关于自增强处理的4种方法及其特点介绍-「亿威仕」
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            1. 关于自增强处理的4种方法及其特点介绍

              2017-11-29 0

              在学习自增强处理方法之前,有必要先给个别小白科普一下,什么是自增强处理?

              自增强处理是一种通过超工作压力处理,由筒体自身外层材料的弹性收缩引起的残余应力,使工作时应力分布趋于均匀,提高屈服承载能力的措施。通俗点说就是在圆筒内壁施加很高的压力,使内壁屈服,产生径向扩大的残余变形,然后卸除压力。此时,由于外层材料的弹性收缩,使已经塑性变形的内层材料在弹性恢复后产生压缩应力,获得残余压应力的一种方法。

              根据获得径向力途径的不同,目前应用于生产的自增强处理方法可分为机械式挤压法、直接静压法、爆炸胀压法和固体自增强法这4种,下面就大家来简单了解一下这4种方法的原理及各自特点:

              一、机械式挤压法

              机械式挤压法基本原理:机械式挤压法是利用滑动的有过盈的锥形心轴通过圆筒内壁,使内壁受到挤压而产生塑性变形及残余应力,从而达到自增强的目的。

              机械式挤压的方法。在机械式挤压法中,目前用于推动心轴在圆筒内滑动的方法有以下3种:

              1、用冲头和水压机把心轴压入(间接液压) ;

              2、把液压引到心轴背面,推动心轴(直接液压) ;

              3、用机械拉动心轴,称机械拉牵法。

              机械式挤压法的特点:

              机械式挤压法主要应用于开式圆筒(管子) ,比较经济,不需要外部限定模具,相应的密封也较容易。且只受心轴材料的压缩强度所限制而不受圆筒强度约束,因此能达到1500~ 2000MPa的残余应力。在一定的径比下,机械式挤压法和静液压法所需的压力取决于内径扩胀量。对于一定屈服强度的材料,机械式挤压法所需的压力比静液压法低得多。机械式挤压法获得的周向残余应力避静液压法大。从理论上分析,前者周向残余应力比后者小,而实际上,后者比前者大。这种差异是由于静液压法自增强产生的残余应力,由于B ausch inger效应的影响而降低,而挤压法自增强则是三向变形组合,导致内壁产生较小的反向屈服,所以得到较大的残余应力。

              另外,由于机械式挤压法与静液压法超应变时引起的应力状态有差异,因而还产生残余应力的某些差别。一般,开式圆筒静液压自增强和爆炸法自增强没有纵向残余应力存在(即使有也可忽略) ,但机械式挤压法自增强时,由于心轴和内壁面之间的摩擦力加上接触面上法向应力的轴向分量综合产生对圆筒内壁轴向的剪应力较大,随着轴向应力的增加,周向应力将减少。因此,当经过机械式挤压法自增强处理的开式圆筒(管子)再作液压屈服试验时,再屈服压力必然衰减,也即弹性强度降低。对于每一种径比来说,随着超应变的增加,自增强圆筒的再屈服压力达到一个最大值,然后稍有减少。这一最大值对应的超应变量比静液压法自增强的超应变量小得多。也即机械式挤压法自增强存在一个最佳超应变量,此时,圆筒的弹性强度极限可同100%超应变的静液压法自增强相当。

              二、直接静液压法

              直接静液压法的基本原理:直接静液压法是利用液体压力直接作用于圆筒内壁,使之塑性变形后产生超应变,然后卸除压力获得残余应力,以提高弹性强度极限和疲劳寿命。这是最早使用的方法,也是最常用的方法,广泛用于自紧各种大、中口径的炮管以及高压超高压容器和管道。

              直接静液压法的特点:

              直接静液压法与容器的液压试验过程基本相同,其优点是操作简单,机动灵活,不需要特殊的压力元件,而且能使壁面获得均匀的塑性变形,尤其适用于闭式容器的自增强处理。对于开式圆筒(如炮筒、管道、压缩机气缸等),可采用端部密封装置。直接静液压法自增需要超高压力源、超高压泵及超高压管道和管道附件,这就需要解决超高压的密封问题,常受到适用上的限制。

              三、爆炸胀压法

              爆炸胀压法是利用高能源的炸药,在极短的时间内( 10*10- 6~ 12*10- 6s)产生高压,圆筒或管子在高压气体和冲击波的作用下迅速产生塑性变形。内壁塑性变形量是炸药强度(即单位长度上炸药的重量)的函数,只要控制适当的用药量,使爆炸产生的压力符合一定的超应变需要的压力,便可使圆筒或管子达到一定塑性变形的目的。采用这种方法需要考虑端部效应的影响,即圆筒或管子端部的塑性胀大量逐渐减小,以及径向活塞效应的影响。

              四、固体自增强法

              固体自增强法的基本原理:利用塑性好、熔点低的固体介质(例如铅)熔化后灌注于圆筒内,然后利用压(冲)杆挤压固体介质,使塑性变形并将压力传递到筒壁,借筒壁塑性变形,获得残余应力的自增强方法。该法特别适用于极高压力下的自增强处理。

              固体自增强法的特点:

              1、避免液体介质在极高压力下固化;

              2、固体介质具有不可压缩性,使自增强压力得以完全发挥,因而相应的自增强压力可较低;􀀁固体介质塑化后具有高粘性,筒体端部密封容易解决;

              3、纵使器壁某处薄弱部位发生破裂也不会发生危险。该法已应用在具有不等厚异形结构的高压泵泵头上。

              以上就是今天分享的内容,其中部分内容转自《自增强技术的研究》一文,如有侵权,敬请谅解!

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