曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及再制造領(lǐng)域，具體而言，涉及一種曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]再制造工程是廢舊機(jī)電產(chǎn)品高科技維修的產(chǎn)業(yè)化，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會的重要途徑。汽車零部件再制造是我國最早開始探索再制造關(guān)鍵技術(shù)的試點(diǎn)行業(yè)，其中發(fā)動機(jī)的核心部件一一曲軸的再制造是研宄重點(diǎn)之一。
[0003]曲軸開展再制造前，首先需要評估其剩余壽命是否能承擔(dān)新一輪的服役周期。由于曲軸疲勞失效是其最危險的破壞形式，所以剩余疲勞壽命評估是曲軸再制造壽命評估的核心內(nèi)容。
[0004]疲勞壽命由裂紋萌生壽命和裂紋擴(kuò)展壽命組成，再制造工程的研宄對象是具有服役歷史的廢舊曲軸，既往服役歷史導(dǎo)致再制造前曲軸存在不同程度的損傷，如宏/微觀尺度的磨損、腐蝕及大裂紋疲勞，微觀及亞微觀尺度的微疲勞裂紋、微孔洞蠕變、微小孔隙等等，各種形式損傷基元的存在使得曲軸在新一輪的服役過程中，裂紋萌生壽命大大縮短，裂紋擴(kuò)展壽命在剩余疲勞壽命所占的比重增大，因此曲軸的剩余疲勞壽命評估需要重點(diǎn)評估裂紋擴(kuò)展壽命。
[0005]現(xiàn)有專利技術(shù)文獻(xiàn)中，中國專利申請?zhí)?00710046922.6，名稱為汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法”的專利技術(shù)提出一種汽車退役曲軸剩余疲勞壽命的檢測方法，該專利技術(shù)首先對退役曲軸的危險部位進(jìn)行滲透探傷，以有無裂紋作為退役曲軸的剩余疲勞壽命是否可以維持下一個生命周期的依據(jù)；滲透探傷未現(xiàn)裂紋的退役曲軸，采用金屬磁記憶技術(shù)來評價剩余疲勞壽命的長短，藉此來判斷退役曲軸是否具有再制造價值。
[0006]該專利采用滲透探傷來檢測曲軸有無裂紋，有裂紋的曲軸不能進(jìn)行再制造。即僅考慮裂紋萌生壽命，而忽視了裂紋擴(kuò)展壽命。對于曲軸這類承載構(gòu)件來說，影響其剩余疲勞壽命主要因素是裂紋沿曲軸承載面的面積，而僅有裂紋長度而無裂紋深度不能反映出廢舊曲軸的剩余疲勞壽命儲備，因此通過滲透探傷檢測到的有無裂紋和裂紋長度并不足以作為判定曲軸可否進(jìn)行再制造的主要依據(jù)。該專利所提及的退役曲軸剩余疲勞壽命與磁記憶信號的對應(yīng)關(guān)系是通過對全新曲軸進(jìn)行彎曲疲勞試驗(yàn)后得到的。實(shí)際上，既往服役歷史造成退役曲軸的表面磁信號包含較多的隨機(jī)性因素，與全新曲軸的表面磁信號存在較大的個體差異性，目前尚未明確退役曲軸的表面磁信號的哪些特征分量在疲勞損傷過程中占據(jù)主導(dǎo)因素，因此，籠統(tǒng)地將全新曲軸表面磁信號與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系應(yīng)用到退役曲軸的損傷評估上，其可靠性還有待商榷。
[0007]綜上所述，目前尚未有專利文獻(xiàn)能夠全面地涵蓋完整的曲軸再制造壽命評估工作。因此，如果能夠構(gòu)建一套曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法，綜合采用多種技術(shù)手段定量評估預(yù)測曲軸再制造壽命，尤其是曲軸的裂紋擴(kuò)展壽命，對于完善曲軸再制造壽命評估工作，提高曲軸再制造壽命質(zhì)量控制具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在提供一種能夠提尚可靠性的曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法。
[0009]本發(fā)明提供了一種曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法，包括:步驟S1:檢測退役曲軸的裂紋面積；步驟S2:根據(jù)裂紋面積與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系，確定退役曲軸的剩余疲勞壽命。
[0010]進(jìn)一步地，步驟S2中，裂紋面積與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系通過如下方法獲得:步驟S21:將退役曲軸安裝在疲勞載荷加載系統(tǒng)上，并設(shè)定疲勞試驗(yàn)參數(shù)，開始疲勞加載；步驟S22:采用機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)檢測退役曲軸的危險部位的表面裂紋萌生和裂紋長度，得到裂紋長度隨疲勞周次的裂紋長度擴(kuò)展規(guī)律；步驟S23:采用金屬磁記憶檢測系統(tǒng)檢測退役曲軸的裂紋深度，得到裂紋深度隨疲勞周次的裂紋深度擴(kuò)展規(guī)律；步驟S24:根據(jù)裂紋長度擴(kuò)展規(guī)律和裂紋深度擴(kuò)展規(guī)律計(jì)算退役曲軸的裂紋面積擴(kuò)展規(guī)律；步驟S25:根據(jù)裂紋面積擴(kuò)展規(guī)律計(jì)算得到裂紋面積與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系。
[0011]進(jìn)一步地，在彎曲載荷作用下，危險部位為退役曲軸的曲柄臂和連桿軸頸之間的過渡圓角位置；在扭轉(zhuǎn)載荷作用下，危險部位為連桿軸頸油孔位置；在彎扭載荷作用下，危險部位為過渡圓角位置和連桿軸頸油孔位置。
[0012]進(jìn)一步地，機(jī)器視覺檢測系統(tǒng)包括由光學(xué)鏡頭、感光元件、圖像采集卡和上位機(jī)；上位機(jī)通過圖像采集卡采集光學(xué)鏡頭拍攝圖像，并通過圖像處理拍攝圖像，得到裂紋長度。
[0013]進(jìn)一步地，圖像處理拍攝圖像，得到裂紋長度包括:將數(shù)字圖像處理為一個二維數(shù)組，通過圖像壓縮、增強(qiáng)和復(fù)原，然后匹配、描述和識別裂紋，并計(jì)算裂紋長度。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法，通過檢測退役曲軸的裂紋面積；并根據(jù)所述裂紋面積與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系，確定所述退役曲軸的剩余疲勞壽命，相比現(xiàn)有技術(shù)，不僅考慮裂紋萌生壽命，更考慮裂紋擴(kuò)展壽命，從而能夠更可靠地評估曲軸再制造壽命O
【附圖說明】
[0015]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法的原理示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明中對金屬磁記憶信號進(jìn)行信號處理結(jié)果示意圖；
[0018]圖3a無裂紋曲軸；
[0019]圖3b圓角萌生裂紋曲軸；
[0020]圖3c圖像處理后的裂紋；
[0021]圖4是本發(fā)明中將磁記憶特征參量與機(jī)器視覺檢測到的裂紋擴(kuò)展長度進(jìn)行混和計(jì)算后得到裂紋擴(kuò)展面積與疲勞周次的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0023]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的曲軸再制造壽命評估試驗(yàn)方法，包括:步驟S1:檢測退役曲軸的裂紋面積；步驟S2:根據(jù)裂紋面積與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系，確定退役曲軸的剩余疲勞壽命。本發(fā)明通過檢測退役曲軸的裂紋面積；并根據(jù)所述裂紋面積與剩余疲勞壽命的對應(yīng)關(guān)系，確定所述退役曲軸的剩余疲勞壽命，相比現(xiàn)有技術(shù)，不僅考慮裂紋萌生壽命，更考慮裂紋擴(kuò)展壽命，從而能夠更可靠地評估曲軸再制造壽命。
[0024]具體地，以經(jīng)過服役的某一系列斯太爾發(fā)動機(jī)曲軸，曲軸材料為42CrMo合金鋼，試驗(yàn)曲拐為第四曲拐為例來詳細(xì)說明本發(fā)