柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞采用多材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和中碳鋼進(jìn)行制造,可充分發(fā)揮異質(zhì)材料的性能優(yōu)勢,滿足活塞的強(qiáng)度和安全需求。42Cr Mo中碳鋼具有較高的抗沖擊性能,高溫條件下積碳能力較弱;38Mn VS6中碳鋼具有較高的抗疲勞性能和抗蠕變能力。采用42Cr Mo中碳鋼制造活塞頂部,38Mn VS6中碳鋼制造活塞裙部,并利用激光焊接方法制備的異質(zhì)中碳鋼活塞有助于提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率,減少燃油消耗。42Cr Mo中碳鋼和38Mn VS6中碳鋼在熱處理狀態(tài)、化學(xué)成分、組織和力學(xué)性能方面存在差異,激光焊接時(shí)接頭熱處理狀態(tài)發(fā)生改變,組織和力學(xué)性能相較于母材會(huì)發(fā)生變化。基于活塞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料焊接性,試驗(yàn)采用單一激光熱源和激光-電阻熱雙熱源對42Cr Mo/38Mn VS6異質(zhì)中碳鋼進(jìn)行焊接,采用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察接頭組織,根據(jù)組織特點(diǎn)分析接頭力學(xué)性能（平面斷裂韌度、抗拉強(qiáng)度和延伸率）,研究焊接參數(shù)（脈沖電流、脈沖寬度、焊接速度和加熱溫度）對焊接接頭的截面形貌、組織與力學(xué)性能的影響規(guī)律,利用響應(yīng)面分析的方法建立激光-電阻熱雙熱源的焊接參數(shù)與接頭形貌和力學(xué)性能的數(shù)學(xué)關(guān)系,依據(jù)聯(lián)合假設(shè)檢驗(yàn)結(jié)果研究焊接參數(shù)對響應(yīng)指... 

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Monotherm○R鋼制活塞結(jié)構(gòu)[15]

第1章緒論3圖1.1Monotherm○R鋼制活塞結(jié)構(gòu)[15]Fig.1.1StructureofMonotherm○REAsteelpiston圖1.2整體鋼制活塞燃燒室失效：（a）燃燒室正面；（b）燃燒室背面[24]Fig.1.2Failureofcombustionchamberofintegralsteelpiston:(a)frontofcombustionchamber;(b)backofcombustionchamber1.2.2摩擦焊接鋼制活塞圖1.3為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放要求與鋼制活塞結(jié)構(gòu)的關(guān)系，與整體式鋼制活塞相比，焊接式鋼制活塞可以承受更高的機(jī)械載荷與熱載荷[25]。焊接式鋼制活塞是將活塞頂部和活塞裙部分別鍛造再進(jìn)行焊接成型的一種活塞結(jié)構(gòu)。與整體式活塞結(jié)構(gòu)相比，焊接式活塞在加工上較易實(shí)現(xiàn)。美國的輝門公司（FederalMogul）首次利用摩擦焊接技術(shù)生產(chǎn)鋼制活塞Monosteel○R，并于2003年在北美市場投入使用，活塞結(jié)構(gòu)如圖1.4所示[12,26]。

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1.3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放要求與鋼制活塞結(jié)構(gòu)的關(guān)系[25]Fig.1.3Relationshipbetweenemissionrequirementsofdieselengineandsteelpistonstructure摩擦焊接鋼制活塞的頂部和裙部在加工時(shí)預(yù)留出內(nèi)冷油腔，通過摩擦焊接使活塞頂部和裙部連接后，形成封閉式的油腔[27]。與整體式鋼制活塞相比，摩擦焊接鋼制活塞的內(nèi)冷油腔更大，冷卻效果更好，力學(xué)性能更高[26]。國內(nèi)的山東渤�；钊煞萦邢薰镜膹堃倭趾投烹S更等以38MnVS6中碳鋼為活塞材料進(jìn)行摩擦焊接鋼制活塞的生產(chǎn)，焊縫中組織為細(xì)小的馬氏體，其中部分馬氏體呈灰色，分析認(rèn)為灰色馬氏體與硫化物分布有關(guān)，馬氏體組織和硫化物會(huì)降低焊接接頭的抗拉強(qiáng)度[28,29]。李義等針對CA6DM2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦焊接鋼制活塞進(jìn)行焊接工藝設(shè)計(jì)，為改善焊后組織，對焊后的活塞進(jìn)行600℃的高溫回火，最終制備的活塞硬度和強(qiáng)度滿足使用要求，在焊接處存在摩擦焊接造成的焊接飛邊（如圖1.5所示）[30]。劉維娟等認(rèn)為摩擦焊接鋼制活塞中的飛邊難以被去除，殘留在內(nèi)冷油腔中會(huì)阻礙冷卻油的流動(dòng)，導(dǎo)致內(nèi)冷油腔中的熱量不能良好地向外釋放，最終在活塞頂部溫度過道而形成開裂，如圖1.6所示[14]。圖1.4Monosteel○R鋼制活塞結(jié)構(gòu)[26]Fig.1.4StructureofMonosteel○REAsteelpiston

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號：3599715