轧机轴承深层渗碳工艺的探讨

本文在分析国内外轧机轴承热处理工艺质量的基础上,从轧机轴承的失效分析出发,研究了影响轧机轴承寿命的主要因素,进而探讨了渗碳时大块碳化物的形成机理及影响因素;针状碳化物的形成条件及其机制,从而了解到现行轧机轴承深层渗碳——热处理工艺缺陷的症结所在,提出了新的复合渗碳——热处理工艺规范。实验和生产试验证明,新工艺消除了块状碳化物,提高了淬火硬度和回火稳定性,改善了渗碳质量,缩短了渗碳周期。提高了轧机轴承的内在质量。     

渗碳层组织与接触疲劳性能的研究

根据光学显微镜、透射电镜观察和渗层萃取物X射线衍射谱以及硬度梯度分布,研究了 20CrMnTi 钢气体渗碳、气体碳氮共渗和离子渗碳后渗层的组织和接触疲劳寿命。结果表明;离子渗碳后具有相当数量的板条马氏体、弥散均匀分布的碳化物;铬锰元素固溶在固溶体中的量较多,无黑色组织并且具有陡的硬度梯度,从而导致接触疲劳寿命的明显提高。文章提出了铬锰元素向碳化物富集是产生黑色组织的重要因素的新观点。     

从冲击接触疲劳角度论钢的渗碳及热处理工艺

本文对渗碳钢的表层状态与多冲接触疲劳性能之间的关系进行了试验研究,指出:渗碳件的最佳多冲接触疲劳抗力所对应的渗层深度,淬火加热温度,加热时间和回火后表面硬度等是随着材料成分,另件尺寸和冲击能量大小而改变的; 渗层的碳浓度应从马氏体的含碳量,碳化物大小,数量,渗碳层淬透性及淬硬性诸方面综合考虑来确定。文中还指出:带有冲击性质的接触应力作用下的渗碳件,应该采用多冲接触疲劳试验方法来评定材料和热处理工艺。表面滚压强化是进一步提高渗碳件多冲接触疲劳寿命的有效途径。     

脂润滑高速角接触球轴承外圈热特性分析及试验

角接触球轴承在工作中由于内部各零部件及润滑脂的相互摩擦,导致温度上升,严重影响轴承的使用寿命和性能.针对此问题,以H7008C角接触球轴承为研究对象,考虑滚珠自旋的影响,建立一种适用于高转速脂润滑条件的生热模型及传热模型,得到不同转速下轴承外圈的温升情况;试验测试了不同转速下轴承的外圈温度.研究结果表明:高转速下滚珠自旋摩擦生热量不可忽略,采用此模型比整体法模型计算得到的外圈温度更接近试验温度,且与试验测试温度的误差在9％以内,从而验证了该理论模型预测轴承外圈温升的可行性.     

一般速度条件下球轴承工作特性分析

速度通过惯性力作用于轴承,对其内部工作特性影响很大.高速时滚动体与内外圈接触角不再相等,内圈接触角大于外圈接触角.接触载荷的变化情况与接触角变化不同,在一定的转速条件下,外圈接触载荷大于内圈接触载荷.由于内圈接触角随转速的增加而减小,导致轴承径向刚度随转速的增加而降低.转速越高,轴承的工作情况变化越大.     

过盈配合量和预紧力对高速角接触球轴承刚度的影响

以滚动轴承拟静力学分析和滚道控制理论为基础,给出了计及轴承安装时的过盈配合量、预紧力等因素的影响,以及计算高速角接触球轴承中钢球与内、外圈的接触刚度和轴承整体的径向刚度、轴向刚度和角刚度的完整方法和相应的程序.对B7004轴承的分析表明:配合过盈量增加,钢球与内、外圈的接触刚度以及轴承的径向刚度增大,而轴承的轴向刚度和角刚度减小;预紧力增加,钢球接触刚度、轴承刚度随之增加;预紧力较小,特别当旋转速度较高时,应仔细选择合适的预紧力,否则轴承刚度会出现不稳定的波动.     

基于显式动力学的发动机转子中介轴承的仿真分析

为研究复杂工况下中介轴承的动力学特性，针对外圈支承于低压转子轴颈，内圈支承于高压转子轴颈支承形式的中介轴承的工作特点，应用LS-DYNA建立了中介圆柱滚子轴承动力学模型，开展动力学仿真。该模型以显式算法为基础，在充分考虑中介轴承转速、旋转方向、负载、接触及摩擦的条件下，基于动力学仿真模型，分析了中介轴承应力水平随内外圈旋转方向、内外圈转速及径向外载荷变化的规律。分析结果表明：在内外圈反向旋转以及外圈转速增加的情况下中介轴承的振动更为平稳，而在径向外载荷增大的情况下，中介轴承的振动更加剧烈。仿真结果验证了模型的正确性，为中介轴承故障诊断提供了有益参考。     

摇臂轴承外圈凸度分析

针对某型号发动机配气机构中摇臂轴承工作过程中外圈存在的应力分布不均等问题,分析摇臂轴承受到某一恒定载荷时,找到最大接触应力出现的位置。对摇臂轴承外圈母线进行修形处理,通过对比分析不同母线下的应力情况,得到最优的母线线型。在最优线型的基础上,结合实际工况,确定合理的凸度范围,从而减小轴承工作过程中外圈所受的接触应力提高发动机的使用性能。研究结果表明:当轴承外圈母线线型为对数线型时,相同载荷下的轴承外圈表面的应力最小,分布最均匀;以凸轮与轴承接触的平均载荷作为分析载荷,得出其所对应的最优凸度量为6～9μm,研究结果为轴承结构设计提供参考。     

滚动轴承外圈局部缺陷的有限元动力学分析

以滚动轴承为研究对象,应用ABAQUS/Explicit建立外圈表面线剥落缺陷轴承和无缺陷轴承的有限元动力学分析模型.考虑载荷、转速、接触及摩擦等影响因素,研究了轴承外圈表面存在线剥落缺陷和无缺陷时的动力学响应;分析了滚动体与外圈间的接触力变化、滚动体进入和退出缺陷时的等效应力情况,根据滚道与滚动体间接触力的变化情况描述了滚动体滚过缺陷的多事件情景.结果表明:对于外圈表面存在局部缺陷的轴承和无缺陷轴承,滚动体与外圈的接触力幅值相等;缺陷轴承在缺陷进入点和退出点处,等效应力大小相等,约为无缺陷轴承等效应力值的两倍.通过分析径向载荷和转速共同作用下内圈耦合点在竖直方向上位移的变化趋势,验证了仿真模型的有效性.     

渗碳时碳化物的析出和长大

本文研究了渗碳时碳化物的析出和长大过程;分析了碳化物相的结构和成分随温度的变化情况,定量测定了析出碳化物的平均直径和时间的关系.试验结果表明,渗碳时碳化物可以直接从高温奥氏体中恒温析出和长大,一般渗破条件下形成的块状碳化物是集聚式长大的结果,其平均半径和时间的1/3次方成正比.     

渗碳时碳化物的析出形态

本文研究了渗碳过程中碳化物的析出形态。渗碳时碳化物的析出形态与过冷奥氏体连续冷却时析出的碳化物形态不同。渗碳时碳化物的析出形态与合金成分、碳势高低、工艺制度等因素有关。在不同方式下形成的碳化物其形成机制是不同的。     

渗碳齿轮钢接触疲劳性能的研究

就五种国外渗碳齿轮钢和目前国内普遍使用的20CrMnTi渗碳齿轮钢,经渗碳热处理和强化喷九处理后,进行了接触疲劳快速法强度试验,以及显微硬度分布、残余应力、断口分析等较系统的试验研究。结果表明,除了SAE8620钢比20CrMnTi钢的接触疲劳强度极限低外,其它四种钢ZF_7、20MnCr5、SCM420H(脱气)、SCM420H与20CrMnTi钢相当;接触疲劳强度与其表面有效硬化层深度关系密切;喷丸处理后的试件,和冶炼时采用特殊脱气工艺(简称脱气)的钢材,其试验数据离散性小,接触疲劳强度高。     

考虑时变位移激励的轴承圆形故障动力学

建立轴承剥落故障的动力学模型是研究轴承故障机理的常用手段,由于滚动体在经过故障区时的接触情况较为复杂,所以准确地建立轴承剥落故障时变激励函数对轴承故障动力学模型的正确性具有很大影响。但是在解决轴承圆形故障时现有的单一化激励函数难以准确表达滚动体与故障的实际接触情况。因此,主要以深沟球轴承外圈剥落故障为研究对象,构建了考虑圆形剥落故障引起的弹性形变和滚动体经过故障区域瞬时位置的时变位移激励模型。研究了滚动体经过外圈圆形故障区域时的接触间隙变化规律,分析了不同故障尺寸的双冲击信号之间的时间间隔特征并通过仿真和实验进行对比的方法验证建立模型的有效性,为研究轴承剥落故障提供了理论支撑。     

预紧对高速角接触球轴承疲劳寿命的影响

基于Hertz弹性接触理论、滚动轴承动力学和L-P寿命理论,建立角接触球轴承的动力学方程,采用Newton-Raphson迭代法进行求解.分析预紧力对角接触球轴承疲劳寿命的影响,结果表明:当外界条件一定时,定压预紧轴承疲劳寿命明显比定位预紧轴承疲劳寿命长,轴承内圈疲劳寿命比外圈疲劳寿命长;轴承疲劳寿命随着预紧力、转速的提高而减小,在定压预紧下轴承的疲劳寿命受预紧力的影响较大.     

耐火砖模具的稀土高浓度渗碳

在煤油渗剂中添加微量稀土元素对A3钢耐火砖模具进行稀土高浓度渗碳 ,可使渗速加快 ,渗层碳浓度增高 ,层深尤其是过共析 共析层深度增加 ;渗层硬度较高且硬度梯度较缓 ;渗层组织中的碳化物数量增多 ,且呈细小颗粒状弥散分布。生产实践表明 ,经该工艺处理的耐火砖模具 ,使用寿命可比常规气体渗碳处理的提高2— 3倍。     

未服役Cr35Ni45Nb合金真空渗碳行为及相演化机理

采用乙炔真空渗碳工艺对未服役的Cr35Ni45Nb乙烯裂解炉管进行了加速渗碳处理,并采用X射线衍射、扫描电镜、定量电子探针等手段对渗碳前后炉管内壁的渗碳行为及相演化机理进行了系统分析.结果表明:炉管高温渗碳过程的主要控制因素由初期的扩散控制逐渐变为扩散-表面反应综合控制;渗碳过程属多元多相反应扩散范畴,炉管内侧横截面随渗碳深度的不同依次出现了表面碳化物层、亚表层贫碳化物区、片层状碳化物层、规则几何碳化物区、扩散区、弱影响区等六个区域,这六个区域共同组成了M7C3、M7C3-M23C6混合区和M23C6的三级垂直层状分布.贫碳化物区的形成原因是表面碳化物层的形成造成亚表层贫Cr;片层状碳化物的形成源于碳在高镍铬合金中的低渗透性以及析出物进一步的阻碍效应.     

沟曲率半径系数对风电轴承承载能力的影响

采用有限元分析方法,建立了风电偏航轴承的三维有限元仿真模型;应用典型的联合载荷和边界条件,对各种不同沟曲率半径系数的轴承模型进行静力学接触分析,得出了轴承承载过程中的接触应力、应变的相互关系.结果表明,内圈沟曲率半径系数为0.52,外圈沟曲率半径系数为0.53时的轴承承载能力最高;同时发现,轴承加载后的原始接触角增大,内圈和外圈在圆周方向上的最大等效应力与公称接触点不重合,而且载荷不同,接触点位置也不相同.研究结果为风电轴承设计提供了参考依据.     

稀土元素对滴注式气体渗碳工艺的影响

本文利用稀土元素催渗的原理．在滴注式气体渗碳过程中加入一定量的稀土元素。试验结果证明，可使渗碳速度加快１０－２０％；并使表层的碳化物细化．弥散度增大．且向内层延伸分布；渗层性能改善；通过试验还提出不同渗碳材料．稀土元素加入量有一个最佳值；８８０℃加入稀土元素渗碳同常规渗碳其效果相同．     

钢中的块状碳化物

本文研究了渗碳时碳化物相直接从高温奥氏体中的恒温析出,分析了碳化物相的结构和成份,并定量地测定了碳化物相的平均直径和时间的关系,讨论了碳化物相直接从高温奥氏体中恒温析出长大的机构及其影响因素。本文为渗碳热处理工艺的革新和正确选用合金渗碳钢提供了一些理论根据。     

航空轴承钢渗碳热处理组织演变行为研究

利用EPMA与XRD等实验方法对航空轴承钢在渗碳热处理过程中的微观组织演变行为进行定性及定量分析.结果表明:在渗碳淬火处理后,试样表层及次表层组织中有大量的碳化物及少量的残留奥氏体,其中碳化物为M₂₃C₆和M₆C.随着渗层深度的增加,碳化物含量减少,残留奥氏体含量增加.经过二次淬火处理后,奥氏体与马氏体中碳质量分数增加,使得淬火后残留奥氏体质量分数大幅度增加,在渗层0.1mm处达到22.7%.经过两次深冷与回火处理后,马氏体与奥氏体中碳质量分数降低,碳化物含量增加,渗层硬度提升.