基于热处理技术的轴扭曲研究

半轴的重要用途是传递2个平行面之间的动力。车辆运行过程中，突然踩下制动踏板轴将经受严重的冲击载荷作用。轴心硬度不足可导致浅层材料的剪切强度较低，导致扭转的永久变形，即半轴的扭转。为提高材料的冶金性能，需要对轴进行重新设计并通过热处理工艺加强轴的强度。通过对轴进行表面感应淬火和核心进行钢化处理提高材料表面及核心的性能，特别是提高材料的剪切强度。所施加的剪切应力与材料本身的抗剪强度确定最佳的轴径参数。利用扭转试验台修改核心硬度、轴直径和其它参数。扭曲的发生是由于施加过量的扭转载荷在轴上而超过了材料抗剪强度，材料发生永久变形。

对2种不同的轴设计方案A 和B进行了研究。2种方案使用的材料均为中碳合金钢，A方案使用归一化结构铁氧体，B方案使用钢化核心。结果表明，两种方案的感应淬火组织区域为回火马氏体，用2%硝酸酒精溶液能腐蚀样本。

鉴定和分析了失败原因。讨论了方案A中承受扭矩的约束。分析结果表明，对B方案进行强韧化热处理，能提高轴的强度，最终达到不扭曲的目的。在扭转试验台上对方案A和方案B进行验证。结果显示，B方案轴的性能优于A方案，在JAEL上有57.3%的提升，在极限扭矩测试上有56.7%的提升。通过增加轴的半径并强化轴心来提高轴的剪切强度，以解决轴的扭曲问题。

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

编译：王川