بررسي اثر فرايندهاي ساخت بر عمر خستگي پيچ كپه ياتاقان ثابت موتور ديزل دريايي

Effect of Manufacturing Process on Fatigue Life of Main Bearing Bolt in Marine Diesel Engine

پيچ كپه ياتاقان ثابت در موتورهاي ديزل دريايي دور بالا تحت بارهاي كششي و نوساني بالايي قرار دارد. اين پيچ ها با تحمل نيروهاي سيكلي زياد ناشي از بارهاي احتراقي و اينرسي در دورهاي بالاي 3100 د.د.د، وظيفه نگهداري ميل لنگ و كپه ياتاقان با حفظ لقي مجاز ياتاقاني را بر عهده دارند. بر اين اساس عموما اين پيچ ها در بالاترين سطح كلاس استاندارد پيچ طراحي و ساخته مي شوند. روش هاي متفاوت توليد در اين پيچ ها ميتواند تاثير بسزايي بر عملكرد پيچ در شرايط كاركرد واقعي موتور داشته باشند و مي بايست مورد ارزيابي قرار گيرند. در اين تحقيق اثر فرايندهاي توليد كلگي پيچ با روش هاي فورج سرد و گرم و همچنين اثر فرايند توليد رزوه به صورت عمليات حرارتي قبل و بعد از نورد رزوه در قالب دو پيچ اصلي و ساخته شده مورد ارزيابي قرار مي گيرد. بر اساس نتايج آزمايشات، فرايند توليد در پيچ ساخته شده كه با روش توليد كلگي فورج سرد و عمليات حرارتي بعد از نورد رزوه انجام گرفته است،كاملا منطبق بر استاندارد DIN 898 كلاس 12/9 مي باشد. نتايج انجام آزمون هاي خستگي پرچرخه به صورت كشش تك محوره نشان ميدهد كه توليد كلگي پيچ با فورج سرد و توليد رزوه به صورت انجام عمليات حرارتي قبل از نورد ميتواند بر افزايش عمر خستگي موثر باشد. همچنين عمر خستگي پيچ ساخته شده در مقايسه با پيچ اصلي داراي عمرنسبتا يكساني مي باشند. نتايج آزمون هاي خستگي نشان دهنده آن است كه اثر فرايند ساخت بر عمر خستگي رزوه ها با استاندارد VDI 2230 مطابقت دارد و تاييد كننده يكديگر مي باشند.

In marine diesel engine, main bearing bolts withstand large tensile and cyclic loads to keep the crank shaft and bearing at high speed crank speed like 3100 rpm. These bolts generally design and manufacture at maximum level of bolt standard to survive with large combustion and inertia loads. So different manufacturing process can effect on bolt performance and life in real engine operational condition. In this paper effect of different manufacturing process of bolt head and thread rolling are studied using various experimental tests. Results show that cold forge manufacturing of head bolt can increase the fatigue strength of bolt comparing with hot forge process. In addition thread rolling after heat treatment process, although increase the tool wear, but also can improve high cycle fatigue life of the bolt. Finally experiment results show that new manufactured bolts with cold forge head and thread rolling before heat treatment confirmed in standard DIN 898 Class 12,9 with acceptable fatigue life. Also the results of fatigue tests indicate that the effect of the manufacturing process on the fatigue life of the threads conforms to the VDI 2230 standard and confirms each other.