汽车传动轴突缘轴颈感应加热温度场数值模拟研究及有关概要.pdf

汽车传动轴突缘轴颈感应加热温度场数值模拟研究 李明磊 (中信戴卡轮毂制造股份有限公司，河北秦皇岛066003) 摘要：建立了某汽车传动轴突缘轴颈感应加热过程的电一磁 一热耦合非线性有限元模型，通过数值模拟，给出了加热不同时 刻工件内部温度分布。为避免轴颈内孔表面温度过高，采用了对工件内孔进行喷水的强制冷却方式 ，模拟结果表明，该方法既可 满足表面淬火温度 ，又能有效避免孔壁淬透而导致的突缘内花键变形 ，对其他薄壁零件的感应淬火热处理工艺研究具有参考价值。 关键词：传动轴突缘；感应加热；温度场；电一磁一热耦合；非线性有限元方法 NumericalSimulationResearchonTemperatureFieldofAutomobile ShaftFlangeduringInductionHeatingProcess LIMinglei (CITICDicastalWheelManufacturingCo．，Ltd．，QinhuangdaoHebei066003，China) Abstract：Anelectromagnetic—thermalcouplingfiniteelementmodelwassetupforinductionheatingprocessofautomobileshaftflangein thispaper．From thesimulationresults，thetemperaturedistributioninthepartwaspresented．Forcedcoolingbywatersprayingwasadopted toavoidtheovertoptemperatureintheinnerhole，andthesimulationresultsshowthatitnotonlymeetsthedemandofquenchingtemperature inoutersurface，butalsoavoidthedistortionofinnersplinecausedbythroughquenching．Theseanalysisandsimulationresultshavedirect referencevalueofrinductionquenchingtechnologyformulationofthick—wallpart． Keywords：Shaftflange； Induction heating；Temperature field；Coupled ofElectro—magnetism—thermal；Non-linearfinite element method 0 引言 传动轴突缘是汽车中常见的动力传递元件，用于传递扭 矩，其结构主要由法兰盘和轴颈组成，轴颈内孔加工有花键 (图1)。由于轴颈外表面多装有油封，故要求有一定的‘耐磨 性，需对其表面进行热处理。感应热处理是最经济、最节能、 最洁净的热处理方法之一，目前小型的突缘类零件多采用中频 同时加热淬火工艺…。但由于突缘属于空心薄壁类零件，且轴 颈内孔有花键，感应加热时极易引起内孔花键温度过高，从而 导致淬火后花键变形。一旦发生变形，必须通过拉削修正，严 重时将出现拉不动甚至损坏拉刀或拉断拉刀，影响生产效率和 效益。文献 [1]提出在零件定位心轴上开设喷水孔，采用对 图2 突缘淬火感应器原理图 零件内孔强制连续喷水冷却的方式，以防止孔壁淬透或淬硬层 过深而导致花键变形，淬火感应器结构原理如图2所示。 然而，在实际生产过程中，感应加热温度场受电源频率、 电流和喷水冷却条件等诸多因素的影响。合理制定对提高产品