花键轴的高、中频表面淬火

花键轴的用途较广,汽车、拖拉机、机床及其他各类机械的变速箱中,都离不开它。花键轴在工作中要承受弯曲疲劳和传递扭矩。汽车、拖拉机变速箱轴,在其动、刹车情况下,还要承受一定的冲击。

根据花键轴的工作条件,应具有高的弯曲、扭转和疲劳强度,足够的韧性,塑性和耐磨性。按其受力条件不同,有以下三种工艺方法:

1)低碳低合金钢或高合金钢,采用渗碳(也可采用碳氮共渗)、淬火及低温回火;

2)中碳钢或中碳低合金钢,采用整体淬火及中温回火(调质处理);

3)中碳钢(或中碳合金刚),采用高、中频表面淬火及低温回火。

经过高、中频表面处理后,可以显著提高工件疲劳强度,变形小,没有氧化脱碳等缺陷,并且,便于实现机械化自动化,目前多采用第三种方法。高频处理硬化层的深度及其分布,直接影响着花键轴的扭转弯曲疲劳强度。花键因硬化层过浅,齿根处没有淬硬,过渡层的拉应力与该处的应力集中叠加在一起,导致严重的疲劳裂纹。硬化层的分布,不仅对疲劳强度有影响,对弯曲和扭转强度也有很大的影响。

花键轴的静扭强度还与硬化深度有关,硬化层愈深,则静扭强度愈大,故宜用中频处理。其工艺路线:毛坯调质—加工成型—花键高频表面淬火—低温回火—磨外圆—成品。技术要求:调质硬度HB229-269,花键处理后硬度不小于HRo53,硬化层深度1.5-3毫米;弯曲不大于0.15毫米。

当设备不足时,可以采用高频设备来淬火。为使硬化层尽可能深些,感应器的间隙应大些。双匝感应器较单匝感应器效果更好些。在淬火时,先进行高频预热,然后加热淬火,可以保证花键根部淬硬。按上述工艺处理,可保证花键根部的淬硬层不小于1.0毫米。花键轴可在通用淬火机床上处理,如能保证与感应器有良好的同心度,淬火后的弯曲变形可控制在0.1毫米以内。如操作不当,仍会出现弯曲变形,经冷校后的花键轴,其疲劳强度将会下降。为了不致使疲劳强度过于降低,冷校后的花键轴,最好进行一次去应力回火。

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