热处理工艺对驱动轮轴静扭矩的影响-精品文档.docx

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1、热处理工艺对驱动轮轴静扭矩的影响摘要：对驱动轮工艺轴的种构造形式光轴工艺轴，带齿条、键槽工艺轴，去齿条、键槽工艺轴，在型静扭试验机上进行驱动轮工艺轴静扭试验试验得出：光轴工艺轴的扭矩水平最高，去齿条、键槽工艺轴的扭矩水平次之，带齿条、键槽工艺轴的扭矩水平最低对引起扭矩变化的热处理工艺分析可知，零件存在淬火过渡区时扭矩水平急剧下降，且其扭矩水平低于未经外表淬火的零件外表淬火和回火能够减缓尖角效应，而喷丸处理降低了外表压应力，致使抛丸零件的扭矩水平低于低温回火的零件关键词：驱动轮工艺轴；静扭矩；淬火过渡区；回火驱动轮轴是拖拉机的关键零部件，使用中要承受复杂的弯曲扭转载荷和较大的冲击载荷，服役条件比

2、拟苛刻，是失效频次较高和失效类型较多的零部件其不同部位经常发生诸如脆断或疲惫、扭转或弯曲、正应力或剪切应力断裂等失效形式因而，驱动轮轴本身必须具有较高的疲惫强力、较高的硬度和良好的耐磨性随着拖拉机载重量的提高和实际工况的改变，驱动轮轴的直径和感应淬火有效硬化层深度也逐步被加大扭转试验虽不能显示金属的体积缺陷，但能够反映外表硬化层的性能及外表缺陷，可用于研究各种外表强化工艺，检查零件热处理的外表质量在零件外表机加工质量符合技术要求的情况下，外表硬化层深度对静扭强力和扭转疲惫寿命的影响较大因而，本文拟通过静扭试验为驱动轮轴外表感应淬火工艺设计及外表硬化层深度的合理确定提供根据工艺轴静扭试验试验用工

3、艺轴设计原则由于原驱动轮轴扭矩的一端是靠花键传递，另一端是靠驱动轮轴与相关件轴瓦之间的摩擦力来实现的，与试验机夹具之间无法施行连接，进行试验扭矩的传递，因而必须根据试验机夹具的构造重新设计出能够和试验机之间进行扭矩传递的试验工艺轴试验工艺轴的设计原则为：轴两端都为花键构造，且进行加粗；花键底径尺寸不小于齿条外圆尺寸；花键模数与原构造花键模数一样，使试验工艺轴的薄弱部位与驱动轮轴实际使用中断裂部位相符，即薄弱部位为轴的齿条根部、凸缘处和键槽尾部试验材料与构造新设计的驱动轮轴工艺试验用轴简称驱动轮工艺轴驱动轮工艺轴所用材料为非调质钢驱动轮工艺轴包括种构造形式：光轴工艺轴图，带齿条、键槽工艺轴，去齿

4、条、键槽工艺轴后两种被统称为键槽工艺轴图试验经过在国家拖拉机质量监督检验中心强力试验室进行驱动轮工艺轴静扭试验驱动轮工艺轴静扭试验是在型静扭试验机上进行的图该试验机能实现试验数据的实时采集、扭转曲线的自动绘制以及数据显示和报告打印等功能试验机机械部分由主轴驱动系统扭矩输出、装夹机构、角度及扭矩测量系统组成进行扭转试验时，将驱动轮工艺轴一端安装在试验机的扭矩输出端，另一端安装在试验机平台支撑尾座上，使试验轴的轴线与试验机轴线同轴试验时按一定的方向缓慢连续施加扭矩，用检测装置自动记录扭矩及相应的扭转角，并绘制扭矩扭转角曲线，直至轴发生毁坏试验数据的分析光轴工艺轴光轴工艺轴无键槽、台阶、齿条工艺轴共

5、组件光轴工艺轴静扭试验数据如表所示圆柱形试样在扭转试验时，整个试样长度方向的塑性变形始终是均匀的，没有颈缩现象其截面及平行长度基本上保持了原尺寸与试样轴线成的两个斜面上承受最大正应力，与试样轴线平行和垂直的平面上承受最大切应力扭转时试样中的正应力与切应力在数值上大体相等，二者的比值接近于正火态未感应淬火的光轴工艺轴及存在感应淬火过渡区的光轴工艺轴断裂位置均在未感应淬火无淬硬层处其断裂面与试件轴线垂直，断口平整，有回旋状塑性变形痕迹，是由切应力造成的切断外表感应淬火通淬的光轴工艺轴，断口起始于外表感应淬火层其断裂面与试件轴线约成螺旋状，是在正应力作用下产生的正断，为扭转正应力的脆性断裂，表现出对

6、较深的有效硬化层深和高的扭转应力相关性，是一种硬化层内高聚集的弹性变形能量释放结果对光轴工艺轴不同感应淬火区静扭试验数据分析可知：光轴工艺轴外表感应淬火通淬后扭矩水平最高；正火态未感应淬火的次之外表感应淬火是将钢的表层加热至临界温度以上，然后快速冷却，得到硬的马氏体表层该硬层的体积较基体大，在零件表层构成残余压应力，而残余压应力的存在可抵消零件外表实际承受的一部分拉应力即残余压应力，能够提高材料的扭转强力，因而零件抗扭水平提高带齿条、键槽工艺轴带齿条、键槽工艺轴共组件的静扭试验数据.对带齿条、键槽工艺轴静扭试验数据分析可知：由于缺口效应零件外表的沟槽、棱角、截面的急剧变化处产生应力集中，使强力

7、下降，即缺口效应，带齿条、键槽工艺轴的齿条尾部、键槽底部的尖角是轴杆最薄弱的部位，成为扭转断裂的裂纹源外表感应淬火和抛丸强化均在零件表层构成残余压应力抛丸强化使材料外表产生的强化层深度有限，约为，在强化层内构成残余压应力，强化层未强化层之间为过渡拉应力区，而外表感应淬火产生的硬化层深度远大于抛丸强化，外表感应淬火硬化层内的残余压应力因与抛丸强化层过渡区的拉应力抵消而降低，即抛丸强化反而使外表感应淬火硬化层残余压应力有所降低因而，带齿条、键槽工艺轴外表通淬抛丸处理后的扭矩水平比外表感应淬火通淬后的扭矩水平有所降低外表感应淬火可降低缺口敏感度，提高抗扭强力，而且带齿条、键槽工艺轴外表感应淬火的过渡

8、区相对于淬硬层而言，同样是薄弱部位，成为扭转断裂的裂纹源因而，带齿条、键槽工艺轴在键槽底部、齿条尾部存在外表感应淬火过渡区的扭矩水平均低于外表感应淬火通淬后的扭矩水平，在一样断裂部位与正火态未感应淬火的扭矩水平相接近通过外表感应局部淬火来提高零件扭矩水平的作法不可取，设计零件外表感应淬火工艺时应尽量避免过渡区去齿条、键槽工艺轴去齿条、键槽工艺轴共组件的静扭试验数据.对去齿条、键槽工艺轴静扭试验数据分析可知：去齿条、键槽工艺轴外表感应淬火通淬后硬化层深符合方案要求的，其扭矩水平最高，且在低温回火磨削后其扭矩水平有所降低；外表通淬抛丸处理后，其扭矩水平降低；外表感应淬火通淬后硬化层浅而不符合方案要

9、求的工艺轴扭矩水平较低；正火态未感应淬火的扭矩水平最低由于缺口效应，去齿条、键槽工艺轴的键槽底部尖角以及试件回火磨削终端台阶处是轴杆最薄弱的部位，成为扭转断裂的裂纹源在去齿条、键槽工艺轴外表感应淬火通淬后且硬化层符合方案要求的前提下，试件回火磨削后的扭矩水平降低且断裂位置均位于回火磨削终端台阶处，讲明回火磨削终端台阶处应力集中程度大于键槽底部尖角处应力集中程度外表感应淬火硬化层深度对静扭强力的影响规律为：随着硬化层深度的增加，残余压应力相应增大，极限扭转强力上升，承当扭矩的能力大幅度提高；外表感应淬火构成的残余压应力可降低缺口敏感度，降低应力集中程度抛丸强化在零件表层构成的残余压应力，也能起到

10、降低外表缺口效应的作用去齿条、键槽工艺轴外表通淬抛丸处理后扭矩水平比外表感应淬火通淬后扭矩水平有所降低的原因在于：外表感应淬火和抛丸强化均在零件表层构成残余压应力；抛丸强化使材料外表产生的强化层深度有限，约为，在强化层内构成残余压应力，强化层未强化层之间为过渡拉应力区，而外表感应淬火产生的硬化层深度远大于抛丸强化，外表感应淬火硬化层内残余压应力因与抛丸强化层过渡区拉应力抵消而降低，即抛丸强化反而使外表感应淬火硬化层残余压应力有所降低由于抛丸强化使外表感应淬火硬化层残余压应力的降低大于低温回火减少的残余压应力，因而去齿条、键槽工艺轴外表通淬抛丸处理后的扭矩水平低于外表感应淬火通淬低温回火后的扭矩

11、水平静扭试验结论驱动轮工艺轴不同构造一样处理状态下静扭试验数据表明：光轴工艺轴的扭矩水平最高，去齿条、键槽工艺轴的扭矩水平次之，带齿条、键槽工艺轴的扭矩水平最低从试验结果可得出如下结论：外表淬火零件的过渡区相对于淬硬层而言是个薄弱环节，是扭曲断裂的裂纹源零件存在的淬火过渡区扭矩水平急剧下降，其扭矩水平低于未经外表淬火的零件，零件设计者和工艺人员在设计零件外表淬火要求时，应尽量避免过渡区含有键槽、齿条的零件存在尖角敏感度，是裂纹的起源其外表通淬后表层构成了压应力，降低了尖角敏感度，减缓了尖角效应同时，零件回火后，降低了尖角敏感度，减缓了尖角效应因而，存在尖角的零件必须回火，技术要求允许时应提高回火温度外表淬火后，抛丸处理降低了外表压应力；抛丸减少的压应力大于低温回火减少的压应力，致使抛丸零件的扭矩水平低于低温回火的零件