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豪克能鏡麵加工與抗疲勞製造(2)

 下麵以豪克能鏡麵加工技術在機車軸製造中的出色應用,講解其實現抗疲勞製造的原理。


車軸是承受機車車輛質量的關鍵部件,在運行中要承受靜載荷、動載荷和製動附加載荷的作用,失效的主要形式是疲勞破壞。

1、 表麵粗糙度大幅改善實際屈服強度提升

試樣經過豪克能處理後,表麵發生了明顯變化,如下圖所示。


從圖中看到了明顯的分界線,可以發現豪克能處理過的部分光澤更好,表麵很光滑。
眾多實驗研究以及實踐數據表明,零件表麵越粗糙,凹痕越深,波穀的曲率半徑也越小,對應力集中越敏感,應力集中越嚴重,最容易萌生疲勞裂紋,抗疲勞破壞的能力就愈差。因此表麵粗糙度增大,會降低零件的疲勞強度。工件在豪克能的作用下,表麵產生了塑性變形,波峰波穀之間的差距越來越小,降低應力集中係數,延緩疲勞裂紋萌生。

2、車軸表麵晶粒細化至納米量級

豪克能PT加工金屬表麵微觀結構細化分析

2.1豪克能加工後表麵形成了塑性流變組織,變形層厚度約為200 μm ;
2.2通過這種特殊塑性變形方式可以使材料表層附近的晶粒細化至納米量級 ;
2.3晶粒細化層具有高強度、高硬度、高延展性和韌性以及優異的耐磨耐蝕性等。

3、顯微硬度提升


表麵硬度提高原理:
車軸鋼屬於中高層錯能金屬,試樣表麵首先在豪克能的作用下,產生了大量位錯,並通過滑移、累積、交互作用、湮滅和重排等形成了位錯牆和位錯纏結,這些位錯牆和位錯纏結將原始晶粒分割成尺寸較小的位錯胞;隨著應變的增加,位錯密度不斷增大最終形成亞晶界達到細化晶粒的作用;同時,位錯在運動時相互交割加劇,一方麵增加了位錯線的長度,另一方麵產生了固定割階、位錯纏結等障礙,這些都會使位錯運動阻力增大,引起變形抗力增加,要想使金屬進一步塑性變形,就必須增大外力,於是就提高了工件的硬度。


4 、預置壓應力

車軸經過豪克能設備強化加工之後,表麵應力狀況發生改變,由拉應力改變為壓應力;有效延緩疲勞裂紋的萌生,延長車軸的服役壽命。


殘餘拉應力降低了金屬的塑性、衝擊韌性、金屬的耐蝕性以及和疲勞強度。由於零件內部的殘餘拉應力,使其處於高能量狀態,易與氧化介質發生化學作用,造成腐蝕,即應力腐蝕,從而降低了零件的耐蝕性;殘餘拉應力還改變了材料表麵受載時的應力分布,當與工作載荷相疊加,比較容易達到材料的屈服極限,產生疲勞裂紋,降低疲勞強度。豪克能技術預置殘餘壓應力,改變工件表麵的應力狀態,減少應力集中,能夠彌合機械加工在工件表麵產生的裂紋,抵消工件受到的工作拉應力,延緩疲勞裂紋的萌生。


5、結論

車軸經豪克能鏡麵加工處理後,表麵發生塑性變形,晶粒明顯細化,顯微硬度呈梯度化,疲勞壽命顯著增強。

豪克能鏡麵加工技術是目前抗疲勞技術中最為先進和成熟的技術,已經在各行各業得到廣泛的應用,給企業帶來巨大的經濟效益,在全國奮力打造有中國競爭力的機械強國的今天,豪克能技術一定會發揮出自己獨特的優勢,實現抗疲勞製造的中國夢!

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