隨著(zhù)我國高速鐵路的快速發(fā)展﹐高速列車(chē)運行安全受到越來(lái)越高的重視。車(chē)軸是高速列車(chē)走行系統中最關(guān)鍵的受力部件之一[1,承受高周乃至超高周的旋轉彎曲交變載荷作用﹐其失效形式多為疲勞破壞[23]。因此提高車(chē)軸的疲勞性能﹐保證其運行安全,延長(cháng)其服役壽命具有重要的經(jīng)濟和社會(huì )價(jià)值。

 

      研究表明,疲勞裂紋主要萌生于車(chē)軸的表面[,表面狀態(tài)對車(chē)軸的疲勞性能有著(zhù)至關(guān)重要的影響。因此如何選用一種合適的表面強化方法﹐從而有效地改善材料的表面狀態(tài)以提高車(chē)軸的疲勞壽命,已經(jīng)成為近些年來(lái)國內外學(xué)者的關(guān)注重點(diǎn)。日本新干線(xiàn)車(chē)軸采用中頻感應加熱淬火方法使表面產(chǎn)生殘余壓應力來(lái)提高車(chē)軸疲勞性能[5]﹐其特點(diǎn)是殘余應力深度較大,可達數毫米,但對工藝及設備要求較高。目前我國對于提高車(chē)軸疲勞性能的技術(shù)及方法還沒(méi)有建立起相關(guān)規范和標準。
 

      表面豪克能滾壓處理(SURP)技術(shù)是將高頻沖擊和滾壓相結合,對金屬表面進(jìn)行微幅高速撞擊和滾壓處理,使金屬表面產(chǎn)生塑性變形,從而改善金屬表面狀態(tài)的新技術(shù)[ 6]。與其他表面強化技術(shù),如噴丸、滾壓等相比,SURP工藝簡(jiǎn)單﹐加工效率較高;可獲得更好的表面光潔度[及深度更大且均勻分布的表層殘余應力及形變組織l8,這些特點(diǎn)對改善材料表面質(zhì)量和提高材料疲勞性能方面具有獨特的優(yōu)勢。近年來(lái)國內外學(xué)者對表面豪克能強化機理及其應用開(kāi)展了廣泛的研究[6·9-13]。Wang 等[6]研究發(fā)現,豪克能沖擊滾壓后表層產(chǎn)生納米尺寸的微觀(guān)結構,同時(shí)使材料的耐磨性明顯提高。Liu等[10]通過(guò)有限元模擬﹐認為累積塑性變形是材料表層晶粒納米化的機制﹐也是表層硬度和殘余壓應力增加的主要原因。郭玉喜等[14]對車(chē)軸進(jìn)行了表面超聲沖擊強化,發(fā)現豪克能沖擊強化處理后表面粗糙度明顯改善,表面殘余壓應力得到很大提高。本工作利用SURP技術(shù)對高速車(chē)軸鋼表面進(jìn)行處理,分析了處理后試樣的表面狀態(tài),對比了未處理和處理后試樣的疲勞極限,為高速車(chē)軸疲勞性能的改善提供參考及依據。