بررسی عددی اثر کاهش استحکام شفت یک توربوشارژر بر عمر خستگی پرچرخه

فولاد DIN ۴۲CrMo۴ (۱.۷۲۲۵) به واسطه ی استحکام، چقرمگی و مقاومت به خستگی بالا یکی از پر کاربردترین فولادهای صنعتی به خصوص در صنایع سنگین و خودروسازی می باشد. به منظور بدست آوردن خواص مطلوب، عملیات های حرارتی کوئنچ و تمپر بر روی آن انجام می شود؛ که طی این عملیات ها، فولاد موردنظر دارای ساختار میکروسکوپی متفاوت و به تبع آن دارای خواص مکانیکی و خستگی متفاوت می گردد. عدم قطعیت ها و کنترل ناپذیری های فرآیند تولید (عملیات حرارتی) شفت فولادی از جنس مذکور، منجر به انحراف قطعات از ساختار میکروسکوپی و کاهش استحکام نهایی و خستگی می شود که دور ریز نمودن چنین قطعات سبب هدر رفت انرژی و قیمت تمام شده بالا اجزاء خواهد شد. در این تحقیق شفت توربوشارژر یک موتور دیزل سنگین که با توان نامی ۲۴۰۰ کیلووات با نام تجاری MDE-۱۶V۱۷R، در حال ساخت توسط شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا (توگا) می باشد؛ مورد ارزیابی قرار می گیرد. ماده این شفت از فولاد آهنگری و عملیات حرارتی شده فوق الذکر بوده که استحکام تسلیم گواه آن ۹۰۰ مگاپاسکال می باشد. در برخی موارد، شفت های تولید شده برای این قطعه، مقدار استحکام تسلیم و نهایی آن از مقدار تعیین شده، کمتر می باشند. لذا در این پژوهش با استفاده از ابزار محاسباتی رایانه ای توزیع تنش در شفت مذکور در حین بارگذاری برای متریال اصلی و تولیدی مشخص شده و به محاسبه ی عمر خستگی متناظر با آنها پرداخته شده است. نتایج گواه این است که عمر خستگی قطعات با استحکام کمتر، قابل چشم پوشی نسبت به قطعه مرجع بوده و قابل استفاده برای توربوشارژرهای تولیدی است.

کلیدواژه ها:

شفت توربوشارژر ، عملیات حرارتی ، تحلیل اجزای محدود ، خستگی پرچرخه ، ۴۲CrMo۴