超声波冲击技术强化的应用研究 车轴是铁路车辆走行部分的关键部件之一,其机械性能和疲劳寿命对车辆运行安全性产生很大的影响。车轴疲劳失效的位置多发生在轴颈、卸荷槽(轴颈根部)、轮座和轴身等区域。经对某车辆厂的部分裂纹轴失效抽样统计,发现94%的疲劳断裂发生在轴颈和卸荷槽区域。统计结果表明,该区域是车轴较薄弱的环节。因此,开展车轴关键区域表面强化技术的研究刻不容缓。 当前车轴的主要加工方式为车削和磨削,机加工过程中刀具与材料的相互作用非常复杂,不可避免地导致一定比例的拉应力残留,对其疲劳寿命产生不利影响。目前较常见的表面强化技术包括低温淬火、滚压强化以及喷丸处理等。这些方法在一定程度上能够改善材料的表面应力状态,但低温淬火在车轴生产线上实施起来有一定困难;喷丸处理还会增加表面粗糙度;滚压工艺对表面的宏观形态产生一定影响,对腐蚀引起的疲劳问题也有一定影响。此外,有研究表明,轴颈以及卸荷槽部位的腐蚀是导致疲劳裂纹的主要原因,因而车轴表面关键区域粗糙度的影响可见一斑。因此,本文提出利用超声波冲击强化技术对车轴表面关键区域进行强化。该技术不仅能大大改善车轴表面的应力状态,同时还能提高其表面光洁度。