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      不銹鋼厚壁管裝配中的干涉改善了變形引起的局部應力變化

      2020-06-10 14:14:34

      因為主要因素是在不銹鋼厚壁管中引入殘余應力,所以已經發現過盈配合有利于疲勞壽命。然而,這個問題涉及的問題比正常變形引起的殘余壓應力更廣泛。為了理解這一益處的本質,將考慮這一過程的幾種特殊應用。

      錐形緊固件的使用方法是提高不銹鋼厚壁管抗疲勞性能的專利裝置。在這個過程中,一個給定直徑的銷被壓入兩個不銹鋼零件中的一個較小的孔中,以使其擰緊并產生標準流量。如果拔出銷,殘余壓應力將留在316L不銹鋼管匹配零件中,就像噴丸或滾花造成的正常流變一樣。然而,為了起到緊固的作用,銷保留在結構中;銷和構件之間的壓力沒有消除。然而,當最初制造時,結構中的殘余應力是拉伸應力。

      在這種情況下,即使是拉伸預應力也是有益的。所涉及的機制類似于使用不銹鋼螺栓將兩個零件聯固定在一起,尤其是當不銹鋼厚壁管的硬度遠低于組件的其余部分時。當組件使不銹鋼管承受軸向載荷時,螺栓載荷不會增加,直到載荷應力超過預應力。因此,預應力具有減小應力范圍的作用,而對最大應力的影響相對較小,從而提高了大直徑不銹鋼管的疲勞壽命。這個問題316L不銹鋼無縫管確實非常復雜,需要仔細分析,以考慮變形引起的局部應力變化。然而,從質量上不難看出,由于以下四個因素的結合,過盈裝配可以改善不銹鋼厚壁管的疲勞性能:

      1.與空孔相比(自然,在大多數情況下,沒有不銹鋼厚壁管就沒有空孔),真正的孔本身降低了局部應力和應變;

      2.孔附近不銹鋼材料的冷加工硬化可以提高關鍵區域不銹鋼厚壁管的強度;

      3.減小已知外部載荷的應力范圍;

      4.殘余壓應力的引入。

      不銹鋼厚壁管對加工后成品零件疲勞壽命的影響??梢钥闯?,盡管由于過盈配合,疲勞壽命顯著增加,但是增加過盈量超過一定限度將不再導致不銹鋼厚壁管壽命的增加。疲勞現象是上述因素復雜作用的反映。普通不銹鋼厚壁鋼管和帶孔厚壁不銹鋼管的疲勞性能??梢钥闯?,與空孔相比,簡單地填充孔可以顯著提高疲勞壽命。然而,不銹鋼厚壁管可以進一步提高使用壽命。當然,這個數字并不反映通過組件中的螺栓從一個不銹鋼厚壁管到另一個不銹鋼厚壁管的負荷轉移的效果,但是它指出厚壁鋼管在某些條件下是有利的。

      另一種用于提高抗疲勞性的過盈配合不銹鋼厚壁管據報道是一種“正弦緊固件”。指示此緊固件的幾何形狀。整個截面為修正的正弦波形。當螺距為1/16時,從波峰到波谷的高度為0.03。緊固件用于將組裝好的件聯固定在一起,并且組裝部件的孔小于螺栓的外徑,因此在組裝過程中需要強制組裝。據說,以這種方式使用的力比直邊過盈配合不銹鋼厚壁管的力低得多,因為盡管接觸面積有限,但在接觸表面附近不銹鋼厚壁管仍有變形的空間。此外,結構孔的尺寸公差并不十分重要,并且在組合中不易刮傷或咬合,從而提高不銹鋼厚壁管的抗疲勞性。

      帶孔不銹鋼厚壁管的疲勞試驗結果??梢钥闯?,如果將相同的不銹鋼厚壁鋼管不壓配合裝入孔中,使用壽命將增加約3倍。然而,安裝在孔中的干涉配合正弦緊固件的疲勞壽命將增加


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