重型货车双后桥传动轴扭转强度改善及其断裂研究

摘要

本文主要通过对重型货车双后桥传动轴的材料成分、淬透性、结构优化设计、楔横轧和热处理工艺等综合研究，提高了传动轴的强度指标，减少了其扭转断裂的失效几率。其中，对重型货车双后桥传动轴的材料成分均匀性及淬透性进行了试验研究，调整了中频淬火的淬硬层深度，改善了材料的强度指标，完善了零件结构，减少了应力集中，严格控制了楔横轧内部缺陷。同时，探索了淬硬层深度与强度指标之间的相关性，通过工艺控制使其力学性能达到稳定、可靠。采用中频淬火设备进行了中频淬火处理;用静扭试验机进行了静扭转试验;用热场发射扫描电镜进行了传动轴的扭转断口分析;用金相显微镜进行了组织观察。进而重点对重型货车双后桥传动轴的扭转断裂失效原因进行了综合分析，探讨了其失效机制。结果表明，该传动轴主要有扭转变形和扭转断裂两种失效形式。而扭转断裂的断口又有两种方式，一是破断面与传动轴轴线垂直，二是破断面与传动轴轴线成45°角。破断面与传动轴轴线垂直的断口形貌以解理断裂为主;破断面与传动轴轴线成45°角的断口形貌以韧性断裂为主。通过优化重型货车双后桥传动轴的材料和热处理工艺，确定传动轴的扭转断裂失效机制，可以为提高传动轴的扭转强度和实施改进措施提供重要的实验基础和理论依据，从而可以保证重型货车的行车安全，避免或减少双后桥传动轴的失效几率。

目录

声明

摘要

符号说明

第1章 绪论

1．1 传动轴类零件的使用性能要求和材料选用依据

1．2 影响传动轴力学性能的因素

1．3 传动轴类零件材料热处理、热处理设备及发展趋势

1．4 选题背景

1．5 选题目的

1．5．1 研究目的及意义

1．5．2 主要研究内容

1．6 拟解决的关键问题

第2章 试验材料和方法

2．1 化学成分的取样与分析方法

2．1．1 试验材料取样方法

2．1．2 化学成分分析方法

2．2 端淬试样的材料制备及试验分析

2．2．1 端淬试样的材料制备

2．2．2 端淬试样的预备处理

2．2．3 端淬试验方法

2．2．4 端淬试样的淬透性检测与分析

2．3 超声波检测及判定

2，3．1 检测材料

2，3．2 检测方法及判定

2．4 静扭试验方法及数据分析

2．4．1 试验材料及方法

2．4．2 扭转基本原理

2．4．3 扭转强度的理论计算

2．4．4 静扭强度指标的经验计算

第3章 楔横轧工艺优化和质量管控

3．1 楔横轧工艺的常见缺陷及产生原因

3．2 工艺优化措施、质量管控

3．2．1 楔横轧的工艺优化和模具设计优化

3．2．2 模具的规范管理

3．2．3 轧制毛坯的超声波检测

第4章 调质及中频淬火热处理

4．1 零件选材及热处理工艺

4．2 选用的热处理设备

4．3 存在的问题

4．4 解决的措施

4．4．1 优化钢材成分和淬透性带，提高钢材淬透性，订购协议钢

4．4．2 优化零件结构，增大圆角过渡，减少应力集中

4．4．3 严格控制冷却液的温度和浓度，改善冷却效果

4．4．4 磁粉检测

4．4．5 淬硬层深度与静扭指标之间的相关性

第5章 常见的失效模式和断口分析

5．1 传动轴的宏观扭转断裂失效模式

5．2 传动轴扭转断裂的微观金相组织观察

5．2．1 与传动轴的轴线相互垂直的传动轴破断面金相组织

5．2．2 与传动轴的轴线成45°角的传动轴破断面金相组织

5．3 扭转断裂传动轴断口的FESEM形貌分析

5．3．1 垂直断口形貌的FESEM观察

5．3．2 呈45°角断口形貌的FESEM观察

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况