42CrMo鋼曲軸感應淬火的仿真與實驗研究.pdf

1、曲軸是發(fā)動機的關鍵部件之一，在生產(chǎn)制造過程中，其最終熱處理-感應淬火對其變形影響顯著。研究感應淬火工藝對曲軸變形的影響規(guī)律，優(yōu)化感應淬火工藝以達減小曲軸變形的目的對曲軸的生產(chǎn)意義重大。
　　本研究以X型號曲軸為研究對象，采用了仿真和實驗相結合的研究手段，對比分析了感應淬火后曲軸的應力分布、顯微組織和硬度數(shù)值等反應曲軸變形的多項因素；具體是，根據(jù)曲軸的幾何特征和感應淬火工藝，建立了曲軸感應淬火有限元模型，對曲軸感應淬火的溫度場、淬硬

2、層深度及殘余應力場進行了仿真；運用ASMB1-16型靜態(tài)電阻應變儀對曲軸殘余應力進行了測試；利用JSM-5610LV掃描電鏡（SEM）對曲軸顯微組織進行了檢測；應用D8 ADVANCE型旋轉陽極X射線衍射（XRD）儀、HRS-150型數(shù)顯洛式硬度計對曲軸淬硬層深度和硬度進行了測量。
　　結果表明：曲軸感應淬火過程中溫度場分布符合感應淬火的相關規(guī)律，但加熱連桿頸時熱量集中于曲軸一端，淬火后軸頸芯部余溫較高，溫度梯度較大；淬硬層深度方

3、面，主軸頸平直段為3.8~4.2mm，主軸頸過渡圓角為1.8~3.5mm，連桿頸平直段為3.9~4.3mm，連桿頸過渡圓角為1.8~3.7mm；曲軸表面殘余應力為壓應力，但是殘余應力分布不均，且連桿頸過渡圓角區(qū)域應力集中較為嚴重，最大值為665MPa，接近材料的屈服強度；仿真與實測結果相符；顯微組織和硬度方面，曲軸感應淬火后淬硬層組織為細針狀馬氏體，過渡層為馬氏體與回火索氏體的混合組織，芯部組織為回火索氏體；軸頸表面平均硬度為52.4H

4、RC，芯部基體硬度為26.0~32.0HRC，過渡層存在明顯的硬度變化梯度。綜上，曲軸感應淬火后淬硬層深度、顯微組織和硬度均可滿足技術要求，溫度梯度較大、殘余應力分布不均及應力集中是反應曲軸變形或失效的關鍵因素。
　　最終，通過有限元方法對曲軸感應淬火工藝進行了優(yōu)化，具體是對感應淬火順序和時間進行了改進，根據(jù)優(yōu)化后的工藝對曲軸感應淬火進行了仿真，使得曲軸感應淬火溫度場分布均勻，降低了曲軸感應淬火后的芯部余溫，減小了曲軸感應淬火的溫