ICS 27.020 J92 中华人民共和国机械行业标准 JB/T 13719-2019 柴油机 气缸盖热疲劳试验方法 Diesel engines --- Thermal fatigue test methods for cylinder heads 2019-08-02发布 2020-04-01实施 中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T13719—2019 目 次 前言 1范围 2规范性引用文件 3术语和定义 4试验条件. 5试验方法... 5.1 试验原理 5.2 试验装置 5.3试验准备 5.4试验规范 5.5 试验规范的参数调整。 5.6 试验步骤 5.7 试验数据记录. 6试验结果整理. 6.1寿命分布规律分析 6.2寿命比较及寿命预测模型 7试验报告.. 图1气缸盖受热区域温度场变化规律 图2电磁感应加热器结构示意图 图3热电偶测点分布示意图 表1热疲劳试验记录表 JB/T13719--2019 前 言 本标准按照GB/T1.12009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国内燃机标准化技术委员会（SAC/TC177）归口。 本标准起草单位：北京理工大学、潍柴动力股份有限公司、上海内燃机研究所、广西玉柴机器股份 有限公司、上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心、昆明理工大学。 本标准主要起草人：张卫正、原彦鹏、王志坚、乔亮亮、黎华文、孟红霞、王潇嵩、于惠、陈国争、 雷基林、吴定勇、陈翠翠、贾德文。 本标准为首次发布。 II JB/T13719—2019 柴油机气缸盖热疲劳试验方法 1范围 本标准规定了采用电磁感应加热方式的柴油机气缸盖热疲劳试验方法。 本标准适用于气缸直径小于或等于300mm的柴油机气缸盖（以下简称气缸盖）。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T2614-2010镍铬-镍硅热电偶丝 GB/T10623一2008金属材料力学性能试验术语 3术语和定义 GB/T10623-一2008界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 热疲劳thermalfatigue 由温度场变化引起受热零件内部应力、应变改变而导致的材料损伤以致开裂的现象。 3.2 稳态温度steadytemperature 柴油机工作时，某一稳定工况下受热零件上各点的时间平均温度。 3.3 瞬态温度transienttemperature 在柴油机工作循环（进气一压缩一燃烧一膨胀一排气）中，受热零件上与燃气接触区域的瞬时变化 温度。 3.4 高频温度波幅highfrequencytemperaturerange 柴油机的一个工作循环中，受热零件表面瞬态温度的变化幅值。 3.5 低频热疲劳low-cyclethermalfatigue 由柴油机起动一工作一停机循环或柴油机负荷大幅度变化引起受热零件稳态温度发生变化，进而引 发的零件材料热疲劳失效的现象。 3.6 高频热疲劳high-cyclethermalfatigue 由柴油机工作循环引起受热零件表面瞬态温度发生高频的变动，进而引发的零件材料热疲劳失效的 现象。 3.7 热疲劳寿命thermalfatiguelifetime 柴油机受热零件达到热疲劳失效判据时所对应的实际循环数。 JB/T13719-2019 4试验条件 试验环境的相对湿度不应高于70%。环境中不应有其他能够造成气缸盖温度变化的热辐射和电磁 波辐射干扰的影响因素存在。 5试验方法 5.1试验原理 5.1.1采用高频电磁感应加热和强制气冷的方法对气缸盖进行快速加热和冷却，使气缸盖的工作受热 区域产生试验所要求的温度场变化。 5.1.2热疲劳试验中，气缸盖受热区域的温度变化规律如图1所示，气缸盖经历加热一保温一冷却过程 完成一个热疲劳循环，模拟在柴油机工作中的起动一工作一停机的低频热疲劳循环过程。 T/℃ Tmax Tmin 加热 保温 冷却 t/s 图1气缸盖受热区域温度场变化规律 应力。 5.1.4气缸盖在正常工作状态下会因工作循环而产生高频的温度变化，通过对气缸盖关键区域（火力 面气门鼻梁区）进行最高温度的修正，在--定程度1：考虑气缸盖高频热疲劳对寿命的影响。 5.2试验装置 5.2.1气缸盖安装试验台 气缸盖安装试验台用于热疲劳试验中气缸盖的安装和固定。 5.2.2感应加热台架 感应加热台架用于对气缸盖进行感应加热。输出功率应可调，能满足气缸盖的加热时间要求。 5.2.3吹风冷却系统 吹风冷却系统用于对气缸盖进行冷却。风机的功率和通风量应能满足气缸盖的冷却时间要求。可以 对气缸盖进、排气道（推荐）或冷却水道进行吹风冷却。需要设计冷却导风与气量控制装置，以实现冷 却气流的导向与调节。 5.2.4控制与数据采集系统 控制与数据采集系统用于采集热疲劳试验过程中气缸盖热电偶测点的温度数据，并进行气缸盖热疲 劳试验过程的控制，同时记录热疲劳循环次数。 2 JB/T13719—2019 5.3试验准备 5.3.1获取气缸盖稳态温度场及高频温度波幅 通过柴油机的台架试验测量或仿真计算得到气缸盖的稳态温度场以及火力面的瞬态温度，确定气缸 盖关键区域的稳态温度和高频温度波幅。 5.3.2设计电磁感应加热器 5.3.2.1根据气缸盖的具体结构型式和实际温度场分布规律进行电磁感应加热器的设计制作。 5.3.2.2电磁感应加热器推荐采用单匝矩形截面纯铜材质的感应线圈，其结构如图2所示。 D-D 0 DL 图2电磁感应加热器结构示意图 5.3.3试验温度场测量 5.3.3.1在火力面.上选择合适位置钻取热电偶安装孔，并加装热电偶（推荐采用K型热电偶和符合 GB/T2614一2010规定的热电偶丝材质）。 5.3.3.2应沿气门鼻梁区至少布置10个热电偶测点，以提高温度场测量精度，热电偶测点分布示意图 如图3所示。 排气门 排气门 10 3 15 进气门 进气门 *8 图3热电偶测点分布示意图 3