專利名稱：一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法，用以提升高壓油管耐壓力脈沖能力，提聞疲勞壽命。
背景技術：
近十年以來，環保成為了汽車行業一個很關注的問題，發動機排放法規日趨完善，而且越來越嚴格，目前使用的是國III標準，相當于歐洲III號標準，并在短期內很可能提升到國IV。傳統柴油機燃油供給系統改善空間有限，要想達 到這一標準是非常困難的，要想使柴油機排放符合相關規定，而且不可以犧牲動力性和經濟性指標作為代價，供油系統必須有較大改進，供油壓力的改進勢在必行。為了使發動機更好地達到節能和環保目的，提高發動機燃油噴射壓力是一個行之有效的方法，提高噴射壓力能夠更好地改善燃油噴射的霧化效果，使得燃油能夠更快速更充分地燃燒；這就對發動機燃油供給系統的壓力提出了更高的要求；傳統柴油機燃油系統壓力一般為180-200bar，而現代高性能柴油機燃油噴射壓力為800_1800bar，這就對高壓油管材料的耐壓壽命提出了更嚴格的要求。高壓油管工作中，要承受來自于高壓燃油的脈沖壓強。如果把高壓油管看成一組(軸向)筒形片體組成，燃油對管壁的壓力一層層向外傳遞，最內層(管件內壁)直接與燃油接觸，受力面積較其它層面小，它所受的壓強(應力)是最大的。而中間層和外層面積比內壁大，承受的應力比內壁小。如果材質是均勻的，內壁受壓達到屈服極限時，外層還有剩余的承載能力。如果把外層耐壓能力的剩余部分利用上，即可提高管件整體耐壓能力。或者說，如果通過在外層預設殘余應力，來充分利用材料外層的強度，并用于彌補內層強度的不足，使它們同時達到屈服極限，這樣的狀態是最理想的。在提高高壓油管管材耐壓能力過程中，如何在管內壁上形成內收的殘余應力是關鍵。由于高壓油管材料是低碳鋼或低合金結構鋼，屬于塑性材料，最值得關注的是管體所受的最大剪切應力。
發明內容
本發明的目的在于提高柴油機高壓油管管體對脈沖載荷的承受能力，使之能夠適應現代柴油機燃油系統的要求，特提出一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法。為此本發明的技術方案為，一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法，其特征在于根據油管材料屈服強度和承載壓力以及強化層深度，計算出油管強化所需的壓力，油管彎曲成形后，將油管一端密封，按照之前的計算強化壓力值，從另一端輸入高壓的校泵油，保壓時間3秒，油管即可完成強化處理，強化壓力P數值介于材料屈服強度和爆破壓力之間，工作壓力不大于0. 3P。有益效果本方法采用疲勞試驗檢驗管件強化效果，試驗壓力為脈沖壓力，峰值參考零件工作的載荷(1000-2000bar)，頻率15Hz。結果顯示未強化處理的零件壽命一般在幾十萬次到數2百萬次，經強化處理的零件壽命大于1000萬次。大大延長了油管的使用壽命，保證了車輛的行駛安全。
圖I是管體強化處理過程中材料的受力分析示意圖。圖中I是管體的彈性區，2是管體的塑性區。圖2是管體強化后管體殘余應力分布圖。圖3是管體強化中，內表面應力和應變情況分析圖。 圖中AB段為彈性變形段，BC段為強化屈服段，C點應力接近材料的強度極限；CD段為強化完成后卸載階段。
具體實施例方式本發明如圖1、2、3所示。一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法，根據油管材料屈服強度和承載壓力以及強化層深度，計算出油管強化所需的壓力，油管彎曲成形后，將油管一端密封，按照之前的計算強化壓力值，從另一端輸入高壓的校泵油，保壓時間3秒，油管即可完成強化處理，強化壓力P數值介于材料屈服強度和爆破壓力之間，工作壓力不大于0. 3P。根據faupel公式，爆破壓力pb
Pi =4^7:(2- W
"v3 - ^
式中5 S——材料的屈服極限，Mpa ；
Sb——材料的強度極限，MPa ；
K——管才外徑與內徑之比
強化壓力P數值介于材料屈服強度和爆破壓力之間。當P=O. 85*pb時，強化效果最佳，材料疲勞強度可達到最大，推薦動態工作壓力不大于0. 3P。A-B-C-D過程為內壁強化處理加載及卸載過程。AB段為彈性變形段，未經強化的管件只能工作在這個階段；BC段為強化屈服段，C點應力接近材料的強度極限；CD段為強化完成后卸載階段。卸載后重新加載，曲線則沿DE段走，E點之后再次出現屈服。DE為強化處理后的可用工作段。顯然，DE段是大于AB段的。檢驗方法
I、殘余應力檢測。經強化處理的管件，可通過檢驗管體殘余應力數值的變化來檢測強化效果。推薦使用X射線應力檢測儀檢測管壁軸向和切向殘余應力，使用電化學腐蝕的辦法，層層去除管體材質，在管體直徑方向每隔一定距離(如0. 1MM)檢測一次殘余應力數值。 由于制造中經過了冷拔及熱處理等工藝，管體存在原始殘余應力，強化處理后，強化產生的殘余應力與原始殘余應力會疊加。試驗需要檢測同一根母材制作的零件，檢測出強化前后的應力差異。檢測結果會顯示1.應力分布更加有序化；2.殘余應力變化是趨向有利于工作承載的方向。另外，該檢測方法是破壞性的，去除部分金屬會造成部分殘余應力釋放，而零件總體殘余應力代數和為O。所以，檢測初期(1MM以內)的結果比較可信。檢測結果并不能定量顯示材料變化情況,只有定性的意義。2、疲勞試驗。
疲勞試驗是檢驗管件強化效果的最直接方法。試驗壓力為脈沖壓力，峰值參考零件工作的載荷(1000-2000bar)，頻率15Hz。未強化處理的零件壽命一般在幾十萬次到數2百萬次，經強化處理的零件壽命可大于1000萬次。
權利要求
1.一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法，其特征在于根據油管材料屈服強度和承載壓力以及強化層深度，計算出油管強化所需的壓力，油管彎曲成形后，將油管一端密封，按照之前的計算強化壓力值，從另一端輸入高壓的校泵油，保壓時間:Γ4秒，油管即可完成強化處理，強化壓力P數值介于材料屈服強度和爆破壓力之間，工作壓力不大于O. 3P。
全文摘要
本發明提供了一種提高柴油機用高壓油管承載能力的方法，根據油管材料屈服強度和承載壓力以及強化層深度，計算出油管強化所需的壓力，油管彎曲成形后，將油管一端密封，按照之前的計算強化壓力值，從另一端輸入高壓的校泵油，保壓時間3~4秒，油管即可完成強化處理，強化壓力P數值介于材料屈服強度和爆破壓力之間，工作壓力不大于0.3P。使用本方法后油管采用疲勞試驗檢驗管件強化效果，試驗壓力為脈沖壓力，峰值參考零件工作的載荷(1000-2000bar)，頻率15Hz。結果顯示未強化處理的零件壽命一般在幾十萬次到數2百萬次，經強化處理的零件壽命大于1000萬次。大大延長了油管的使用壽命，保證了車輛的行駛安全。
文檔編號C21D7/04GK102766746SQ20121024802
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者王欽明, 蘇玉棟, 陳梟 申請人:東風(十堰)汽車管業有限公司