轴类零件表面淬硬层深度的确定.doc

《轴类零件表面淬硬层深度的确定.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、轴类零件表面淬硬层深度的确定袁玉明，徐以军，杨建威（山东黄金集团有限公司沂南金矿，山东沂南276317）摘　要：为了确定需要进行表面淬火的轴类零件合理的淬硬层深度，从轴类零件的受力分析入手，根据实际工作应力和材料相应的强度极限，分析了轴类零件表面淬硬层深度的计算方法，确定了最大最小淬硬层深度的计算公式。关键词：轴类零件；表面淬火；淬硬层深度；表面强度中图分类号：TG156.3；TG162.71　　文献标识码：Ａ　　文章编号：1004-4620(2003)04-0053-02ConfirmationofDepthofHarde

2、ningZoneforAxialPartsYUANYu-ming,XUYi-jun,YANGJian-wei(ShandongGoldGroupLtd.,YinanGoldMine,Yinan276317,China)Abstract：Inordertoconfirmthereasonabledepthofhardeningzoneforaxialpartsthatneedsurfacehardening,throughanalyzingthestressesofaxialparts,basingonpracticalwork

3、ingstressandmaterial'scorrespondingmaximumstrengthen,thecalculationmethodofdepthofhardeningzoneforaxialpartsisdiscussedandthecalculationformulasformaximumandminimumdepthofhardeningzoneareconfirmed.Keywords：axialparts;surfacehardening;depthofhardeningzone;surfacestre

4、ngthen　　对于感应加热表面淬火热处理的轴类零件，确定合理的淬硬层深度是强度计算必不可少的一个方面。以往的强度计算，如安全系数的验算等，只能说明轴表面的受力情况，忽视了淬硬层下芯部材料的强度校核。只有根据轴的实际受力情况，算出所需要的淬硬层深度，确定合理的工艺和具体工艺参数，才能保证整个零件有合理的强度储备。表面淬火使零件表层材料强度增加，并使表层中产生很大的残余应力，从而提高零件的接触疲劳强度。1轴类零件受力分析　　假定某一旋转轴受纯弯曲定向稳定外载荷，则材料承受对称循环正应力，应力幅沿断面径向呈三角形分布（线变化），

5、轴的强度极限和应力曲线如图1所示。图1轴的强度极限和应力曲线其中：　曲线1：轴的疲劳极限应力幅在截面上的分布； 曲线2：不进行表面强化时，轴所能承受外载荷的弯曲应力在断面上的分布。此时轴所承受的弯曲应力与它的极限应力幅相等；　曲线3：经表面淬火淬硬层深度为Δ0时，轴所承受外载荷的弯曲应力在断面上的分布。它与曲线1交于Ａ点，即Ａ点的应力达到了轴的极限应力幅，轴将首先在淬硬层下产生疲劳裂纹；　σ-1表：轴表面淬硬层的疲劳极限；　σ-1芯：轴芯部的疲劳极限；　Δσ′：表面淬硬层芯部疲劳强度的极限差；　Δ0：表面淬硬层深

6、度；　R：轴的半径；　Δσ：经表面淬火后，轴表面上的最大应力高于芯部强度极限的部分，即表面淬硬层深度为Δ0时，轴承载能力实际提高的部分。　2淬硬层深度的确定　　通过以上分析可见，轴的表面强度没有得到充分利用。要充分发挥轴的表面强度，应使外载荷的应力按曲线4分布，此时轴的表面弯曲应力与极限应力幅相等，最大应力点C处将产生疲劳裂纹。但这时淬硬层下DE段应力已超过芯部的疲劳极限，提前产生疲劳破坏。　提高芯部的强度，必须把淬硬层深度增加到Δ1，此时外载荷的应力分布曲线4与轴的疲劳强度分布曲线1交于C、D点，即表面与芯部等强度。

7、　如果淬硬层深度继续增加到Δ2，虽然轴芯部的强度有所提高，但如果表面强化方法不改变，表面强度不提高，则轴的承载能力因受表面强度的限制而不能继续提高。因此Δ1即为轴表面淬火处理的最大淬硬层深度。即：　Δ1／R＝Δσ′／σ-1表　Δσ′＝σ-1表－σ-1芯　Δ1＝Δmax　则：　Δmax＝R（1－σ-1芯／σ-1表）  （1）　若如图2所示，曲线1表示轴的屈服极限在截面上的分布，轴芯部的屈服极限为σs芯，表面淬硬层的屈服极限为σs表。同时可求得按屈服强度计算时，轴表面淬火处理所需的最大淬硬层深度。即：　Δmax＝

8、R（1－σs芯／σs表）　　（2）　推而广之，对于承受应力沿径向呈三角形分布的任何一种外载荷的轴，由强度极限所决定的最大淬硬层深度为：　Δmax＝R（1－σ芯／σ表）   　（3）　式中σ芯——轴芯部的强度极限；　 　σ表——轴表面的强度极限。图2轴的屈服极限和应力曲