軸類零件常用來支承旋轉的部件或者通過旋轉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件四種主要的破壞形式,也是這些零件和構件失效的主要原因。但由于變形是逐漸發生的,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生,往往導致災難性的設備和人身事故。據國內外資料統計,疲勞斷裂約占斷裂事故的80%以上。凡是應力較高并循環變化的機械零件和工程構件,都可能發生疲勞斷裂。軸類零件即屬于這一類零件。
一般疲勞斷裂,起始于一個動態應力區域中薄弱的一點,一般是在零件的表面、缺陷處或應力集中區域。軸類零件的失效主要起始于應力集中的部位。產生應力集中的設計結構有鍵槽的端部、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、擋環溝槽、擋環凸緣根部、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域發生,所以只要將局部的材料強度提高或將危險區的峰值應力降下來,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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