シャフト鍛造熱処理の内部応力に影響を与える要因は何ですか?

シャフト鍛造熱処理の内部応力に影響を与える要因は何ですか?

シャフトの鍛造熱処理では、実際の製造では 3 つの基本的な内部応力が発生する可能性があります。鍛造常に 2 つまたは 3 つの基本内部応力が同時に発生するため、実際のワークピースの熱処理後の残留応力は、いくつかの基本内部応力が重なった結果となります。重ね合わせ後の残留応力分布は非常に複雑で、熱処理プロセスの特定のパラメーターと密接に関係しています。以下は、シャフト鍛造熱処理の内部応力に影響を与える主な要因の詳細な分析です。

未焼入れコアの場合の残留応力。未焼入れコアの場合、内部応力分布は熱応力型であり、表面焼入れ層には圧縮応力が発生するため、表面焼入れ割れの発生傾向は小さい。しかし、このとき、心臓部には引張応力が発生し、焼入れ層が非常に深く、心臓が非常に小さい場合には、心臓部の引張応力は非常に小さく、その値は非常に大きくなる。

シャフト鍛造品が完全に焼き入れされたコア焼き入れの場合の残留応力の分布は、主に熱応力と組織応力の重畳の結果です。シャフト鍛造径が小さい場合には、重ね合わせ後の残留応力の分布が組織応力の一種であり、組織応力が主体であることを示している。直径が大きくなると、残留応力は徐々に熱応力の一種になります。これは、ワークピースの直径が大きくなるにつれて、熱応力の役割が増加し、接線方向応力と軸方向応力のピークが現れることを示しています。シャフトの中間部分は表面から一定の距離にあり、多くの場合、軸方向の応力が接線方向の応力よりも大きいため、円筒状のワークピースの焼入れが大きすぎず、長手方向の亀裂が形成されやすいことがよくあります。鋼中の炭素含有量が増加すると、構造応力の影響が増大しますが、熱応力の影響は弱まります。鋼に合金元素を添加すると、鋼の高温強度が向上するだけでなく、過冷却オーステナイトの安定性が向上し、鋼の臨界冷却速度が低下します。

焼入れ温度と冷却速度の影響により、冷却速度が大きくなるほど、シャフト鍛造品の内部と外部の温度差が大きくなり、熱応力が増加します。軸方向鍛造品の残留応力は熱応力分布であるため、冷却速度を速くすると表面の圧縮応力値と芯部の引張応力値が大きくなります。したがって、機械的特性の要求を満たす条件下では、冷却速度を可能な限り遅くする必要があります。

中心穴の影響により、大型シャフト鍛造品の熱処理応力は一般に熱応力、つまり表面に圧力がかかり、心臓部に負担がかかるタイプの熱応力となります。心臓の組織の大きなシャフトの鍛造品は一般に比較的貧弱で、冶金学的欠陥が多く、心臓の熱処理による引張応力の作用下で欠陥がさらに拡大し、さらには破壊を引き起こすため、一般に大きなシャフトが使用されます。鍛造品は中心穴の加工前に熱処理を行い、欠陥の部分を除去します。