一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件及其机加工工艺的制作方法

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件及其机加工工艺。

背景技术：

轴是支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的关键机械零件，在各种机械传动中发挥着非常重要的作用，而其最关键的工作指标是强度；轴经过淬火后，能使轴的刚度强度都提高，从而更加耐用，质量更高。为了便于加工制造，尤其是为了减小热处理变形和加工成本，大多数轴类在受载大要求高的轴段设计为表面局部淬火，目的是为了提高该轴段的表面质量和疲劳强度，但为了便于加工和测量，表面局部淬火轴段常常设计成圆柱面；特别要说明的是，以往和现今的轴类设计时，对表面局部淬火过渡段从来不会进行专门设计，可能是在圆柱面上，或者是圆角上，甚至是退刀槽上，在表面局部淬火后，由于临近表面淬火区的热传导作用，必然会产生回火效应而降低硬度和强度，产生强度陡降，在工作受载时会出现应力集中、产生裂纹等问题，导致疲劳失效而开裂、断轴；由此可见，现有轴类零件表面局部淬火过渡区的设计和工艺一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件需进一步改进。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件及其机加工工艺，以解决在表面局部淬火后，由于临近表面淬火区的热传导作用，必然会产生回火效应而降低硬度和强度，产生强度陡降，在工作受载时会出现应力集中、产生裂纹等问题，导致疲劳失效而开裂、断轴。

本发明是这样实现的，一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件，包括有圆锥柱面的轴类零件，所述轴类零件的表面局部淬火过渡区设计为圆锥柱面；所述表面局部淬火过渡区轴径沿圆锥柱面增大而强度增加。

进一步的，所述圆锥柱面大头属于表面局部淬火过渡区，圆锥柱面小头属于表面局部淬火区，所述表面局部淬火过渡区和表面局部淬火区交接处设计在所述圆锥柱面中部。

进一步的，所述轴类零件为调质钢轴类零件或渗碳钢轴类零件。

一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件的机加工工艺，包括以下：

调质钢轴类零件的表面局部淬火过渡区：在调质前后的机加工均加工出圆锥柱面，调质前后的圆锥柱面长度一致，调质后的加工锥度与设计锥度相等，也与调质前的加工锥度相同，圆锥柱面和其它位置调质后的加工余量相同且均匀，在淬火后的表面局部淬火过渡区硬度梯度和强度梯度非常平缓；

渗碳钢轴类零件的表面局部淬火过渡区：在渗碳前的机加工加工出圆锥柱面，但渗碳前的加工锥度小于设计锥度，渗碳前加工的圆锥柱面长度大于渗碳后加工的圆锥柱面长度；表面局部淬火过渡区在渗碳后的机加工加工出设计的圆锥柱面，渗碳后的加工锥度与设计锥度相等；

进一步的，所述渗碳钢轴类零件的表面局部淬火过渡区，在渗碳后的机加工后，渗碳后的加工余量为过渡区的表面渗碳层深沿锥度小头向大头方向逐渐变浅，最表层的碳浓度也沿锥度小头向大头方向逐渐变低；在表面局部淬火过渡区在表面局部淬火后硬度梯度和强度梯度非常平缓。

本发明的有益效果：

1.表面局部淬火过渡区的轴径沿圆锥柱增大而强度增加，这使过渡区虽然经过表面局部淬火后表面强度有所降低,但仍能保证各部位具有足够可靠的强度；

2.本发明不易产生热处理裂纹，不会产生强度陡降，在工作受载时，改善了轴上载荷分布情况，不会因强度陡降而应力集中产生裂纹，从而避免了表面局部淬火过渡区疲劳失效而开裂、断轴；具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明所提供的轴类零件表面局部淬火过渡区示意图；

图2为本发明所提供的调质钢轴类零件表面局部淬火过渡区在调质前后的机加工工艺尺寸和余量设计示意图；

图3为本发明所提供的渗碳钢轴类零件表面局部淬火过渡区在渗碳前后的机加工工艺尺寸和余量设计示意图。

附图中：1、轴类零件，2、圆锥柱面，3、表面局部淬火区，4、表面局部淬火过渡区，a1、调质后的加工余量,l1、调质前后的圆锥柱面长度，b11、调质后的加工锥度，b12、调质前的加工锥度，a2、渗碳后的加工余量，c2、渗碳层深度，b21、渗碳后的加工锥度，b22、渗碳前的加工锥度，l21、渗碳后加工的圆锥柱面长度，l22、渗碳前加工的圆锥柱面长度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：

如图1所示，一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件，为包括有圆锥柱面2的轴类零件1，轴类零件表面局部淬火过渡区4设计为圆锥柱面2；表面局部淬火过渡区4轴径沿圆锥柱面增大而强度增加；圆锥柱面大头属于表面局部淬火过渡区4，圆锥柱面2小头属于表面局部淬火区3，表面局部淬火过渡区4和表面局部淬火区3交接处设计在圆锥柱面2中部，轴类零件1为调质钢轴类零件或渗碳钢轴类零件。

一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件的机加工工艺，如图2和图3所示，包括以下：

调质钢轴类零件的表面局部淬火过渡区：在调质前后的机加工均加工出圆锥柱面，调质前后的圆锥柱面长度l1一致，调质后的加工锥度b11与设计锥度相等，也与调质前的加工锥度b12相同，圆锥柱面和其它位置调质后的加工余量a1相同且均匀，在淬火后的表面局部淬火过渡区硬度梯度和强度梯度非常平缓；

渗碳钢轴类零件的表面局部淬火过渡区：在渗碳前的机加工加工出圆锥柱面，但渗碳前的加工锥度b22小于设计锥度，渗碳前加工的圆锥柱面长度l22大于渗碳后加工的圆锥柱面长度l21；表面局部淬火过渡区在渗碳后的机加工加工出设计的圆锥柱面，渗碳后的加工锥度b21与设计锥度相等；

进一步的，渗碳钢轴类零件的表面局部淬火过渡区，在渗碳后的机加工后，渗碳后的加工余量a2为过渡区的表面渗碳层深度c2沿锥度小头向大头方向逐渐变浅，最表层的碳浓度也沿锥度小头向大头方向逐渐变低；在表面局部淬火过渡区在表面局部淬火后硬度梯度和强度梯度非常平缓。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应当视为在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种设有表面局部淬火过渡区的轴类零件，包括有圆锥柱面的轴类零件，其表面局部淬火过渡区设计为圆锥柱面；表面局部淬火过渡区轴径沿圆锥柱面增大而强度增加；圆锥柱面大头属于表面局部淬火过渡区，圆锥柱面小头属于表面局部淬火区，表面局部淬火过渡区和表面局部淬火区交接处设计在所述圆锥柱面中部。本发明的机加工工艺能使表面局部淬火的轴类零件整轴所有位置都具有足够可靠的强度，不易产生热处理裂纹，不会产生强度陡降，从而避免了表面局部淬火过渡区疲劳失效而开裂、断轴。

技术研发人员：王丽;刘波
受保护的技术使用者：株洲市九洲传动机械设备有限公司
技术研发日：2017.11.22
技术公布日：2018.04.24