扭力轴花键冷打表面完整性研究

摘要

目的针对扭力轴花键冷打表面完整性规律不明的问题,研究冷打成形后花键表面的几何、力学和组织状态演变,为扭力轴花键抗疲劳制造工艺提供参考。方法将扭力轴花键冷打成形,检测、表征冷打成形后花键的表面形貌及表面粗糙度、残余应力、表层硬化和表层微观组织状态,基于高应变率下的真实应力应变曲线,对表层等效塑性应变进行分析。结果花键冷打起始与结束区域的表面存在“加工纹理不连续”、“起裂”缺陷。齿根表面形成残余压应力,达到–928.5 MPa。表层加工硬化效果明显,硬化层深度达1 mm,显微硬度和等效塑性应变沿层深呈梯度分布,显微硬度提升24.2%,等效塑性应变达到175%。表层组织发生严重塑性变形,呈“纤维状”,深度达500μm。结论扭力轴花键冷打表面质量不均匀,两端为薄弱区域,对齿根进行表面滚压处理是后续必不可少的工序。冷打成形引入的残余压应力、加工硬化和连续性的微观组织变形层对于表面完整性具有积极意义,其受后续工序的影响及演变需要进一步研究。