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产品常识

哪些是应尽量避免的不良淬硬层分布?

远拓机电 人气:335 发表时间:2019-04-02 11:13:42

哪些是应尽量避免的不良淬硬层分布?

    感应淬火件的淬硬层(区域)分布与零件结构强度关系密切,因为淬火与未淬火区边缘处存在残留拉应力,会降低零件强度,如果这一过渡区正好又处 在危险断面,则破坏折断的概率就大大增加了。

    (1)汽车传动轴淬硬区分布的改进  汽车传动轴原来淬硬区只淬到花键完整段(见图4-14a),花键退刀处正好是淬火过渡区,使用中花键过渡处断裂(45度正断型与垂直切断型断口)。通过检查和分析得知,断裂处正好是淬硬区与原始状态的过渡区,表面硬度从大于50HRC降到25 HRC,从表面残留压应力状态转为拉应力状态,断口显示抗扭强度不足。图4-14b所示为改进后的淬硬区分布。因此,淬硬区的位置极为重要,决不能把过渡区设计在花键退刀处,而应延长,使圆弧处也得以淬火。

    (2)汽车主动轴淬硬区分布的改进  汽车主动轴曾发生Φ50mm轴颈退刀槽处早期断裂问题。针对退刀槽处半径R小及淬硬区不连续两个关键问题进行了试验取得了明显效果。三种试件的淬硬区分布及表面硬度如图4-15所示,疲劳试验结果见表4-13

             4-13   汽车主动轴试件疲劳试验结果

试件号

调质硬度

HBW

退刀槽处半径/Rmm

退刀槽处硬度HRC

循环次数

105

破坏部位

1

240~285

0.5

24

4.977

退刀处

2

240~285

0.5

24

1.415

退刀处

3

240~285

2.0

53

35.4

未断

以上结果说明:

    1)退刀槽处半径R大小与疲劳强度有直接影响,增大R提高了轴的疲劳强度。

    2)退刀槽处淬硬了,使台肩处淬硬层连续,消除了拉应力区的影响,提高了该处的强度,两项改进的效果使主动轴的疲劳循环次数增加了近10倍。

   (3)动力输出轴轴头断裂实例  动力输出轴轴头(见图416a),使用中发生花键过度处断裂,经检查过度处淬硬层特浅,淬硬层中只有少量马氏体,如图416b所示。



    原工艺为扫描淬火,因感应加热时台阶处磁力线偏移,导致该处淬硬层很浅。改用整体一次感应淬火(矩形管纵向加热)后,淬硬层深度增加,如图417所示。经疲劳对比试验,改进前5个试件的平均循环次数为10.9万次,在花键台阶处断裂,疲劳源均在花键台阶处;而改进后的4个试件均达到150万次,因未断而下架。分析认为:台阶处淬硬层连续,淬火表面存在压应力能抵消缺口应力集中的作用,淬硬层深度达到轴径的10%时,能得到最佳疲劳强度。


    经疲劳对比试验,改进前5个试件的平均循环次数为10.9万次,在花键台阶处断裂,疲劳源均在花键台阶处;而改进后的4个试件均达到150万次,因未断而下架。分析认为:台阶处淬硬层连续,淬火表面存在压应力能抵消缺口应力集中的作用,淬硬层深度达到轴径的10%时,能得到最佳疲劳强度。

    (4)曲轴颈不合格的淬硬层图形早在20世纪,美国底特律柴油机阿立森分企业就规定了曲轴颈验收的淬硬层图形,如图4-18所示。应尽量避免淬硬层中断,这是因为淬硬层中断一,极大地降低了轴颈的疲劳强度。









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