تاثیر Deep Rolling بر عمر خستگی میل لنگ در موتور ۱.۵ لیتری تنفس طبیعی ۱۶ سوپاپ شرکت مگاموتور

هدف این پژوهش بررسی تاثیر فرآیند (Deep Rolling (DR بر افزایش عمر خستگی میل لنگ موتور ۱.۵ لیتری تنفس طبیعی ۱۶ سوپاپ است. میل لنگ به عنوان یکی از حیاتی ترین اجزای موتور همواره تحت بارهای سیکلی شدید قرار دارد و شکست های خستگی در فیلت ها و ژورنال ها از مهمترین چالش های طراحی آن محسوب می شوند. بهبود مقاومت خستگی بدون افزایش وزن یا هزینه تولید ضرورتی مهم در توسعه موتورهای مدرن است. در این تحقیق ابتدا شرایط اعمال فرآیند DR بر روی نمونه آزمایشگاهی در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شد و پس از تطبیق نتایج عددی با داده های تجربی، مدل سه بعدی میل لنگ موتور ME۱۵ مورد تحلیل قرار گرفت. برای اعمال DR بارگذاری معادل نیروی ۸۰۰۰ نیوتن با تعریف تماس سطح به سطح و ضریب اصطکاک μ=۰.۱ در نواحی مشخص شده اعمال گردید. برای افزایش دقت آلمان بندی در فیلت ها بسیار ریز و در سایر نواحی درشت تر انتخاب شد. پس از اعمال فرآیند DR توزیع تنش های پسماند استخراج شد و همراه با اطلاعات صافی سطح به نرم افزار fe-safe منتقل گردید تا تحلیل خستگی انجام گیرد. مقایسه نتایج نشان داد که DR منجر به کاهش قابل توجه تنش های بیشینه در اطراف یاتاقان ها شد؛ به طوری که مقدار بیشینه تنش از ۲۹۳ MPa در حالت بدون DR به ۱۱۷ MPa در حالت DR کاهش یافت. همچنین ضریب اطمینان خستگی در یک میلیون سیکل از حدود ۰.۵ (نشانه شکست زودهنگام) به بالای ۱.۲ افزایش پیدا کرد به گونه ای که در نمونه با DR هیچ ناحیه ای دچار شکست خستگی نشد. این نتایج نشان می دهد که فرآیند DR با ایجاد تنش های فشاری پسماند و کاهش زبری سطح می تواند به طور چشمگیری عمر خستگی میل لنگ را افزایش دهد. در نهایت استفاده از DR به عنوان یک فرآیند مکانیکی سطحی ساده و مقرون به صرفه می تواند به عنوان راهکاری موثر در بهبود دوام میل لنگ در شرایط کاری واقعی موتور توصیه شود.

کلیدواژه ها:

میل لنگ ، عملیات Deep Rolling ، تحلیل خستگی ، آباکوس ، fe-safe