实验数据证明,新型太阳能热处理炉对钢的加热温度可达到1200e,在焦平面内被加热的钢温度均匀,被加热钢淬火后的硬度也是均匀的<3>。
感应热处理立辊的失效分析对感应加热热处理的立辊在工作中发生早期失效的4个第二架立辊进行观察可知,早期失效主要是沿<120mm附近的剥落。测量剥落坑知其深度为012014mm,剥落坑底部大致与表面平行,剥落坑的特点是一侧面与表面垂直,另一侧面与表面呈接近45b角度。从宏观分析可知,这种剥落属于接触疲劳中的浅层剥落。
立辊与异型焊管属于线接触,线接触下的接触应力可用两圆柱体的接触进行简化<4>。接触处的应力为三向压应力,为Rx、Ry、Rz,相应的主切应力为Sxy45b=Rx-Ry2,Syz45b=Ry-Rz2,Szx45b=Rz-Rx2,其中Szx45b为最大切应力,在不同接触深度主应力和最大切应力分布情况如,其中b为两圆柱接触半宽,Z为两接触圆柱的径向深度。由知最大切应力不同接触深度的主应力、切应力分布曲线Fig.3Mainstressesandshearstressdistribution约在Z=01786b处,立辊在工作时,在0.786b处切应力最大,在<120mm处附近由于形状的尖锐,应力集中严重,沿径向01786b处受到的切应力最大。
检查硬度可知,<160mm端面的硬度为HRC24,在孔型内切取试样进行硬度测试,最高为HRC62,最低HRC51,在剥落处附近的硬度范围为HRC5155.对剥落坑周边沿径向剖开测定沿径向的硬度如。由可见,<120mm附近孔型不仅硬度较低而且硬化层较浅。
由于立辊轴向两端外凸,中间的凹陷即是孔型(),高频淬火时,对于<120mm处附近,感应圈与其距离相对较远,所以感应加热淬火时,<120mm处相对加热温度低,且加热层较浅。
又由于立辊工作时,产生最大的应力集中应是在<120mm处,观察立辊浅层剥落部位,也恰好分布在<120mm处附近,可见<120mm处尖锐的尺寸效应引起的应力集中和<120mm处附近硬度偏低和淬硬层较浅是其早期失效的主要原因。
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