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阀片滚筒抛光与其表面状况及疲劳强度关系的试验研究

Computational and Experimental Investigation of 3-D Turbulent Flow Field in Centrifugal Im-pellerLiu Zhengxian et al 3-D turbulent flows in the shrounded centrifugal backsweptimp eller are numerically studided by using high order anisotropic k-ε model(MAKE),standard k-ε model(SKE),at the same times a comparison is made between computed solution and the previous experimental data using LDV measurement e result shows that the main flow velocity据宏旺官方消息 and secondary flow through the impeller in design working condition are well predicted by two caus婴儿洗护e MAKE model includes the effects of curvature and rotation,the computation由于如果转换开关al resul热打码机ts using MAKE model is closer to the experimental data than SKE model in some main flow field characteristics.

Keywords:centrifugal impeller,turbulent flow,numerical simulation 1 引言 众所周知，压缩机用吸、排气阀片是压缩机的心脏部件，其质量优劣对压缩机性能的影响非常明显。这一方服务器面取决于阀片钢材的机械性能，另一方面也受加工工艺影响。压缩机阀片的制作至少需经冲压成型、滚筒抛光两个步骤。滚筒抛光的目的是为了清除阀片冲压剪切边缘的毛刺、并使冲压边缘形成圆角；消除阀片表面细微的冷轧研磨条痕及表面划伤痕；消除因冲压而产生的表面剪切拉应力；增加阀片表面的残留压缩应力，其结果可显著提高阀片的疲劳强度。那么滚抛时间的长短与阀片表面精度、疲劳强度存在什么样的关系?笔者对此进行了试验研究，为摸索最佳滚抛工艺，提供了依据。 2 滚筒抛光的时间效果 2.1 试验方法 试验采用自制250l平头六面体回转式滚抛机，以瑞典SANDV1K 20C 0381mm厚阀片钢冲压样片在下列条件下滚抛、取样，在100倍率下观察表面及边角变化以及阀片表面的残留应力、疲劳强度。

滚抛条件：回转式滚抛机转速为100r/min，滚抛时间为0～48h，磨料为经过处理的320目斜三角磨料，取样时间为12h/次。 2.2 试验结果 图1为滚筒抛光时间与阀片表面、边缘面、残留压缩应力及疲劳强度的关系。随着滚抛时间的增加、阀片在滚抛过程中经历下述过程。图1 滚抛时间与表面、冲压撕裂口、残留应力及疲劳强度的关系 (1)在最初的12h内清除切口边缘毛刺以及表面的细微冷轧研磨条痕，见图1(a)。

(2)清除阀片表面比较深的研磨条痕及在冲压过程中的表面拉伤条痕。随着时间的增加表面据主办方统计层细微条痕逐渐变短变细，大约经过24～36h后条痕可完全消除，见图1(a)。

(3)冲压剪切边缘撕裂层脱落、切口表面的凹凸变小，圆角逐渐形成，圆角半径R逐渐增大并成为光滑圆角，见图1(b)。达到这一圆角约需36～48h，见图1(c)，从而消除切口端面的缺陷(见图2)。图2 滚抛带来的表面及边角的变化图3 ±1250MPa应力下疲劳寿命分布 (4)剪切拉应力逐渐消失，表面压缩应力增大，见图1(d)。因磨料与阀片表面之间轻微的相互碰撞，阀片表面残留的压缩应力随滚抛时间的延长而增加。

(5)滚抛时间与疲劳寿命的关系见图1(e)。滚抛12h与滚抛48h时的疲劳寿命如图3所示。后者的服务寿命约为前者的4倍。这一差别的起因为经12h滚抛的阀片表面还存在细微轧制条痕、圆角尚未形成，切口端面还存在应力集中部位以及表面残留压缩应力小。 3 结论 (1)压缩机用吸、排气阀片轧制方向细微的研磨条痕以及冲压过程中的拉伤条痕对阀片疲劳强度的影响不可忽视。其表现在当产生过高的液压缩时，阀片受到异常冲击，在这种状态下表面细微条痕可导致局部受损和失效。此外，在这种细微条痕、划伤处，容易产生碳结垢(当系统内含有水份、空气、杂质或由于蒸发温度低，压缩比高、排气温度达到150℃以上时，制冷剂与冷冻机油产生化风叶学反应易在阀片表面缺陷处产生碳结垢)，并发展为腐蚀脆性，从而影响阀片的疲劳寿命。

(2)滚抛使切口边缘形成圆角，消除剪切拉应力并同时增加残留的压缩应力可明显提高阀片的疲劳寿命(见图3)。

综上所述，压缩机用