基于熱處理技術(shù)的軸扭曲研究

半軸的重要用途是傳遞2個(gè)平行面之間的動力。車輛運(yùn)行過程中，突然踩下制動踏板軸將經(jīng)受嚴(yán)重的沖擊載荷作用。軸心硬度不足可導(dǎo)致淺層材料的剪切強(qiáng)度較低，導(dǎo)致扭轉(zhuǎn)的永久變形，即半軸的扭轉(zhuǎn)。為提高材料的冶金性能，需要對軸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)并通過熱處理工藝加強(qiáng)軸的強(qiáng)度。通過對軸進(jìn)行表面感應(yīng)淬火和核心進(jìn)行鋼化處理提高材料表面及核心的性能，特別是提高材料的剪切強(qiáng)度。所施加的剪切應(yīng)力與材料本身的抗剪強(qiáng)度確定最佳的軸徑參數(shù)。利用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺修改核心硬度、軸直徑和其它參數(shù)。扭曲的發(fā)生是由于施加過量的扭轉(zhuǎn)載荷在軸上而超過了材料抗剪強(qiáng)度，材料發(fā)生永久變形。

對2種不同的軸設(shè)計(jì)方案A 和B進(jìn)行了研究。2種方案使用的材料均為中碳合金鋼，A方案使用歸一化結(jié)構(gòu)鐵氧體，B方案使用鋼化核心。結(jié)果表明，兩種方案的感應(yīng)淬火組織區(qū)域?yàn)榛鼗瘃R氏體，用2%硝酸酒精溶液能腐蝕樣本。

鑒定和分析了失敗原因。討論了方案A中承受扭矩的約束。分析結(jié)果表明，對B方案進(jìn)行強(qiáng)韌化熱處理，能提高軸的強(qiáng)度，最終達(dá)到不扭曲的目的。在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)臺上對方案A和方案B進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果顯示，B方案軸的性能優(yōu)于A方案，在JAEL上有57.3%的提升，在極限扭矩測試上有56.7%的提升。通過增加軸的半徑并強(qiáng)化軸心來提高軸的剪切強(qiáng)度，以解決軸的扭曲問題。

Yathish Rao et al. SAE 2014-28-0019.

編譯：王川