专利名称：一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法，用以提升高压油管耐压力脉冲能力，提闻疲劳寿命。
背景技术：
近十年以来，环保成为了汽车行业一个很关注的问题，发动机排放法规日趋完善，而且越来越严格，目前使用的是国III标准，相当于欧洲III号标准，并在短期内很可能提升到国IV。传统柴油机燃油供给系统改善空间有限，要想达 到这一标准是非常困难的，要想使柴油机排放符合相关规定，而且不可以牺牲动力性和经济性指标作为代价，供油系统必须有较大改进，供油压力的改进势在必行。为了使发动机更好地达到节能和环保目的，提高发动机燃油喷射压力是一个行之有效的方法，提高喷射压力能够更好地改善燃油喷射的雾化效果，使得燃油能够更快速更充分地燃烧；这就对发动机燃油供给系统的压力提出了更高的要求；传统柴油机燃油系统压力一般为180-200bar，而现代高性能柴油机燃油喷射压力为800_1800bar，这就对高压油管材料的耐压寿命提出了更严格的要求。高压油管工作中，要承受来自于高压燃油的脉冲压强。如果把高压油管看成一组(轴向)筒形片体组成，燃油对管壁的压力一层层向外传递，最内层(管件内壁)直接与燃油接触，受力面积较其它层面小，它所受的压强(应力)是最大的。而中间层和外层面积比内壁大，承受的应力比内壁小。如果材质是均匀的，内壁受压达到屈服极限时，外层还有剩余的承载能力。如果把外层耐压能力的剩余部分利用上，即可提高管件整体耐压能力。或者说，如果通过在外层预设残余应力，来充分利用材料外层的强度，并用于弥补内层强度的不足，使它们同时达到屈服极限，这样的状态是最理想的。在提高高压油管管材耐压能力过程中，如何在管内壁上形成内收的残余应力是关键。由于高压油管材料是低碳钢或低合金结构钢，属于塑性材料，最值得关注的是管体所受的最大剪切应力。
发明内容
本发明的目的在于提高柴油机高压油管管体对脉冲载荷的承受能力，使之能够适应现代柴油机燃油系统的要求，特提出一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法。为此本发明的技术方案为，一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法，其特征在于根据油管材料屈服强度和承载压力以及强化层深度，计算出油管强化所需的压力，油管弯曲成形后，将油管一端密封，按照之前的计算强化压力值，从另一端输入高压的校泵油，保压时间3秒，油管即可完成强化处理，强化压力P数值介于材料屈服强度和爆破压力之间，工作压力不大于0. 3P。有益效果本方法采用疲劳试验检验管件强化效果，试验压力为脉冲压力，峰值参考零件工作的载荷(1000-2000bar)，频率15Hz。结果显示未强化处理的零件寿命一般在几十万次到数2百万次，经强化处理的零件寿命大于1000万次。大大延长了油管的使用寿命，保证了车辆的行驶安全。
图I是管体强化处理过程中材料的受力分析示意图。图中I是管体的弹性区，2是管体的塑性区。图2是管体强化后管体残余应力分布图。图3是管体强化中，内表面应力和应变情况分析图。 图中AB段为弹性变形段，BC段为强化屈服段，C点应力接近材料的强度极限；CD段为强化完成后卸载阶段。
具体实施例方式本发明如图1、2、3所示。一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法，根据油管材料屈服强度和承载压力以及强化层深度，计算出油管强化所需的压力，油管弯曲成形后，将油管一端密封，按照之前的计算强化压力值，从另一端输入高压的校泵油，保压时间3秒，油管即可完成强化处理，强化压力P数值介于材料屈服强度和爆破压力之间，工作压力不大于0. 3P。根据faupel公式，爆破压力pb
Pi =4^7:(2- W
"v3 - ^
式中5 S——材料的屈服极限，Mpa ；
Sb——材料的强度极限，MPa ；
K——管才外径与内径之比
强化压力P数值介于材料屈服强度和爆破压力之间。当P=O. 85*pb时，强化效果最佳，材料疲劳强度可达到最大，推荐动态工作压力不大于0. 3P。A-B-C-D过程为内壁强化处理加载及卸载过程。AB段为弹性变形段，未经强化的管件只能工作在这个阶段；BC段为强化屈服段，C点应力接近材料的强度极限；CD段为强化完成后卸载阶段。卸载后重新加载，曲线则沿DE段走，E点之后再次出现屈服。DE为强化处理后的可用工作段。显然，DE段是大于AB段的。检验方法
I、残余应力检测。经强化处理的管件，可通过检验管体残余应力数值的变化来检测强化效果。推荐使用X射线应力检测仪检测管壁轴向和切向残余应力，使用电化学腐蚀的办法，层层去除管体材质，在管体直径方向每隔一定距离(如0. 1MM)检测一次残余应力数值。 由于制造中经过了冷拔及热处理等工艺，管体存在原始残余应力，强化处理后，强化产生的残余应力与原始残余应力会叠加。试验需要检测同一根母材制作的零件，检测出强化前后的应力差异。检测结果会显示1.应力分布更加有序化；2.残余应力变化是趋向有利于工作承载的方向。另外，该检测方法是破坏性的，去除部分金属会造成部分残余应力释放，而零件总体残余应力代数和为O。所以，检测初期(1MM以内)的结果比较可信。检测结果并不能定量显示材料变化情况,只有定性的意义。2、疲劳试验。
疲劳试验是检验管件强化效果的最直接方法。试验压力为脉冲压力，峰值参考零件工作的载荷(1000-2000bar)，频率15Hz。未强化处理的零件寿命一般在几十万次到数2百万次，经强化处理的零件寿命可大于1000万次。
权利要求
1.一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法，其特征在于根据油管材料屈服强度和承载压力以及强化层深度，计算出油管强化所需的压力，油管弯曲成形后，将油管一端密封，按照之前的计算强化压力值，从另一端输入高压的校泵油，保压时间:Γ4秒，油管即可完成强化处理，强化压力P数值介于材料屈服强度和爆破压力之间，工作压力不大于O. 3P。
全文摘要
本发明提供了一种提高柴油机用高压油管承载能力的方法，根据油管材料屈服强度和承载压力以及强化层深度，计算出油管强化所需的压力，油管弯曲成形后，将油管一端密封，按照之前的计算强化压力值，从另一端输入高压的校泵油，保压时间3~4秒，油管即可完成强化处理，强化压力P数值介于材料屈服强度和爆破压力之间，工作压力不大于0.3P。使用本方法后油管采用疲劳试验检验管件强化效果，试验压力为脉冲压力，峰值参考零件工作的载荷(1000-2000bar)，频率15Hz。结果显示未强化处理的零件寿命一般在几十万次到数2百万次，经强化处理的零件寿命大于1000万次。大大延长了油管的使用寿命，保证了车辆的行驶安全。
文档编号C21D7/04GK102766746SQ20121024802
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月18日 优先权日2012年7月18日
发明者王钦明, 苏玉栋, 陈枭 申请人:东风(十堰)汽车管业有限公司