滲碳圓柱齒輪淬火過程的數(shù)值模擬_杜國(guó)君_圖文

1、 412 工 程 力 學(xué) Lei Sheng. Distortion control in heat treatment of gears J. Mechanical Engineer, 2008, 40(5: 74 76. (in Chinese 柳曉鵬, 雷建波. 齒輪滲碳淬火變形原因及控制措施 J. 四川兵工學(xué)報(bào), 2009, 30(5: 5860. Liu Xiaopeng, Lei Jianbo. Gear carburizing quenching distortion causes and control measures J. Journal of Sichuan Ordnan

2、ce, 2009, 30(5: 5860. (in Chinese 馬寶麗 . 齒輪熱處理變形控制對(duì)策 J. 機(jī)械工程師 , 2007, 41(12: 130131. Ma Baoli. Gear heat treatment deformation control measures J. Mechanical Engineer, 2007, 41(12: 130 131. (in Chinese 許春青 , 劉巖 . 滲碳齒輪熱處理工藝的改進(jìn) J. 數(shù)控 機(jī)床市場(chǎng), 2009, 28(12: 7374. Xu Chunqing, Liu Yan. Carburized gear heat t

3、reatment process to improve J. CNC Machine Tool Market, 2009, 28(12: 7374. (in Chinese 史天振 , 吳思良 . 齒輪熱處理變形及預(yù)防 J. 金屬加 工, 2010, 61(17: 1213. Shi Tianzhen, Wu Siliang. Distortion and prevention of gear heat treatment J. Machinist Metal Forming, 2010, 61(17: 1213. (in Chinese 金榮植. 汽車齒輪熱處理車間環(huán)保、安全防火、防爆 的設(shè)

4、計(jì)與安裝J. 汽車工藝與材料, 2009, 24(7: 34 38. Jin Rongzhi. Design and installation of the environmental protection, fire safety and explosion-proof in gear heat treatment plant J. Automobile Technology & Material, 2009, 24(7: 3438. (in Chinese Gliner R E. Analysis of critical rates of quenching of carburizing

5、steels J. Metal Science and Heat Treatment, 2009, 51(7/8: 360362. Grepp David. Extruder gear pump systems for straining applications in the mill room J. Rubber World, 2009, 240(4: 2527. Lee Geun-An. Finite element analysis for precision forging process of united transfer driven parking gear J. Mater

6、ials Science Forum, 2007, 544(6: 327330. Jurci P. Investigation of distortion behaviour of machine components due to carburizing and quenching J. HTM-Haerterei-Technische Mitteilungen, 2008, 63(1: 2732. Boniardi Marco. Influence of carburizing and nitriding on failure of gears-A case study J. Engine

7、ering Failure Analysis, 2006, 13(3: 321339. 杜國(guó)君, 王劍. 滲碳淬火件殘余應(yīng)力場(chǎng)的有限元模擬 J. 材料科學(xué)與工藝, 2011, 19(2: 1014. Du Guojun, Wang Jian. FEM simulation about residual stress field of carburize quencher part J. Materials Science and Technology, 2011, 19(2: 10 14. (in Chinese 3 4 圖 14 齒輪表面局部主應(yīng)力矢量圖 Fig.14 Local princ

8、ipal stress vector illustration of gear surface 3 結(jié)論 本文利用有限元分析軟件 ANSYS，結(jié)合不同 碳含量的齒輪鋼 20CrMnTi 在熱處理過程中材料屬 性的變化，對(duì)滲碳圓柱齒輪在淬火過程中的溫度場(chǎng) 和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到如下主要結(jié)論： (1 選取齒輪不同部位的點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果顯 示，油淬過程中，齒輪各部位的溫度冷卻較快，溫 度急劇下降， 齒輪的最高溫度發(fā)生在齒輪盤腹處(齒 輪芯部。在空氣中淬冷時(shí)，由于齒輪和空氣間的溫 差和對(duì)流系數(shù)較小，因此溫度下降速度明顯小于油 淬過程。 (2 模擬了滲碳齒輪淬火過程中的應(yīng)力場(chǎng)變 化，給出了滲碳齒輪

9、在淬火后應(yīng)力場(chǎng)的分布云圖及 矢量圖。得知，在淬火過程中，滲碳齒輪表面開始 時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力，隨著淬火時(shí)間增加，拉應(yīng)力逐漸增 大，當(dāng)達(dá)到一定峰值后開始減小，并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閴?應(yīng)力，最終在齒面上形成了殘余壓應(yīng)力層。齒輪芯 部應(yīng)力變化情況與齒輪表面情況相反。 (3 數(shù)值分析結(jié)果表明，滲碳齒輪在淬火后， 表面會(huì)形成穩(wěn)定的壓應(yīng)力場(chǎng)，殘余壓應(yīng)力場(chǎng)的存 在，會(huì)顯著提高工作狀態(tài)受拉部位的強(qiáng)度和抗疲勞 性能，延長(zhǎng)齒輪的使用壽命。當(dāng)然不是齒輪表面所 有地方都是壓應(yīng)力越大越好，對(duì)于工作狀態(tài)受壓部 位，這個(gè)壓應(yīng)力場(chǎng)是有害的，因此對(duì)表面殘余應(yīng)力 場(chǎng)綜合分析是必要的，但也是非常復(fù)雜的。 參考文獻(xiàn)： 1 Inoue Katsumi, Lyu Sung-Ki, Deng Gang. Estimation of residual stress due to shot peening in carburized gears and its effect on the stress intensity factor