微合金中碳钢48MnV曲轴连杆轴颈感应淬火工艺的优化

采用对比试验法,以淬火功率、回火条件、加热时间、冷却时间等作为变量,研究了微合金中碳钢48MnV曲轴连杆轴颈感应热处理的最佳工艺。结果表明,优化的感应热处理工艺为淬火功率165 kW,电流频率9 kHz,加热时间17 s,冷却间隔时间1 s,冷却时间20 s, 210℃回火2.5 h。在优化的感应热处理工艺下,连杆轴颈淬硬层显微组织为细小均匀针状马氏体;轴颈表面、两侧过渡圆角距表面0.25 mm处的最高硬度依次可达720.9、690.0和667.1 HV,耐磨性显著提高;连杆轴颈、过渡圆角表面残余应力呈现为压应力,靠芯轴端过渡圆角残余应力高达-884.0 MPa,靠法兰端过渡圆角残余应力为-831.9 MPa;试样的疲劳极限载荷最高,高达3750 N·m。感应热处理后残余压应力越大,越有利于提高曲轴连杆轴颈的弯曲疲劳强度。     

基于中频淬火工艺模拟的曲轴疲劳极限载荷预测研究

采用有限元方法,分析工作弯矩载荷下的曲轴圆角处的应力分布,通过名义应力法预测未加淬火工艺的曲轴疲劳极限载荷。在此基础上,用二维简化轴对称模型代替三维曲轴模型模拟曲轴中频感应淬火工艺,得到温度分布和残余应力分布。结合圆角处的弯矩工作应力计算曲轴经淬火工艺后的疲劳极限载荷,并将其与试验结果进行比较,表明采用淬火工艺模拟能较准确地获得曲轴疲劳极限载荷。     

曲轴感应淬火及残余应力的仿真与试验研究

曲轴在感应淬火时产生应力集中或应力分布不均会导致曲轴变形过大而失效。本文采用有限元方法对曲轴加热和冷却过程及残余应力进行了仿真,并对轴颈显微组织、轴颈淬硬层深度及曲轴残余应力进行了测试分析。结果表明,轴颈淬硬层为细针状马氏体,基体为回火索氏体,表面平均硬度为52.8 HRC,心部硬度为26.0~30.0 HRC,淬火后轴颈表面残余压应力为-154.3~-254.9 MPa;连杆颈淬硬层深度为4.0 mm,过渡圆角处淬硬层深度为2.1 mm。曲轴感应淬火后淬硬层深度预测和残余应力的仿真结果与试验结果基本一致,仿真可预测淬硬层深度。     

柴油机曲轴中频淬火加喷丸处理残余应力分析

为提高曲轴的疲劳强度，提出了一种中频淬火后进行喷丸处理的处理方法，并对该方法与单纯中频淬火的残余应力进行了测定和分析。结果表明，该方法能显著提高轴颈平直段的表面压应力，并能改变圆角处的残余应力状态，是一种提高曲轴疲劳强度的有效方法。     

基于神经网络的曲轴残余应力预测

基于曲轴强化的残余应力理论,将人工神经网络引入发动机曲轴圆角的残余应力预测中,首先利用DEFORM有限元软件对480Q曲轴进行滚压试验,得到数组不同滚压参数对应的残余应力,然后根据此数据建立了比较稳定的神经网络,并利用此网络预测曲轴圆角滚压后的残余应力.该神经网络与有限元分析结果比较接近,为曲轴滚压中残余应力预测提供了一种新方法.     

曲轴圆角滚压工艺参数优化研究

在对曲轴圆角滚压加工过程分析的基础上,利用ANSYS有限元分析软件的LS-DYNA模块建立了其圆角滚压动态分析模型;并基于该模型分析了滚压过程中工艺参数对曲轴圆角处塑性变形及残余应力的影响规律。研究结果表明:在滚压力一定时,随着滚压圈数的增加,滚压圆角处塑性变形量和残余应力增大,但达到一定圈数后,塑性变形量和残余应力的变化幅度不再明显。滚压圈数一定时,随着滚压力的增大,塑性变形量与残余应力增加速率随滚压力的增加不断减小。研究结果为曲轴滚压加工过程中工艺参数的选取提供理论依据。     

应用ANSYS5.7软件模拟激光淬火曲轴温度场的研究

介绍了曲轴激光淬火强化技术，采用千瓦级快速轴流式激光器对球铁曲轴进行了激光淬火试验，采用ANSYS5.7有限元分析软件在计算机上再现了曲轴圆角激光淬火过程中内部温度分布的拟实模型，探讨了直接在计算机上优化曲轴圆角激光淬火工艺参数等，分析表明，理论计算结果和实际情况较为符合。     

曲轴圆角滚压有限元分析

通过对某六缸曲轴进行三维有限元建模,结合曲轴圆角滚压强化系统的研究,采用ANSYS Workbench工程软件对曲轴圆角滚压过程进行仿真;并对对滚压后的残余变形以及应力应变分布情况进行分析.结果表明,滚压过程中最大滚压力和最大应变不是出现在同一位置,塑性应变区域位于圆角凹面两侧边缘,冷作硬化后产生的残余压缩应力达到了滚压强化目的;滚压过程必须合理控制滚压进给量.这对计算机仿真技术应用于曲轴设计及生产有着积极的指导作用.     

回火温度对曲轴圆角淬火后组织性能的影响

研究了圆角表面淬火和不同回火温度对ＬＲ６１００Ｚ增压发动机曲轴微观组织及性能的影响，结果表明：经圆角强化并１８０℃回火后，曲轴轴颈获得３ｍｍ左右的硬化层，圆角部位淬火 达１．５ｍｍ，表面硬度为５５ＨＲＣ以上，曲轴弯曲疲劳强度提高８５％以上。     

铸铁曲轴圆角强化工艺的拓展与验证

感应淬火作为一种表面强化工艺虽很成熟,但迄今在小排量发动机铸铁曲轴圆角强化处理中仍然是空白。近年来已有国内企业成功地将这一工艺替代机械滚压,用于曲轴圆角强化工序。文章介绍了为此所执行的一系列有针对性的工艺措施,从而确保了运行的正常和产品的稳定。为了验证这项新技术的实际可行性,文章还着重介绍了通过对零件表面的硬化层性状的检测,及藉助残余应力分析予以评价。     

曲轴齿轮感应淬火后齿根开裂原因分析

某大型柴油机42CrMoA钢曲轴齿轮在中频感应淬火后数小时内齿根出现裂纹。分析表明,齿根延迟开裂是由于先淬火的主轴颈受到后来轮齿淬火加热时的热影响而使齿根产生过大拉应力所致。采取轴颈淬火和磨削后、轮齿淬火前进行240℃×4 h去应力退火,在轮齿淬火加热时对已经淬火的主轴颈进行补充冷却,以及主轴颈与轮齿侧面连接的圆角处不予淬火等措施后,齿根开裂问题得到了解决。     

用有限元方法分析无缝钢管的淬火残余应力

利用有限元分析软件MSC.M arc模拟无缝钢管淬火过程,分析了淬火残余应力的分布情况,得到了残余应力按照温度梯度沿半径方向分层分布的规律。研究了在改变加热温度和冷却速度的情况下,淬火残余应力的变化规律,达到减小淬火过程中产生的残余应力,提高无缝钢管的机械性能,寻求最优淬火条件的目的。     

发动机曲轴圆角强化畸变的控制

发动机曲轴承受复杂交变的弯曲扭转载荷和一定的冲击截荷,疲劳断裂是曲轴的主要破坏形式,裂纹源多发生在轴颈与曲臂的过渡圆角处。因此工艺上提高曲轴疲劳强度的方法主要是通过对曲轴的圆角强化,在圆角表层形成一定的压应力来实现的。圆角强化工艺方法主要有渗氮、圆...     

调心滚子轴承感应淬火工艺与组织性能的数值模拟

基于电磁场-温度场-组织场-应力应变场耦合模型,利用DEFORM软件模拟双列调心滚子轴承内圈感应淬火过程,并提出分段电流密度的淬火工艺,研究了轴承内圈感应淬火过程中温度变化、组织演变以及表层与次表层硬度、残余应力和残留奥氏体等。结果表明:分段电流密度的感应淬火方法能够使轴承内圈淬硬层均匀分布;加热效率随线圈电流密度增加而增大,且尖角位置温度会出现突变;淬火后滚道表面残留奥氏体含量约为6.97%,马氏体含量约为92.3%,表面硬度约为60.9 HRC,滚道淬硬层约为2.97 mm;深冷处理后残留奥氏体含量与残余应力降低,马氏体含量与硬度均提高;残余应力沿内圈中心径向平面对称分布,且次表层残余应力最大;数值模拟结果与试验具有一致性。     

机械传动丝杠用ZG30CrMnSiMoTi钢淬火工艺研究

研究了机械传动丝杠用ZG30CrMnSiMoTi钢的淬火工艺。结果表明,当感应加热温度稍高于A_(c3)时可得到细小的马氏体组织。随着加热速率增加,ZG30CrMnSiMoTi钢奥氏体化完成所需时间越来越短,该钢种的奥氏体化起始与完成温度与加热速率成正比。传动部件在单感应圈感应加热时厚度方向上存在着温度梯度,这在随后的冷却过程中将会导致淬硬层硬度不均匀分布和应力开裂;双感应圈感应加热后完全奥氏体化厚度大,且沟道端部和底部之间温度接近,在端部淬火时残余应力很小、无裂纹产生。     

基于ABAQUS的法兰盘淬火应力数值模拟及优化

利用有限元分析软件ABAQUS,对比分析了实际工况下不同淬火温度和淬硬层厚度的汽车半轴法兰盘的应力分布规律。结果表明,法兰盘内圆角表面残余应力随淬硬层的厚度增大而减小,而最大主应力增大,说明大的淬硬层厚度并不好;高的淬火温度有助于减小内圆角处的最大主应力。这能为法兰盘的淬火工艺及结构优化设计奠定基础。     

喷丸强化改善点式移动感应淬火42CrMo钢残余应力数值模拟分析

目的建立喷丸强化模型,模拟点式移动感应淬火零件过渡区残余拉应力改善情况。方法采用X射线衍射法,测量感应淬火零件过渡区残余应力分布情况,获得的残余应力作为初始应力条件被赋予到喷丸强化模型中,并通过X射线残余应力测试验证模型预测残余应力的准确性。最终通过被验证的喷丸强化模型,探究喷丸处理对初始残余应力状态的改善情况,以及不同喷丸参数对残余应力分布的影响。结果经喷丸强化处理过的淬火零件过渡区表层区域残余拉应力全部转变为残余压应力,不同残余应力状态模型喷丸后残余应力分布差异极小,说明初始残余应力状态对喷丸后残余应力分布的影响微乎其微。增加喷丸速度、弹丸直径和喷丸覆盖率可使残余压应力值增大,残余压应力层深增加,但是二者的增加存在饱和现象,即达到一定程度后变化非常小。结论喷丸强化前,过渡区残余拉应力最大值为295 MPa,喷丸处理后,过渡区残余压应力最大可达-973 MPa,喷丸强化工艺对点式移动感应淬火零件过渡区残余应力改善效果明显。     

降低7075铝合金厚板淬火残余应力的工艺

7075铝合金可通过淬火时效获得高强度，但它在淬火过程中会产生淬火残余应力，本文对7075铝合金厚板在不同淬火水温下，以及某一水温下淬火后经不同预拉伸量和不同时效工艺制度下淬火残余应力大小及变化规律进行了测试与分析，结果表明：随着淬火水温的升高，残余应力明显降低；水淬后随着预接拉伸量的增加，残余应力逐渐从压应力转变为拉应力，当预拉伸量约2%时，残余应力基本上趋近于零；随着时效温度升高和时效时间延长，残余应力呈下降趋势，因此，合理的淬火水温，预拉伸量以及时效制度是降低7075铝合金厚板淬火残余应力的有效工艺措施，其中尤以适当的淬火水温和预拉伸量最为有效。     

高强度锻钢曲轴与降成本技术途径

综述了曲轴常用的材料工艺方案及其能够达到的疲劳性能,指出圆角淬火锻钢曲轴具有最高的弯曲疲劳强度。在此基础上论述了高强度锻钢曲轴和降成本技术途径：圆角淬火锻钢曲轴可以通过提高圆角表面硬度和硬化层深度实现高强度化,但必需解决淬火畸变、加工畸变、磨削烧伤等问题;锻钢曲轴的制造成本,可以通过曲轴的高强度和轻量化、非调质和易切削等措施来降低。38MnS6锻钢曲轴具有最佳的性价比,是曲轴高性能和低成本的典范。     

超高强钢板U形件热冲压回弹研究

建立了U形件热冲压有限元模型,探究了板料加热温度、模具间隙和保压淬火时间对热冲压制件温度场及回弹的影响,研究了残余应力与回弹的关系。结果表明,随着坯料温度的上升成形件回弹量不断减小,且在700℃左右回弹完全消失;模具间隙对回弹的影响较为复杂且无明显规律,随着保压时间的增加,回弹量先减小后几乎保持不变,最佳保压时间为5~8 min;残余应力是产生回弹的主要原因,残余应力形成的力矩越小回弹也越小。