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非调质钢曲轴感应淬火裂纹失效分析
| 论文题名： | 非调质钢曲轴感应淬火裂纹失效分析 |
| 关键词： | 重型卡车;汽车发动机;非调质钢曲轴;感应淬火;裂纹缺陷 |
| 摘要： | 非调质钢曲轴作为发动机的关键部件，对其成品的综合性能要求极高。用于重型卡车的7L发动机的非调质钢曲轴，生产中一直存在着感应淬火裂纹问题，且废品率波动较大。由于感应淬火工序已经接近曲轴生产的最后工序，在此环节产生裂纹报废损失会大大提高产品的生产成本，若检测过程中出现漏探，对整机也存在极大的质量风险。 本文首先对WD07曲轴在感应淬火中出现的裂纹位置进行统计分析，确定大多数裂纹的产生位置，并对该裂纹位置采用传统的金相方法和低倍方法进行分析，初步确定裂纹的产生与原材料的框型偏析以及成形位置模具阻力挡墙的结构设计有关。 随后通过DEFORM软件对WD07曲轴的辊锻制坯、预锻、终锻过程进行模拟，同时将影响裂纹产生的工艺因素如锻造温度、终锻模具过渡圆角、材料的框型偏析、材料流动速度等采用DEFORM软件进行数值模拟计算，定量分析模具过渡圆角变化引起的应力、应变、流速对裂纹产生造成的影响、分析材料偏析的框型横放和竖放对裂纹的影响，以此提出控制框型偏析位置的改进措施和改进方向。 最后根据实际生产验证确认，通过改善原材料偏析状况和改进模具的过渡圆角降低了感应淬火裂纹比例，但仍会出现一定数量的裂纹。经过进一步分析发现，材料的含碳量和含硫量处于上限影响曲轴感应淬火裂纹比例。C元素的增加，感应淬火时得到马氏体时晶格因C的作用畸变增大，产生的组织应力也就增大;S在材料中以硫化物的形态存在，硫化物微观形态为与组织基体分离的个体，因为硫化物的存在导致材料承载畸变的能力降低，进而降低了发生裂纹临界值，同时由于硫化物的存在，裂纹的传导更加容易。因此，除了控制框型偏析的改进措施之外，控制碳硫含量成为从材料方面解决裂纹的关键。 |
| 作者： | 菅宝柱 |
| 专业： | 材料工程 |
| 导师： | 王广春;李建祖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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