Nowa procedura projektowania inżynierskiego z zakresu doboru materiałów i technologii uszlachetniania

• Autorzy: Gawroński Z.

Warianty tytułu

EN

The new engineering design procedure in selection range of materials and increament of their properties

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ azotowania próżniowego metodą NITROVAC na stan naprężeń własnych w warstwach wierzchnich stali SW7M. Stworzono bazę danych dotyczącą rozkładów naprężeń własnych w warstwie wierzchniej na podstawie metody Waismana-Philipsa. Na przykładzie mechanizmu krzywkowego rozdzielaczowej pompy DPA opracowano model numeryczny dla superponowania naprężeń własnych i pochodzących od obciążeń zewnętrznych. Symulację przeprowadzono Metodą Elementów Skończonych (MES) przy wykorzystaniu standardowego pakietu ANSYS 5.4. Na podstawie analizy widma naprężeń rzeczywistych w warunkach eksploatacji określono kryteria występowania poszczególnych (normalnych i patologicznych) postaci zużycia o charakterze zmęczenia stykowego. Wyniki modelowania zweryfikowano opierając się na obserwacji nadzorowanej seryjnych pomp wtryskowych na stacji prób oraz pomp zdemontowanych z pojazdów po długotrwałej eksploatacji. Zaproponowano nowy ilościowy sposób określenia struktury warstw azotowanych i granic jej tolerancji dla konkretnych warunków eksploatacji w warunkach skoncentrowanego naprężenia stykowego.

EN

The influence low-pressure nitriding - NITROVAC, on the state of the residual stresses in the surface layers of M2HSS steel, were investigated. The data base of the residual stresses distribution in the surface layers with use of Waismann-Philips method was elaborated. At the example of the cam mechanism of injection pump DPA, the numerical model for superposing the residual stresses and those coming from the external loads is shown. The simulation was made with use of Finite Element Method and the standard program ANSYS 5.4. The criteria of the occurrence of the particular contact wear shapes (normal and abnormal) were defined on the base of virtual stress spectrum analysis. The results of the modelling were verified by the injection pumps observation, both at the probe stand and coming from the field tests. The new, quantitative way of the designation of nitrided layer structure, and boundaries of its tolerance for concrete exploitation circumstances in the concentrated contact stress conditional is proposed.

Słowa kluczowe

PL

projektowanie techniczne; dobór materiałów; azotowanie próżniowe; NITROVAC; naprężenia szczątkowe; warstwa wierzchnia; baza danych; metoda Waismana-Philipsa; mechanizm krzywkowy; pompa rozdzielaczowa DPA; symulacja; metoda elementów skończonych; weryfikacja modelu; pompa wtryskowa; naprężenie stykowe

EN

engineering design; materials selection; low pressure nitriding; Nitrovac; residual stresses; surface layer; database; Waismann-Philips method; cam mechanism; injection pump DPA; simulation; finite element method; model veryfication; injection pump; contact stress

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2000
• Tom: R. XXI, nr 3
• Strony: 108--114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Gawroński Z.

• Instytut Inżynierii Materiałowej i Technik Bezwiórowych, Politechnika Łódzka

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej i Technik Bezwiórowych

Bibliografia

• [1] Ashby M.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim. (tłum z j. angielskiego) Wyd. Naukowo-Techniczne. Warszawa 1998
• [2] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni metali. WNT. Warszawa 1995
• [3] CMS. Cambridge Materials Selector. Cambridge University Engineering Department. Cambridge 1992
• [4] ELBASE: Metal Finishing/Surface Treatment Technology. Metal Finishing Information Services Ltd. PO BOX 70. Stevenage. Hearts SG1 4DF. UK. 1992
• [5] MATUS: Materials User Service Engineering Information Company Lid. 15/7 Ingate Place. London SW8 3NS UK
• [6] PERITUS Materails Systems Ltd. 6th Floor. Cunard Building. Water S1. Liverpool L3 IEG. UK
• [7] Praca zbiorowa: ASM Engineered Materials Reference Book. ASM International. Metals Park, Columbus. Ohio 1989
• [8] Praca zbiorowa: Materials Selector. Materials Engineering. Wydawnictwo Remhold. Stamford. Conn 1991
• [9] Praca zbiorowa: The Elsevier Materials Selector. Wyd. N.A. Waterman. M.F. Ashby. Elsevier Science Publisher Ltd. Crown House. Linton Road. Essex IG118JU, UK i CRC Press Inc, 2000 Corporate Blvd N.W. Boca Raton. Florida, 3341. USA 1991
• [10] SteCal: Steel Heat-Treatment Calculations; AMS International, Metals Park, Ohio 440703, USA
• [11] Idenhoffer B.: Physikalische und metalkundliche Vorgange beim Nitrieren in Plasma einer Glimmenentladung. Härt. – Tech. Mitt. 29, 1974, s. 105
• [12] Hebda M.: Wybrane metody eksperymentalnej analizy naprężen własnych w warstwie wierzchniej. Praca hab. WAT. Warszawa 1966
• [13] Jurgesnson A.: Azotiroivanije v energomašinostroenii. Mašgiz, Moskwa, 1962.
• [14] Kula P.; Wpływ oddziaływania wodoru w procesie azotowania na wybrane własności mechaniczne stali 38HMJ. Praca doktorska, Politechnika Łódzka 1982
• [15] Lawrowski Z.: Tarcie, zużywanie i smarowanie. PWN, Warszawa
• [16] Gawroński Z., Jakubowski K.: Wpływ parametrów azotowania próżniowego „NITROVAC’79” na poziom naprężeń w warstwie wierzchniej stali SW7M. III Ogólnopolska Konferencja Naukowa – Obróbka Powierzchniowa 1996, s. 96
• [17] Gawroński Z.: Wpływ ciśnienia cząstkowego amoniaku na rozkład naprężeń własnych w warstwie wierzchniej stali SW7M po azotowaniu próżniowym NITROVAC’79” Inżynieria Materiałowa 1, 1997
• [18] Waisman J. W., Phillips A.; Proc. Of the Soc. Expenmential Stress Analysis, vol XI, Number 2, 1952, s. 102
• [19] Hoffmann F., Kreft U., Hirsch T., Mayr P.; In situ measurement of residua stresses during nitriding process. Prod, of Second International Conference on Carburizing and Nitriding with Atmospheres, Cleveland, Ohio 1995
• [20] Somers M., Mittemeijer E.: Development and relaxation of stress in surface layers; composition and residua profiles in γ’ Fe4N1-x layers on α-Fe substrates. Metallurgical Transactions A. Volume 21A, January 1990. p 189
• [21] Szawłowski J., Psoda M.: Naprężenia własne w strefie γ’ Fe4N warstwy azotowanej w Fe ARMCO i stali 38HMJ. Inżynieria Materiałowa 3, 1997 s. 100