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花键轴的失效分析与改进措施

文章出处: 加入时间:2019/12/16 16:04:10 浏览次数:547
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花键轴是机械传动系统中用来传递轴与轴之间运动和扭矩的零件,在轴的外表有纵向的键槽,套在轴上的旋转件也有对应的键槽,可保持与轴同步旋转,广泛应用在汽车、摩托车、拖拉机、机床及工程机械...

花键轴是机械传动系统中用来传递轴与轴之间运动和扭矩的零件,在轴的外表有纵向的键槽,套在轴上的旋转件也有对应的键槽,可保持与轴同步旋转,广泛应用在汽车、摩托车、拖拉机、机床及工程机械等领域。

有些车间生产的花键轴,经高频感应淬火、回火、校直后装配使用,在后期使用过程中发生磨损失效,为了防止类似问题再次发生,本文对失效的花键轴进行了原因分析。

我们先来了解一下花键轴加工工艺流程:下料→锻造→调质→粗车→精车→车螺纹→铣花键→感应淬火→低温回火→校直→磨外圆→防锈处理→成品入库→装配。

失效原因分析

(1)宏观形貌观察,通过观察发现失效部位集中在φ50mm花键中间处,该处花键变形严重且形变方向保持一致,已失去原花键形貌,其他部位无异常情况。该失效位置与花键轴配合的零件为高低档啮合套,对其外观检查时未发现有磨损等异常现象。检查啮合套材料为20CrMnTi,热处理工艺为渗碳淬火,渗碳淬火有效硬化层深度为0.7~1.0mm,表面硬度58~64HRC,心部硬度31~44HRC,喷丸强化。

(2)化学成分分析采用线切割方式,在花键轴失效部位取样,做化学成分分析,所测得结果符合GB/T699—2015相关要求。

(3)硬度分析 对失效零件进行硬度分析,对零件不同位置进行硬度分析。

改进措施

(1)热处理设备 采用中频KGPS250/8000晶闸管电源,GCLY1225数控机床,设备频率为1~8kHz,最大输出功率为160kW;感应器与轴的间隙5mm为准,以最大轴颈50mm计算,确定感应器内径为60mm,高度为20mm,喷水圈与感应器间距15mm,喷水孔向下倾斜15°,喷水圈内径90mm,喷水过程不影响加热效果。感应器实物如图6所示。

(2)热处理工艺参数的理论计算及优化 加热频率根据淬火深度要求,按淬火机床设备给出的经验公式来确定。

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