由于前面的模拟计算是在众多的假设基础上完成的,无法定量衡量应力的实际大小。为了弄清断裂部位的真实应力大小,为此,这次正航仪器设备有县公司技术人员通过振动试验模拟产品在发动机上的受力情况,测得了钎焊接头部位的实际应力大小。
首先,在钎焊圆角部位贴上应变片,然后将冷却器芯子装到壳体内,再将装配好的冷却器固定在振动试验台上,在壳体内注水后沿箭头方向振动,测得共振频率为390Hz,振动时域信号在共振频率下测得冷却管根部的应力大小为160MPa,接近不锈钢管304L焊后的屈服强度170MPa,也接近于钎焊圆角脆性化合物的抗拉强度,在如此大的交变载荷作用下,很容易沿钎焊圆角部位的脆性化合物相萌生疲劳裂纹,并通过裂纹尖端材料的塑性变形向不锈钢母材中扩展,直到最终发生断裂。
采用ANSYS有限元软件对冷却器芯体简化模型进行了静态加载应力计算,从力学方面对产品钎焊结构的断裂失效做出了解释,并为产品结构的改进提供了依据和方向。应力模拟结果显示,应力出现在钎焊圆角根部,说明冷却器在承受振动疲劳载荷的时候,钎焊接头部位,特别是钎焊圆角根部为整个冷却器芯体的薄弱部位,且X方向的加载在钎焊圆角部位产生的应力,为疲劳裂纹在钎焊圆角根部的萌生提供了力学条件。为了得到钎焊圆角根部的实际应力大小,公司技术人员在振动试验台上真实测得了钎焊圆角部位的应力大小为160MPa,接近304L不锈钢冷却管的屈服强度,也接近于不锈钢镍基钎料钎焊接头中脆性相的抗拉强度,是引起钎焊圆角根部疲劳裂纹萌生的力学因素。
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