軸類零件常用來支承旋轉(zhuǎn)的部件或者通過旋轉(zhuǎn)或軸向運動傳遞動力或運動。軸類零件承受各種類型的載荷,如拉伸、壓縮、彎曲或扭轉(zhuǎn)或各種復合載荷。此外,軸類零件有時還承受振動應力。承受扭轉(zhuǎn)和彎曲應力的軸類零件,較大應力在零件的表面。
變形、磨損、腐蝕、斷裂是機械零件和工程構(gòu)件四種主要的破壞形式,也是這些零件和構(gòu)件失效的主要原因。但由于變形是逐漸發(fā)生的,磨損和腐蝕的進程很慢,一般可以采用定期更換零件或修理的方法來解決。而斷裂事故常突然發(fā)生,往往導致災難性的設(shè)備和人身事故。據(jù)國內(nèi)外資料統(tǒng)計,疲勞斷裂約占斷裂事故的80%以上。凡是應力較高并循環(huán)變化的機械零件和工程構(gòu)件,都可能發(fā)生疲勞斷裂。軸類零件即屬于這一類零件。
一般疲勞斷裂,起始于一個動態(tài)應力區(qū)域中薄弱的一點,一般是在零件的表面、缺陷處或應力集中區(qū)域。軸類零件的失效主要起始于應力集中的部位。產(chǎn)生應力集中的設(shè)計結(jié)構(gòu)有鍵槽的端部、壓配合的邊緣、軸肩處的圓角、加油孔的邊緣處、直徑變化處的臺階、齒條根部、鍵槽根部、花鍵根部、花鍵尾部、擋環(huán)溝槽、擋環(huán)凸緣根部、退刀槽、法蘭盤根部、微動磨損處等部位,是軸類零件使用時的應力集中部位,也是危險薄弱部位,疲勞斷裂源往往起源于這些部位。因此這些部位的熱處理質(zhì)量是決定軸類零件可靠性和使用壽命的主要因素。
由于疲勞斷裂首先在局部區(qū)域發(fā)生,所以只要將局部的材料強度提高或?qū)⑽kU區(qū)的峰值應力降下來,就能提高疲勞強度和使用壽命。我們通常采用的方法是采用高頻感應加熱電源進行淬火熱處理,提高局部強度。
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