基于修正Archard模型的45钢感应淬火后磨损量计算与验证

发布时间：2021-06-07 15:03

　　为了定量分析45钢表面感应淬火热处理后对表面磨损的影响,运用JMatPro软件通用钢模块得到45钢硬度大于50 HRC时的屈服强度。对某型号变速器倒档中间齿轮轴的实际工况进行分析,建立修正Archard磨损计算模型,并将齿轮轴外圆0.2 cm深度范围内对应的屈服强度作为修正的Archard模型的强度计算值,得到不同屈服强度对应的磨损量。并经耐久台架试验验证齿轮轴实际磨损量。结果表明,实际磨损量与理论计算值误差为7.26%,证明了使用修正Archard模型计算磨损量,将感应淬火表面硬度作为整体硬度的方法是可行、有效的。此方法的应用可节省新产品的开发周期及试验成本,对类似表面硬化后的材料磨损量的计算与预测具有一定的参考意义。 

【文章来源】：锻压技术. 2020,45(10)北大核心CSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

倒档中间齿轮轴

式中:T1为输入齿轮的输入转矩，此处取T1=103 N·m;d1为输入齿轮的分度圆直径，此处取d1=Φ32.4 mm;α为输入齿轮的压力角，此处取为20°。经计算:Ft=6358.02 N;Fr=11012.41 N;齿轮径向力的y轴分量Fry=9537.03 N;齿轮径向力的x轴分量Frx=5506.21 N。

45钢材料的化学成分如表1所示，在JMat Pro软件中分别输入表1中45钢的化学成分[17]，利用Jominy Hardenability模块设定加热温度为860℃，得到45钢距端面10 cm内的端淬曲线如图3所示。由图3a可知:45钢感应淬火后的表面硬度最高达57 HRC，对应的抗拉强度为2120 MPa，屈服强度为1950 MPa;随着距端面距离的增加，硬度、屈服强度逐渐降低，距端面1.5 cm内的硬度快速下降至32 HRC，相应的抗拉强度快速下降至1000 MPa，屈服强度快速下降至760 MPa;超过此距离后，硬度、强度变化趋缓。受冷却过程内部的组织变化如图3b所示，由图3b可知:端面为完全淬火马氏体组织，随着距端面距离的增加，冷却速度降低，淬火马氏体含量急速下降，而贝氏体含量快速增加;当距端面超过1.5 cm后，由于冷却速度趋向空冷速度，得到屈氏体、珠光体组织，因此硬度下降趋于平缓。为进一步分析近端面的硬度、强度变化情况，取距端面0.4 cm长度，其相应端淬曲线如图4所示。由图4a可知，在距端面0.2 cm长度范围内，硬度下降0.3 HRC、抗拉强度及屈服强度下降6 MPa，因此，在此长度范围内可近似将硬度与屈服强度看成定值。由图4b可知，在0.2 cm长度范围内表面得到了完全淬火马氏体组织。图4 45钢距端面0.4 cm内的端淬曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同润滑介质作用下GCr15/10钢摩擦与润滑特性分析[J]. 缪军,龚红英,张杰,姜天亮,廖泽寰,许志敏.  锻压技术. 2018(07)
[2]渐开线直齿圆柱齿轮磨损的数值计算与分析[J]. 胡波,黄平.  润滑与密封. 2017(12)
[3]准静态工况下渐开线直齿轮齿面磨损建模与分析[J]. 张俊,卞世元,鲁庆,刘先增.  机械工程学报. 2017(05)
[4]滑动摩擦结合面磨合磨损表征方法与影响因素[J]. 李万钟,徐颖强,孙戬,刘楷安,曾天微.  中国表面工程. 2017(01)
[5]45钢与DC53钢的干滑动摩擦学行为[J]. 谢仕芳,张林伟,王武荣,陆德平,毛丹丹,韦习成.  材料热处理学报. 2015(06)
[6]感应淬火的频率选择[J]. 林信智,齐松涛,赵文龙.  金属热处理. 2015(03)
[7]考虑动载荷与动态磨损系数的直齿轮传动系统动态磨损特性[J]. 王晓笋,巫世晶,陈杰,彭则明.  中南大学学报(自然科学版). 2014(02)
[8]滑动磨损过程有限元分析及销磨损预测[J]. 宿月文,陈渭,朱爱斌,谢友柏.  中国机械工程. 2009(13)
[9]材料磨损研究的进展与思考[J]. 温诗铸.  摩擦学学报. 2008(01)
[10]表面感应淬火对45钢滚动磨损特性的影响[J]. 王爱琴,谢敬佩,王文焱,李继文,李洛利.  材料热处理学报. 2007(01)



本文编号：3216802