冷挤压组织对内花键轴渗碳淬火组织和变形的影响

摘要

采用冷挤压成型方法加工液压马达输出轴不仅可以提高机加工效率、节约原材料，而且比传统的摩擦焊成型方法加工的输出轴具有更高的强度。但是，冷挤压内花键轴渗碳淬火后，内花键附近局部区域出现晶粒异常粗大和轴向弯曲形变超差的问题。本课题就是针对冷挤压内花键轴渗碳淬火后存在的以上问题开展研究，目的是为冷挤压内花键轴批量生产奠定技术基础。
　　本文借助DEFORM数值分析软件，对内花键轴冷挤齿过程进行数值模拟分析，研究冷挤压内花键部位材料流动、晶粒形变量以及残余内应力分布规律；借助去应力对比试验研究冷挤压残余内应力对渗碳淬火后内花键轴变形量的影响；借助金相显微镜、维氏显微硬度计、偏摆仪、多用火炉、精密真空气氛炉等仪器和设备，系统研究退火工艺和渗碳淬火工艺过程对冷挤压内花键轴组织与性能的影响。
　　DEFORM分析结果显示，冷挤压轴毛坯内花键附近晶粒形变量呈连续变化，沿径向由内花键到外圆逐渐降低，且局部区域晶粒形变量在临界变形区内。冷挤压轴毛坯轴肩区域残余内应力相对较高，且呈轴对称分布，最大值约320MPa。结果表明，导致冷挤压轴渗碳淬火变形量增大的主要原因是机加工后冷挤压轴内部残余应力呈不对称分布。通过增加对冷挤压轴毛坯400℃去应力处理，渗碳淬火后内花键轴合格率由原先的60％提高到95%以上。
　　系列退火试验表明，冷挤压轴内花键区域的异常粗大晶粒是在渗碳升温至再结晶温度范围内形成。因局部材料形变量处于临界变形区，退火不能完全消除局部晶粒异常长大问题。通过“中冷”试验，发现在渗碳与淬火工序之间增加“中冷”处理，即将零件由渗碳温度925℃降至Ar1（650℃）以下，再以较高升温速度迅速加热至淬火温度，适当保温后淬火，可解决局部晶粒粗大的问题。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究背景、目的及内容

1.2热处理对冷挤压组织的影响

1.3残余内应力对渗碳淬火变形量的影响

1.4国内外研究现状

第二章内花键轴渗碳淬火缺陷及实验方法

2.1 试验材料与加工工艺

2.2 试验仪器与设备

2.3冷挤压内花键轴渗碳淬火缺陷

2.4 实验方法

第三章冷挤压内花键轴材料内部形变情况数值模拟研究

3.1内花键轴冷挤齿分析研究方法

3.2 数值模拟计算塑流模型选择

3.3冷挤压内花键轴定常数值计算

3.4 计算结果分析与实验验证

3.5本章小结

第四章 冷挤压内花键轴渗碳淬火问题应对措施研究

4.1退火试验

4.2再结晶试样渗碳淬火试验

4.3重结晶细化晶粒试验

4.4 工艺改进方案

4.4本章小结

第五章 总结与展望

5.1 研究总结

5.2 研究展望

参考文献

致谢