利用中频感应加热机对工件进行淬火后,其残留应力的分布情况如何?

日期:2018-11-29 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

利用中频感应加热机对工件进行淬火后,其残留应力的分布情况如何?

利用中频感应加热机进行淬火后,在工件的表面与淬硬层心部之间产生残留应力,其产生示意图如下图:

中频感应加热机进行淬火后,在工件的表面与淬硬层心部之间产生残留应力,

中频感应加热机淬火后,工件的残余应力分布情况

上图左边的示意图表示加热结束后的状态。工件加热时,表层因热而膨胀,但表层受到冷的心部的牵制,因而产生塑性变形,此阶段没有应力产生。上图右边的示意图表示淬火冷却结束后的状态。此时,冷的心部仍然没有变化,但表层因受急冷,产生了马氏体相变。马氏体体积比原有的组织要大,又是一种硬度很高的组织。当它受到心部的牵制时,不能发生塑性变形,如右图中箭头所示,在表层和心部之间一方面发生弹性变形,另一方面又互相牵制。可以设想,如果表层和心部分离,则两者之间会形成间隙,而实际上两者是不能分离的。因此,膨胀的表层受到心部的牵制处于压缩状态,而心部则与此相反,处于拉伸状态,受压的表层与受拉的心部最后均衡地维持着平衡,所产生的应力称为残留应力。感应淬火时,表层产生的残留压应力(用“-”表示),心部产生的残留拉应力(用“+”表示)。经中频感应加热机淬火后的工件,之所以具有高的疲劳强度,从本质上讲是因为表层中存在残留压应力。下图图4-10所示为淬火后工件内部残留应力分布。

淬火后工件内部残留应力分布。

中频感应加热机淬火后,工件内部残余应力分布

从上图图4-10可知,最表面残留压应力不是最大,这常是因最表面产生脱碳所致。在短时间感应加热条件下,圆柱表面的最大残留压应力一般为80~100MPa,齿轮等特殊形状件表面一般为30 ~80MPa,这种残留压应力能提高淬火工件的静载与动载强度。

利用中频感应加热机进行零件局部表面淬火时,淬硬表面产生残留压应力,而在淬火与未淬火过渡区则产生残留拉应力,如上图图4-11所示。

残留拉应力与残留压应力作用相反,降低淬火件的静载与动载强度。设计人员必须考虑该部位不能与其他应力叠加而降低强度。例如,曲轴颈只淬轴颈,则圆角部分原本是应力集中部位,如果叠加上这个残留拉应力则对轴颈强度降低许多。为此,轴颈圆角处采用滚压或轴颈加圆角淬火,将残留拉应力转为残留压应力,提高了曲轴颈的疲劳强度。