47 µm (ફિગ. 13c).કોલ્ડ રોલિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન ત્રાંસી વી-આકારની ખામી પહોળાઈમાં બંધ હોવાથી, તે મૂળ ખામી કરતાં વધુ ઢોળાવ સાથે વી-આકારની ખામીમાં વિકૃત થઈ જાય છે.
ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં ઓટી વાયરની સપાટીની ખામીઓની ઊંડાઈ, પહોળાઈ અને લંબાઈમાં વિરૂપતા.
સ્પ્રિંગની બહાર સપાટીની ખામીઓ લાગુ કરો અને ફિનાઈટ એલિમેન્ટ એનાલિસિસનો ઉપયોગ કરીને કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન તૂટવાની સંભાવનાની આગાહી કરો.કોષ્ટકમાં સૂચિબદ્ધ શરતો હેઠળ.3, બાહ્ય સપાટીમાં ખામીઓના વિનાશની કોઈ સંભાવના નથી.બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, 2.5 થી 40 µm સુધીની સપાટીની ખામીની ઊંડાઈએ કોઈ વિનાશ થયો નથી.
સપાટીની ગંભીર ખામીઓની આગાહી કરવા માટે, કોલ્ડ રોલિંગ દરમિયાન બાહ્ય અસ્થિભંગની તપાસ ખામીની ઊંડાઈ 40 µm થી 5 µm સુધી વધારીને કરવામાં આવી હતી.અંજીર પર.14 સપાટીની ખામીઓ સાથે અસ્થિભંગ દર્શાવે છે.ફ્રેક્ચર ઊંડાઈ (55 µm), પહોળાઈ (2 µm) અને લંબાઈ (733 µm) ની સ્થિતિમાં થાય છે.વસંતની બહાર સપાટીની ખામીની ગંભીર ઊંડાઈ 55 μm હોવાનું બહાર આવ્યું છે.
શૉટ પીનિંગ પ્રક્રિયા તિરાડોની વૃદ્ધિને દબાવી દે છે અને વસંતની સપાટીથી ચોક્કસ ઊંડાઈ પર અવશેષ સંકુચિત તાણ બનાવીને થાકનું જીવન વધારે છે;જો કે, તે વસંતની સપાટીની ખરબચડીને વધારીને તાણની સાંદ્રતાને પ્રેરિત કરે છે, આમ વસંતના થાક પ્રતિકારને ઘટાડે છે.તેથી, ગૌણ શૉટ પીનિંગ ટેક્નોલોજીનો ઉપયોગ શૉટ પીનિંગને કારણે સપાટીની ખરબચડીમાં વધારો થવાને કારણે થનારી થાકની લાઈફમાં ઘટાડા માટે ભરપાઈ કરવા માટે ઉચ્ચ શક્તિના ઝરણા ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.બે-તબક્કાના શૉટ પીનિંગથી સપાટીની ખરબચડી, મહત્તમ સંકુચિત અવશેષ તણાવ અને સપાટીના સંકુચિત અવશેષ તણાવમાં સુધારો થઈ શકે છે કારણ કે પ્રથમ શૉટ પીનિંગ 12,13,14 પછી બીજો શૉટ પીનિંગ કરવામાં આવે છે.
અંજીર પર.15 શોટ બ્લાસ્ટિંગ પ્રક્રિયાનું વિશ્લેષણાત્મક મોડેલ બતાવે છે.એક સ્થિતિસ્થાપક-પ્લાસ્ટિક મોડેલ બનાવવામાં આવ્યું હતું જેમાં શોટ બ્લાસ્ટિંગ માટે OT લાઇનના લક્ષ્ય સ્થાનિક વિસ્તારમાં 25 શોટબોલ છોડવામાં આવ્યા હતા.શોટ બ્લાસ્ટિંગ વિશ્લેષણ મોડેલમાં, કોલ્ડ વિન્ડિંગ દરમિયાન વિકૃત થયેલ OT વાયરની સપાટીની ખામીનો પ્રારંભિક ખામી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.શૉટ બ્લાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા પહેલા ટેમ્પરિંગ દ્વારા કોલ્ડ રોલિંગ પ્રક્રિયામાંથી ઉદ્ભવતા શેષ તણાવને દૂર કરવું.શોટ સ્ફિયરના નીચેના ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો: ઘનતા (ρ): 7800 kg/m3, સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલસ (E) – 210 GPa, પોઈસનનો ગુણોત્તર (υ): 0.3.બોલ અને સામગ્રી વચ્ચેના ઘર્ષણનો ગુણાંક 0.1 પર સેટ છે.પ્રથમ અને બીજા ફોર્જિંગ પાસ દરમિયાન 0.6 અને 0.3 એમએમના વ્યાસ સાથેના શોટ્સ 30 મીટર/સેકંડની સમાન ઝડપે બહાર કાઢવામાં આવ્યા હતા.શોટ બ્લાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા પછી (આકૃતિ 13 માં દર્શાવેલ અન્ય ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓમાં), વસંતની અંદર સપાટીની ખામીઓની ઊંડાઈ, પહોળાઈ અને લંબાઈ -6.79 થી 0.28 µm, -4.24 થી 1.22 µm અને -2 .59 થી 1.69 µm સુધીની હતી. µm, અનુક્રમે µm.સામગ્રીની સપાટી પર કાટખૂણે બહાર નીકળેલા અસ્ત્રના પ્લાસ્ટિક વિરૂપતાને કારણે, ખામીની ઊંડાઈ ઘટે છે, ખાસ કરીને, ખામીની પહોળાઈ નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે.દેખીતી રીતે, શોટ પીનિંગને કારણે પ્લાસ્ટિકની વિકૃતિને કારણે ખામી બંધ થઈ ગઈ હતી.
ગરમીની સંકોચન પ્રક્રિયા દરમિયાન, ઠંડા સંકોચન અને નીચા તાપમાનની એનિલિંગની અસરો એક જ સમયે એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ પર કાર્ય કરી શકે છે.કોલ્ડ સેટિંગ ઝરણાના તાણના સ્તરને ઓરડાના તાપમાને તેના ઉચ્ચતમ શક્ય સ્તર સુધી સંકુચિત કરીને મહત્તમ કરે છે.આ કિસ્સામાં, જો એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ સામગ્રીની ઉપજ શક્તિથી ઉપર લોડ કરવામાં આવે છે, તો એન્જિન વાલ્વ સ્પ્રિંગ પ્લાસ્ટિકલી વિકૃત થઈ જાય છે, ઉપજની શક્તિમાં વધારો કરે છે.પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતા પછી, વાલ્વ સ્પ્રિંગ ફ્લેક્સ થાય છે, પરંતુ વધેલી ઉપજ શક્તિ વાસ્તવિક કામગીરીમાં વાલ્વ સ્પ્રિંગની સ્થિતિસ્થાપકતા પૂરી પાડે છે.નીચા તાપમાને એનિલિંગ ઊંચા તાપમાને કાર્યરત વાલ્વ સ્પ્રિંગ્સની ગરમી અને વિકૃતિ પ્રતિકાર સુધારે છે2.
FE પૃથ્થકરણમાં શૉટ બ્લાસ્ટિંગ દરમિયાન વિકૃત સપાટીની ખામીઓ અને એક્સ-રે ડિફ્રેક્શન (XRD) સાધનો વડે માપવામાં આવેલા શેષ તણાવ ક્ષેત્રને પેટા-મોડલ 2 (ફિગ. 8) પર લાગુ કરવામાં આવ્યા હતા જેથી ગરમીના સંકોચન દરમિયાન ખામીઓમાં ફેરફાર થાય.સ્પ્રિંગને સ્થિતિસ્થાપક શ્રેણીમાં ચલાવવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી હતી અને તેને તેની 50.5 મીમીની મુક્ત ઊંચાઈથી તેની 21.8 મીમીની મજબૂત ઊંચાઈ સુધી સંકુચિત કરવામાં આવી હતી અને પછી વિશ્લેષણની સ્થિતિ તરીકે તેની મૂળ ઉંચાઈ 50.5 મીમી પર પાછા આવવાની મંજૂરી આપવામાં આવી હતી.ગરમીના સંકોચન દરમિયાન, ખામીની ભૂમિતિ નજીવી રીતે બદલાય છે.દેખીતી રીતે, શૉટ બ્લાસ્ટિંગ દ્વારા બનાવવામાં આવેલ 800 MPa અને તેથી વધુના શેષ સંકુચિત તણાવ, સપાટીની ખામીઓના વિરૂપતાને દબાવી દે છે.ગરમીના સંકોચન પછી (ફિગ. 13), સપાટીની ખામીઓની ઊંડાઈ, પહોળાઈ અને લંબાઈ અનુક્રમે -0.13 થી 0.08 µm, -0.75 થી 0 µm અને 0.01 થી 2.4 µm સુધી બદલાય છે.
અંજીર પર.16 સમાન ઊંડાઈ (40 µm), પહોળાઈ (22 µm) અને લંબાઈ (600 µm) ની U- આકારની અને V-આકારની ખામીઓની વિકૃતિઓની તુલના કરે છે.U-shaped અને V-shaped ખામીઓની પહોળાઈમાં ફેરફાર લંબાઈમાં થતા ફેરફાર કરતા મોટો છે, જે કોલ્ડ રોલિંગ અને શોટ બ્લાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પહોળાઈની દિશામાં બંધ થવાને કારણે થાય છે.U-આકારની ખામીઓની તુલનામાં, V-આકારની ખામીઓ પ્રમાણમાં વધુ ઊંડાઈએ અને વધુ ઢોળાવ સાથે રચાય છે, જે સૂચવે છે કે V-આકારની ખામીઓ લાગુ કરતી વખતે રૂઢિચુસ્ત અભિગમ અપનાવી શકાય છે.
આ વિભાગ દરેક વાલ્વ સ્પ્રિંગ ઉત્પાદન પ્રક્રિયા માટે OT લાઇનમાં પ્રારંભિક ખામીના વિરૂપતાની ચર્ચા કરે છે.પ્રારંભિક OT વાયરની ખામી વાલ્વ સ્પ્રિંગની અંદરના ભાગમાં લાગુ કરવામાં આવે છે જ્યાં સ્પ્રિંગની કામગીરી દરમિયાન ઉચ્ચ તણાવને કારણે નિષ્ફળતાની અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે.OT વાયરની ટ્રાંસવર્સ V-આકારની સપાટીની ખામીઓ ઊંડાઈ અને લંબાઈમાં સહેજ વધી છે અને ઠંડા વિન્ડિંગ દરમિયાન વળાંકને કારણે પહોળાઈમાં તીવ્ર ઘટાડો થયો છે.પહોળાઈની દિશામાં બંધ થવું એ અંતિમ ગરમીના સેટિંગ દરમિયાન ઓછી અથવા કોઈ નોંધપાત્ર ખામી વિકૃતિ સાથે શોટ પીનિંગ દરમિયાન થાય છે.કોલ્ડ રોલિંગ અને શોટ પીનિંગની પ્રક્રિયામાં, પ્લાસ્ટિકના વિરૂપતાને કારણે પહોળાઈની દિશામાં મોટી વિકૃતિ જોવા મળે છે.કોલ્ડ રોલિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન પહોળાઈ બંધ થવાને કારણે વાલ્વ સ્પ્રિંગની અંદર V આકારની ખામી ટી-આકારની ખામીમાં પરિવર્તિત થાય છે.