CN111065472A - 用于轴径扩大的方法和设备 - Google Patents

Abstract

为了径向扩大轴的中间部分，利用一对保持器在一对保持器之间具有间隔的情况下在轴的轴向上保持轴，在轴向上向布置在一对保持器之间的中间部分施加压缩力，并且在与轴向相交的方向上向中间部分施加交变载荷以扩大中间部分。当扩大中间部分时，中间部分的温度被设定为高于轴的蓝脆温度范围，并且保持器的温度被设定为低于保持器的回火温度范围。

Description

用于轴径扩大的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种轴径扩大方法以及一种轴径扩大设备。

背景技术

可以通过切削粗的轴、通过组合诸如锻造这样的塑性加工与利用切削等的精加工或者通过焊接在轴上结合附加部件而提供一种在轴的中间部分处具有大径部的轴。然而，切削需要大量工作量，并且由于浪费大量材料而不经济。进一步地，当工件具有长的尺寸时，难以在中间部分处形成大径部。通过焊接将附加部件结合到工件上的方法存在焊接热的影响。

轴径扩大方法是解决以上问题的方案。利用轴径扩大方法，通过对轴施加旋转、压缩力和弯曲而扩大轴的中间部。以这种方式，易于在轴的中间部分处形成大径部，并且不需要切削或者焊接。

将详细描述轴径扩大。直线状的轴由一对保持器保持，该对保持器布置为在保持器之间设置有间隙。然后，通过绕着轴的轴心施加的旋转，至少一个保持器在朝向另一个保持器的方向上移动，并且一个保持器逐渐在与轴线相交的方向上偏置。因此，在压缩应力持续作用在弯曲的外侧的状况下，压缩力和弯曲力施加到轴，从而保持器之间的轴在径向上塑性变形。随后，在维持压缩应力持续作用在弯曲的外侧的状况的同时，逐渐恢复保持器的偏置。以这种方式，扩大轴的中间部分。

当对轴施加弯曲和旋转时，在施加压缩力的同时进行旋转，并且进行弯曲从而获得期望的形状。其后，进行弯曲恢复，并且停止压缩和旋转。从而，当轴的材料是高强度钢或者大型轴钢材时，要求高的压缩力，并且不可避免地，用于对轴执行轴径扩大方法的设备变得大型化。如果压缩力是低的，则用于获取期望形状的轴径扩大的旋转数增加，使得耗费大量时间。进一步地，扩大率(轴的扩大的中间部分的外径除以原始轴的直径)被限制为最大为大约两倍，并且因此适用部件受限。

根据第一现有技术的轴径扩大方法，通过在轴径扩大之前或期间加热轴而降低轴的抗变形性(参见例如JP2005-088066A)。利用该现有技术，轴的中间部分能够通过较小的压缩力扩大，并且防止了设备的尺寸变大。进一步地，由于提高了轴的塑性变形能力，所以能够增大扩大率。

在第二现有技术的轴径扩大方法中，考虑到如果轴被加热为处于蓝脆范围内，则轴由于蓝脆效应而硬化使得抗变形性变高，在该情况下可能不能获得期望的扩大部并且可能在轴中存在诸如裂纹这样的缺陷，因此将轴加热至高于蓝脆范围的温度(参见例如JP2007-167882A)。作为实例，在轴由结构碳钢JIS-S45C制成的情况下，当轴的温度为大约400℃以下时，由于蓝脆效应，导致扩大率不受轴的加热的影响。当轴被加热至580℃以上时，能够获得大于两倍的扩大率，并且能够抑制裂纹损伤。

发明内容

与轴径扩大类似地，锻造涉及工件的塑性变形。在所谓的温锻中，工件通常被加热到700℃至850℃，并且在热锻中(包括亚热锻)，工件通常被加热至950℃以上。从而，像锻造一样，同样针对轴被加热至580℃以上的轴径扩大，可以想到将轴加热至温的温度范围(700℃至850℃)或者热的温度范围(950℃以上)。然而，在轴径扩大时，轴经受旋转、压缩力和弯曲，并且使得载荷也作用在保持轴的保持器上。此外，保持器通常由诸如模具钢和高速工具钢这样的工具钢制成。这样的工具钢的回火温度范围是大约500℃至580℃。此外，轴与保持器接触的时间相对长于锻造中工件与模具接触的时间。从而，在轴被加热至温的温度范围或者热的温度范围的情况下，保持器的硬度可能由于回火而变低。当保持器的硬度降低时，保持器的重复使用耐久性降低，使得保持器的使用寿命可能缩短。

本发明的示例性的方面提供了一种轴径扩大方法和轴径扩大设备，其能够增大扩大率，防止由于扩大产生的裂纹，并且降低运行成本。

根据本发明的示例性的方面，提供了一种用于扩大轴的中间部分的轴径扩大方法。轴径扩大方法包括：利用所述一对保持器，在一对保持器之间具有间隔的情况下，在所述轴的轴向上保持所述轴；在所述轴向上向布置在所述一对保持器之间的所述中间部分施加压缩力；以及在与所述轴向相交的方向上向所述中间部分施加交变载荷以扩大所述中间部分。当扩大中间部分时，中间部分的温度被设定为高于轴的蓝脆温度范围，并且保持器的温度被设定为低于保持器的回火温度范围。

根据本发明的另一个示例性的方面，轴径扩大设备包括：一对保持器，该一对保持器被构造为，在所述一对保持器之间具有间隔的情况下，在轴的轴向上保持所述轴；加压器，该加压器被构造为在所述轴向上向布置在所述一对保持器之间的所述中间部分施加压缩力；交变载荷生成器，该交变载荷生成器被构造为在与所述轴向相交的方向上向所述中间部分施加交变载荷以扩大所述中间部分；以及加热装置，该加热装置被构造为加热所述轴的至少一部分，使得在所述压缩力和所述交变载荷施加到所述轴的所述中间部分的期间，所述中间部分的温度高于所述轴的蓝脆温度范围，并且保持所述轴的所述一对保持器的温度低于所述保持器的回火温度范围。

附图说明

图1是图示出根据本发明的实施例的轴径扩大设备的实例的示意图。

图2是示出在具有不同的碳含量的各种钢材中温度与抗拉强度之间的关系的曲线图。

图3A是图示出使用图1的轴径扩大设备的轴径扩大方法的实例的示意图。

图3B是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图3C是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图3D是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图3E是图示出轴径扩大方法的实例的另一个示意图。

图4是图示出根据本发明的另一个实施例的轴径扩大方法的示意图。

图5是图示出根据本发明的另一个实施例的轴径扩大方法的示意图。

图6是图示出根据本发明的另一个实施例的轴径扩大方法的示意图。

图7是图示出根据本发明的另一个实施例的轴径扩大方法的示意图。

图8是示出各个测试实例的到达预定扩大率所需的旋转的计数和裂纹存在的检查结果的曲线图。

图9是示出各个测试实例的椭圆量的评估结果的图表。

图10是图示出轴径扩大设备的加热装置的实例的示意图。

图11是图示出轴径扩大设备的加热装置的另一个实例的示意图。

图12是图示出轴径扩大设备的加热装置的另一个实例的示意图。

图13是图示出轴径扩大设备的加热装置的另一个实例的示意图。

具体实施方式

图1图示出根据本发明的实施例的轴径扩大设备的实例。

图1所示的轴径扩大设备1被构造为，使得当以轴W的轴向上的间隙保持轴W的一对保持器2、3在轴W的轴向上朝向彼此地移动时，轴向上的压缩力施加到布置在一对保持器2、3之间的轴W的中间部分，并且在与轴向相交的方向上的交变载荷施加到布置在一对保持器2、3之间的轴W的中间部分，使得轴W的中间部分在轴向上被压缩的同时扩大。

保持器2被支撑基部4支撑为能够沿着布置轴W的基准线A移动，并且通过平移驱动单元5(加压器的实例)移动。当保持器2沿着基准线A朝向保持器3移动时，轴向上的压缩力加载到由保持器2、3保持的轴W的中间部分，从而压缩轴W的中间部分。

在轴径扩大设备1中，当通过以弯曲角度弯曲轴W的中间部分而使轴W旋转时，在与轴向相交的方向上的交变载荷作用在轴W的中间部分上。保持器3通过倾斜驱动单元6(交变载荷生成器的实例)相对于基准线A倾斜，从而使轴W的中间部分以弯曲角度弯曲。此外，在轴W的中间部分以弯曲角度弯曲的状态下，保持器3通过旋转驱动单元7(交变载荷生成器的实例)旋转。由保持器3保持的轴W与保持器3的旋转对应地旋转，并且保持轴W的保持器2也响应于保持器3和轴W而旋转。

控制器8基于设定的条件控制平移驱动单元5、倾斜驱动单元6和旋转驱动单元7。

轴W的中间部分在轴径扩大之前和/或轴径扩大期间加热。可以仅加热中间部分，或者可以加热包括中间部分的整个轴W。

能够通过使用诸如燃烧炉和电炉这样的加热炉来加热轴W。或者，可以使用电阻加热或者感应加热来加热轴W。通过以接触方式将电极附接到工件以使电流直接流经工件而进行电阻加热，使得工件被焦耳热加热。通过靠近工件布置与交流电源连接的加热线圈而进行感应加热，使得由加热线圈产生的交变磁通量与工件交联以在工件的表面上产生涡流并且以焦耳热加热工件的表面。

在电阻加热时，电极与被一对保持器2、3保持的轴W的中间部分进行接触，从而局部加热中间部分。在感应加热时，加热线圈被布置为靠近由一对保持器2、3保持的轴W的中间部分，从而局部加热中间部分。这两种加热方法均能够适用于轴径扩大期间的加热。特别地，优选地使用感应加热，轴W通过该感应加热能够以非接触方式加热。

当扩大轴W的中间部分时，轴W的中间部分的温度被设定为高于轴W的蓝脆范围，并且低于保持器2、3的回火温度范围。

图2示出了碳含量不同的各种钢材的温度与抗拉强度(应力)之间的关系。

图2所示的曲线图来自“日本金属与材料研究所，日本钢铁协会，‘钢材手册’，第一版，Maruzen Inc.，1967年6月，p.552”("the Japan Institute of Metals andMaterials,the Iron and Steel Institute of Japan,'Handbook of SteelMaterials',first edition,Maruzen Inc.,June 1967,p.552")。基本上，钢材的抗拉强度随着钢材的温度的升高而降低。这表明在轴径扩大时，能够通过升高轴W的温度而降低在扩大轴W的中间部分时的抗变形性。然而，在蓝脆范围(在图示的实例中，大约200℃到400℃的温度范围)内，抗拉强度随着温度的升高而升高。在高于蓝脆范围的温度范围内，抗拉强度又随着温度的升高而降低。

因此，轴W的中间部分的温度被设定为高于轴W的蓝脆范围。这使得能够在扩大轴W的中间部分时降低抗变形性并且提高扩大率。另外，能够防止由扩大导致的裂纹。

由诸如机械结构用碳钢(例如，JIS-S45C)或者机械结构用合金钢(例如，JIS-SCr420H)这样的钢材制成并且具有圆形截面的实心圆杆或者中空圆杆用作轴W。JIS-S45C的蓝脆范围的上限温度低于400℃，并且JIS-SCr420H的蓝脆范围的上限温度也低于400℃。因此，轴W的中间部分的温度优选地为400℃以上。

在高于蓝脆范围的温度范围内，抗拉强度随着轴W的中间部分的温度的升高而单调递减。因此，从提高扩大率和防止由扩大导致的裂纹角度来看，轴W的中间部分的温度没有上限。然而，当保持器2、3的温度通过从轴W向保持器2、3的热传导而升高使得保持器2、3的温度到达回火温度范围时，保持器2、3的硬度由于回火而降低。鉴于此，保持器2、3的温度被设定为低于保持器2、3的回火温度范围。因此，能够防止保持器2、3的硬度由于回火而降低，并且能够延长保持器2、3的寿命。

通常地，保持器2、3由诸如模具钢(例如，JIS-SKD61)或者高速工具钢(例如，JIS-SKH51)这样的工具钢制成。JIS-SKD61的回火温度范围为500℃至560℃，并且JIS-SKH51的回火温度范围为560℃至580℃。因此，保持器2、3的温度优选地低于580℃，更加优选地低于500℃。

考虑到由于从轴W的热传导而导致的保持器2、3的温度升高以及热传导损失，能够将轴W的中间部分的上限温度设定为稍高于保持器2、3的回火温度范围。例如，针对保持器2、3的正常回火温度范围(500℃至580℃)，轴W的中间部分的上限温度可以设定为700℃。优选地，轴W的中间部分的上限温度低于保持器2、3的回火温度范围，使得能够确保保持器2、3的温度不到达回火温度范围。

将参考图3A至3E描述使用轴径扩大设备1的轴径扩大方法的实例。

在该实例中，如图3A所示，在轴径扩大之前轴W的中间部分Wa由加热装置9加热。可以加热整个轴W。考虑到加热后的热耗散，仅轴W的中间部分Wa或者整个轴W被加热为使得至少在轴径扩大开始时，中间部分Wa的温度超过轴W的蓝脆范围。优选地，使得中间部分Wa的温度维持为高于轴W的蓝脆范围，直至完成轴径扩大的全部处理，并且同样考虑到从轴W向保持器2、3的热传导，使得保持轴W的保持器2、3维持为低于回火温度范围。

接着，如图3B所示，轴W被保持器2、3保持。根据扩大后的中间部分Wa的轴向长度L和外径D，与D0相关联地适当设定未处理的轴W的中间部分Wa的轴向长度L0，其中中间部分Wa的外径被设定为D0。

接着，如图3C所示，在轴W被保持器2、3保持的状态下，保持器2沿着基准线A通过平移驱动单元5(参见图1)以平移方式移动，并且在轴向上的压缩力施加到轴W的中间部分Wa。另外，保持器3通过倾斜驱动单元6(参见图1)而相对于基准线A倾斜，并且通过旋转驱动单元7(参见图1)旋转。

由保持器2、3保持的轴W绕着基准线A上的中间部分Wa的弯曲中心O弯曲，并且绕着中心轴旋转。交变载荷与轴W的弯曲和旋转对应地在与轴W的轴向相交的方向上施加到弯曲的中间部分Wa。中间部分Wa的弯曲角度θ，即，相对于保持器3的基准线A的倾斜角度设定为轴W的弯曲在弹性极限的变形内的角度。弯曲角度根据轴W的材料的弹性极限而变化，然而通常为大约2°至4°。

接着，如图3D所示，在轴W的中间部分Wa中，弯曲部分的内侧由于塑性流动膨出。此外，根据轴W的压缩和旋转，塑性流动导致的膨出在整周上增长，并且中间部分Wa逐渐扩大。此外，当保持器2、3之间的间隙变为预定间隙时，停止通过保持器2的平移运动对轴W的压缩。此时，扩大轴W的中间部分Wa的处理结束。

接着，如图3E所示，在利用平移驱动单元5并且通过保持器2、3将压缩力持续施加到轴W的情况下，相对于基准线A倾斜的保持器3恢复布置为沿着基准线A，并且轴W的弯曲恢复。通过轴W的弯曲恢复，使得扩大的中间部分Wa(后文中，扩大部分)的粗度在整周上是均匀的。通过以上步骤完成对轴W的轴径扩大，并且停止轴W的旋转。后文中，根据需要对扩大部分Wa进行切削等，并且将扩大部分Wa成形为期望的形状(例如，圆柱形状)。

由于轴W的中间部分Wa的温度被设定为高于轴W的蓝脆范围，所以轴W的抗变形性降低，使得能够提高扩大率。例如，能够获得两倍以上的扩大率。此外，能够防止由于扩大导致的裂纹。另外，由于保持器2、3维持为低于回火温度范围，所以能够防止保持器2、3的硬度由于回火而降低，从而延长了保持器2、3的寿命并且节省了运行成本。此外，为了将保持器2、3维持为低于回火温度范围，轴W的中间部分Wa的上限温度被设定为稍高于保持器2、3的回火温度范围，而低于温的温度范围。从而，能够抑制中间部分Wa的脱碳，并且能够通过减少将中间部分Wa的表面上由于脱碳而产生的鳞屑去除或者将由于脱碳而导致强度降低的脱碳层去除所需的切削量而节省材料。优势效果还在于通过节省加热轴W所需的能量而进一步降低运行成本。

在图3A至3E所示的实例中，轴W的中间部分Wa仅在轴径扩大之前加热。然而，中间部分Wa可以在轴径扩大期间加热，或者可以在轴径扩大之前和轴径扩大期间加热。通过在轴径扩大期间加热中间部分Wa，防止了由于热耗散导致的温度下降，使得能够确保中间部分Wa的温度维持为高于蓝脆范围。因此，能够进一步提高扩大率，并且能够进一步防止由于扩大而产生裂纹。

在上述实例中，保持器3相对于基准线A倾斜以弯曲轴W，并且轴W绕着中心轴旋转，使得交变载荷施加到轴W的中间部分Wa。然而，对中间部分Wa施加交变载荷的方法不限于此。

在图4所示的实例中，与图3A至3E所示的轴径扩大方法的相似之处在于：通过轴W的弯曲和旋转而使交变载荷施加到中间部分Wa，然而是在与基准线A相交的方向上滑动保持器3而不是倾斜保持器3而使轴W弯曲。

在图5所示的实例中，保持器2以不可旋转并受约束的方式保持轴W，而保持器3以可旋转并且不受约束的方式保持轴W。在该状态下，保持器3绕着基准线A转动，从而轴W的中间部分Wa弯曲，并且交变载荷施加到轴W的弯曲的中间部分Wa。

在图6所示的实例中，轴W的端部被保持器2、3以不可旋转且受约束的方式保持，并且保持器3以往复方式绕着基准线A旋转，使得交变载荷施加到轴W的中间部分Wa。

在图7所示的实例中，弯曲或者扭转振动通过振动发生器OSC施加到轴W，使得交变载荷施加到轴W的中间部分Wa。

后文中，将描述测试实例。

在第一测试实例中，在由JIS-SCr420H制成的轴中，在轴径扩大之前将整个轴在电炉中加热，并且通过使用上述轴径扩大设备1在2000kN的压缩力和4.0°的弯曲角度的条件下进行轴径扩大。JIS-SCr420H的蓝脆范围的上限温度低于400℃。在轴的温度(开始轴径扩大时的温度)不同地变化的同时，测量到扩大率变为3.0时所需的旋转数量，并且检查在获得的扩大部中裂纹的存在/不存在。通过使用彩色染料反差渗透剂的比色检验而检查裂纹的存在/不存在。结果在图8中示出。在图8中，观察到裂纹的样品用“×”表示，并且未观察到裂纹的样品用“○”表示。

如图8所示，发现当轴的温度越高时，到扩大率变为3.0时所需的旋转数量趋于越小，并且抗变形性小。此外，在轴的温度为400℃以下的样品中，在所有样品的扩大部中均检查到裂纹。另一方面，在轴的温度为400℃以上的样品中，在所有样品的扩大部中均未检查到裂纹。综上所述，得出当在使轴的中间部分具有高于蓝脆范围的温度的状态下进行轴径扩大时，能够提高扩大率，并且能够防止由于扩大导致的裂纹的产生。

接着，在第二测试实例中，对由JIS-SCr420H制成并且在轧制钢筋的截面中观察到的凝固图案是椭圆形的轴以及由JIS-SCr420H制成并且在轧制钢筋的截面中观察到的凝固图案是矩形的轴，在与第一测试实验相同的加工条件下，在轴的温度(轴径扩大开始时的温度)不同地改变的同时，进行轴径扩大直至扩大率变为3.0，并且评估作为获得的扩大部的长径与短径之差的椭圆量。轴的凝固图案是在用于制造轴的连续锻轧的锻造期间轴的截面形状。凝固图案通常涉及轴的塑性变形的各向同性和各向异性。结果在图9中示出。

如图9所示，在凝固图案是椭圆形的情况下以及在凝固图案是矩形的情况下，当轴的温度越高时，椭圆量趋于越小。即，得出扩大以各向同性的方式进行，并且因此当轴的温度越高时，抗变形性越小，并且在周向上的变形均匀地进行，使得几乎不受到凝固图案的影响。例如，在轴径扩大之后通过切削而以圆柱形状加工扩大部的情况下，当椭圆量越小时，能够使得切削余量越小，并且能够进一步减少材料的浪费，这是经济的。

接着，将描述加热装置9的若干实例。

在图10所示的实例中，加热装置9被构造为在轴径扩大之前加热轴W的中间部分或者包括中间部分的整个轴W。通过例如炉内加热、电阻加热或者感应加热而加热轴W。加热装置9设置在一对保持器2、3旁边。由加热装置9加热的轴W通过机器人10从加热装置9传递到一对保持器2、3。然后轴W由一对保持器2、3保持，并且经受轴径扩大。

在图11所示的实例中，加热装置9被构造为在轴径扩大之前通过感应加热来加热由一对保持器2、3中的一者保持的轴W的中间部分。加热装置9具有螺旋形状的加热线圈11。加热线圈11沿着基准线A移动，使得由保持器2保持的轴W插入到加热线圈11内。高频交流电施加到加热线圈11以通过感应加热来加热位于加热线圈11内侧的轴W的中间部分。如果轴W的中间部分长于加热线圈11的整个长度，则加热线圈11可以沿着基准线A移动。在加热轴W的中间部分之后，加热线圈11沿着基准线A移动以将轴W从加热线圈11移出。然后加热线圈11从基准线A移开。随后轴W被一对保持器2、3保持，并且经受轴径扩大。

在图12所示的实例中，加热装置9被构造为在轴径扩大之前和/或轴径扩大期间通过感应加热来加热由一对保持器2、3保持的轴W的中间部分。加热装置9具有弧状的加热线圈12。加热线圈12置于由一对保持器2、3保持的轴W的中间部分附近，使得加热线圈12的内周表面与轴W的中间部分的外周表面互相面对。高频交流电施加到加热线圈12使得面向加热线圈12的内周表面的轴W的中间部分通过感应加热而被加热。通过利用旋转驱动单元7(参见图1)旋转轴W，能够在轴W的中间部分的整周上将其加热。如果轴W的中间部分长于加热线圈12的整个长度，则加热线圈12可以沿着基准线A移动。当在轴径扩大期间加热轴W的中间部分时，加热线圈12与轴W的中间部分的扩大相应地径向向外移动。以该方式，可以对正被加热的轴W进行轴径扩大。

在图13所示的实例中，加热装置9被构造为在轴径扩大之前和/或轴径扩大期间通过电阻加热来加热由一对保持器2、3保持的轴W的中间部分。加热装置9具有能够连接到保持器2、3的一对电极13、14。在一对电极13、14之间，直流电或者交流电被施加为通过保持器2、3和由一对保持器2、3保持的轴W的中间部分，从而通过电阻加热加热轴W的中间部分。同样可以对以这种方式加热的轴W进行轴径扩大。

本申请要求2017年9月8日提交的日本专利申请No.2017-173281和2018年7月23日提交的日本专利申请No.2018-138035的优先权，这些专利申请的全部内容通过引用并入本文。

Claims (7)

1.一种用于扩大轴的中间部分的轴径扩大方法，所述轴径扩大方法包括：

利用一对保持器，在所述一对保持器之间具有间隔的情况下，在所述轴的轴向上保持所述轴；

在所述轴向上向布置在所述一对保持器之间的所述中间部分施加压缩力；以及

在与所述轴向交叉的方向上向所述中间部分施加交变载荷，以扩大所述中间部分，

其中，当扩大所述中间部分时，所述中间部分的温度被设定为高于所述轴的蓝脆温度范围，并且所述保持器的温度被设定为低于所述保持器的回火温度范围。

2.根据权利要求1所述的轴径扩大方法，其中，

当扩大所述中间部分时，所述中间部分的温度被设定为等于或高于400℃，并且所述保持器的温度被设定为低于580℃。

3.根据权利要求1或2所述的轴径扩大方法，

其中，当扩大所述中间部分时，所述中间部分的温度被设定为在400℃到700℃的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的轴径扩大方法，

其中，当扩大所述中间部分时，所述中间部分的温度被设定为高于所述轴的所述蓝脆温度范围并且低于所述保持器的所述回火温度范围。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的轴径扩大方法，还包括：在所述中间部分的扩大之前，加热包括所述中间部分的所述轴的至少一部分。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的轴径扩大方法，还包括：在所述中间部分的扩大期间，加热所述中间部分。

7.一种轴径扩大设备，包括：

一对保持器，该一对保持器被构造为，在所述一对保持器之间具有间隔的情况下，在轴的轴向上保持所述轴；

加压器，该加压器被构造为，在所述轴向上向布置在所述一对保持器之间的中间部分施加压缩力；

交变载荷生成器，该交变载荷生成器被构造为，在与所述轴向相交的方向上向所述中间部分施加交变载荷，以扩大所述中间部分；以及

加热装置，该加热装置被构造为，加热所述轴的至少一部分，使得在所述压缩力和所述交变载荷施加到所述轴的所述中间部分的期间，所述中间部分的温度高于所述轴的蓝脆温度范围，并且保持所述轴的所述一对保持器的温度低于所述保持器的回火温度范围。

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