X105系列柴油机球铁曲轴的热应力强化

本文介绍了利用热胀冷缩原理,在球铁曲轴轴颈表层获得压应力,提高曲轴的疲劳强度的热应力强化工艺。对球铁曲轴经热应力强化处理后,残余应力的稳定性、疲劳强度的提高和曲轴的变形等进行了分析讨论。弯曲疲劳试验的结果表明,X105系列柴油机曲轴,经过热应力强化处理,其弯曲疲劳强度可提高50％。由此,我们认为热应力强化法是一种新的有效的球铁曲轴强化方法。     

大直径曲轴热处理后的残余应力分析

以巴克豪森噪声（BN）为基础,采用磁弹性应力仪测量大直径曲轴调质、定型（中间退火）、中频淬火过程的残余应力,并研究了残余应力的形成、沿截面分布规律以及对工艺的影响。结果表明,调质后曲轴表面残余应力为压应力,心部为拉应力,压应力层深约15mm;定型处理使表面压应力减少了100MPa左右,对中频硬化不利,需予以取消;中频淬火后表面残余应力为压应力,在8mm左右深度上,压应力稳定在420MPa左右,压应力总层深约13mm。     

圆角淬火加热时间与回火温度对曲轴残余应力和疲劳强度的影响

研究了感应淬火加热时间及回火温度与圆角强化曲轴残余应力和劳强度的关系。结果表明,淬火加热时间增加,硬化层深度增加,表层残余压应力和疲劳弯曲极限均呈先增大后减小化。国火温度的提高,降低强化效果。与只强化轴颈、未圆角淬火曲轴相比,疲劳强度提高85％以上。     

曲轴热处理残余应力磁弹性法测试研究

用磁弹性法对柴油机曲轴热处理残余应力进行了实测。结果表明，调质后其表面残余应力为压应力，经机械加工后其表面残余应力虽有所减小，但仍为压应力，所以原用的中间去应力退火工序可以删除。对取消中间去应力退火后曲轴中频淬火的变形和裂纹情况进行了实测，结果良好。     

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。     

50AT尖轨感应淬火的数值模拟

通过对尖轨轨头进行中频感应淬火处理,可提高其强度、耐磨性及延长尖轨寿命。轨头淬火后,会产生较大的残余应力。通过建立50AT尖轨模型,进行淬火模拟仿真得到淬火后残余应力分布,并采用盲孔测应力法对比验证应力结果。结果表明:轨底中部残余应力值较大,尖端部分残余应力值较小;选择轨底相同位置测点,得到模拟仿真应力值与实测应力相差较小。试验结果可用于指导尖轨淬火后残余应力的消除及振动时效时激振器的放置位置。     

热处理对TiC镀覆钢材弯曲疲劳强度和耐磨特性的影响

本文调查了TiC镀覆钢材样品进行后热处理和不进行后热处理时的疲劳强度和耐磨特性。通过检测残余应力和硬度研究了显著影响疲劳强度和耐磨性的因素。作为样品,使用了两种钢材。这两种钢材均用化学气相沉积法(CVD法)作了TiC镀覆处理。用弯曲疲劳试验机对疲劳特性进行了试验。本文发现,从疲劳强度和耐磨性的角度看,淬火一回火热处理非常重要。并发现,TiC镀覆钢材的疲劳强度和耐磨性取决于基体硬度和TiC层的残余应力以及邻近界面的基体区域。     

JB46-400大型双点压力机中曲轴断裂失效分析

通过断口形貌分析、成分分析、金相分析、断口硬度分析、应力分析等方法对曲轴断裂失效原因进行分析.结果表明,曲轴中频感应淬火后未能及时回火,表面残余应力较大,在工况条件下表面产生微裂纹;同时曲轴轴肩根部产生应力集中,诱发裂纹进一步扩展,导致曲轴最终疲劳断裂.另外调质处理效果较差、曲轴芯部铁素体含量较多、整体强度不足也是造成曲轴疲劳断裂失效的原因之一.     

复合时效消除工件残余应力的工艺研究

在工程应用中,为了提高工件的使用性能,需要对其进行淬火工艺处理,且后续不进行回火或退火以满足某些特殊的要求。针对45号钢淬火后表面残余应力较大导致出现大变形的现象,提出一种逐层切削和振动时效相结合的复合时效方案,以达到最大限度地消除表面残余应力的目的。首先利用Abaqus有限元软件对45号钢淬火工艺进行热应力场分析和振动时效仿真分析,并通过试验利用盲孔法测量了淬火工艺后表面残余应力和复合时效优化方案后表面残余应力的大小。结果表明,该方案下工件的残余应力平均降低了约70%,从而验证了该方案的有效性,为工件残余应力的消除提供了一种新的工艺方法。     

船用发动机曲轴的气体氮碳共渗

曲轴是发动机的五大关键部件之一,它承受着由连杆传来的燃气爆发力和整个曲柄连杆机构的惯性力,主要承受交变弯曲载荷和扭转载荷,在曲轴内将产生复杂的交变应力.同时,曲轴形状复杂,应力集中严重,各轴颈在很高的比压下高速滑动,可引起表面磨损.因此,曲轴必须有较高的疲劳强度、耐磨性能和抗擦伤能力.目前国内对船用曲轴主要采用渗氮处理、圆角滚压强化、中频淬火等工艺强化曲轴[1].