轴承座圈压力淬火敏感性分析

问题提出

  汽车与航空航天所用的轴承座圈有较高的尺寸精度要求，标准淬火无法保证轴承座圈公差，因此选用压力淬火对轴承座圈进行热处理工作。如图1所示，分析对象是基于一个外径为4寸的轴承座圈，选用材料为AISI 52100钢。如表1所示，在压力淬火过程中有大部分的轴承座圈发生失效。在淬火和回火后，在轴承座圈的圆周方向上有超过一半的部分可以看到较大的裂纹。

图1

表1

项目挑战

  此分析项目工况较多，需要考虑以下四种淬火速率对应力的影响：1、标准状态下的压力淬火，用作表示当前过程的基准模型；2、高流速压力淬火；3、低流速压力淬火；4、减少内圈表面淬火。将另外三种淬火速率作为基准模型的对比因素可以获得9种工况。此外要考虑到压力淬火过程的摩擦力及摩擦力对残余应力的影响以及模具和零件之间的粘附情况。最后，为了要找到合适的齿轮表面含碳量需要进行多次重复仿真计算。

客户价值

  运用DANTE软件对轴承座圈压力淬火过程进行仿真分析，对淬火速率及轴承座圈与模具摩擦系数等工艺 参数进行敏感性分析，观察轴承座圈的残余应力和变形情况，找到影响最大的工艺参数，帮助客户判定产生裂纹的原因，同时对压力淬火工艺进行改进，节约了大量实验成本。