主动齿轮失效分析

主动齿轮失效分析（共8篇）

主动齿轮失效分析 篇1

某齿轮厂生产的EQ-153型“东风”牌载货汽车后桥主动弧齿锥齿轮 (以下简称主动齿轮) , 经“三包”返货回厂。对此, 工厂组织相关人员进行分析, 查找出了原因, 并提出了改进措施, 获得了较为满意的效果。

齿轮材料及技术要求

1.齿轮及其材料

主动齿轮 (见图1) 模数11.131mm, 采用国产22Cr Mo H钢制造, 其材料化学成分要求执行GB/T5216—2007《保证淬透性结构钢》标准, 材料淬透性能要求J15=36~42HRC。

2.技术要求

主动齿轮渗碳淬火有效硬化层深度要求为1.70~2.10mm;金相组织为碳化物1~5级, 马氏体、残余奥氏体1~5级, 心部铁素体1~3级, 表面非马氏体层深≤0.02mm;齿轮表面与心部硬度要求分别为58~64HRC和30~40HRC。

热处理设备与工艺

主动齿轮渗碳、淬火和回火设备采用LS15型双排连续式气体渗碳自动生产线。

热处理工艺路线为:70~80℃清洗→450~500℃预处理→880~890℃预热 (1区) →910~920℃预渗碳 (2区) →925~930℃渗碳 (3区) →890~910℃扩散 (4区) →840~850℃预冷淬火 (5区) →70~80℃清洗→180℃×6h回火→30min抛丸清理→卡簧槽退火处理→校直→交检。

主动齿轮热处理采用氮-甲醇渗碳工艺 (见图2) , 生产节拍为40min。

检验

(1) 检验标准失效汽车齿轮检查按QC/T 262—1999《汽车渗碳齿轮金相检验》及GB/T 8539—2000《齿轮材料及热处理质量检验的一般规定》等标准进行。

(2) 检验设备失效齿轮金相观察采用GX51型日本奥林巴斯金相显微镜, 渗碳淬火有效硬化层测量采用MH-6型维氏硬度仪。

(3) 宏观检查失效主动齿轮宏观形貌如图3所示。通过观察图3发现, 失效齿轮倒车面 (包括常啮合工作面) 基本为正常使用的光滑状态, 无早期磨损、点蚀等特征, 但个别轮齿齿角出现开裂情况, 失效部位均位于倒车面齿顶上, 且为深层硬化层剥落。

(4) 化学成分分析失效主动齿轮化学检验结果符合22Cr Mo钢技术要求, 具体见表1。

(5) 金相检验将失效齿轮采用线切割方法制取试样。失效主动齿轮金相检验结果见表2。通过表2可以看出, 检验结果均符合技术要求。

检验失效齿轮过渡区金相组织如图4所示, 失效齿轮过渡区马氏体组织粗大。

(6) 硬度检测失效主动齿轮表面与心部硬度分别为60HRC和39.6HRC, 检测结果符合产品技术要求。

(7) 硬度梯度检测表3为失效主动齿轮的 (有效硬化层深度范围内) 硬度梯度检测结果, 从表面至心部硬度降 (ΔEHt) 基本符合要求。图5为失效主动齿轮硬度梯度曲线。通过图5可以看出, 失效主动齿轮硬度梯度曲线基本平缓。

原因分析与对策

1.齿轮装配及使用问题

(1) 原因分析齿轮副安装总成 (即差减总成) 简图如图6所示。通过主动齿轮失效分析来看, 失效部位位于齿顶处, 说明失效齿轮在装配及使用过程中存在问题, 分析如下:

1) 齿轮副安装不良, 齿顶端部接触应力集中而造成脆性开裂;或者差减壳干涉, 引起齿轮开裂。

2) 主动齿轮用锁紧螺母松动, 导致主动齿轮非常规窜动, 使轮齿接触不正常 (如接触区偏向齿顶) , 局部载荷过大而引起开裂。

3) 齿轮工作时因轴承破碎, 轴承滚柱或碎块掉入差减壳内, 进入齿轮啮合处引起个别轮齿齿顶打齿。

(2) 对策派遣售后服务技术人员到用户现场指导正确安装、调试和使用齿轮, 包括正确使用准双曲线润滑油等, 并重点注意以下事项:

1.差减壳2.从动弧齿锥齿轮3.轴承滚柱4.锁紧螺母5.主动弧齿锥齿轮

1) 按照齿轮差减总成装配要求, 仔细进行装配, 例如合理调整齿轮副接触区及齿轮副间隙, 按要求锁紧螺母。

2) 在齿轮差减总成装配时, 严格保证轴承质量, 采用正规大厂生产的合格轴承。

3) 在新安装齿轮副跑合期间应按规定时间更换新油, 以防在跑合期间有金属碎屑等进入齿轮啮合区, 同时检查齿轮副接触印痕及齿轮副间隙是否有较大的变化, 并检查主动齿轮锁紧螺母有无松动等情况, 发现问题应及时处理。

2.齿轮制造问题

(1) 原因分析齿轮材料本身缺陷 (如淬透性过低) , 出现心部硬度过低, 易造成硬化层剥落。但从失效主动齿轮心部硬度检测来看, 心部硬度合格, 技术要求心部硬度30~40HRC, 实测39.6HRC, 故材料淬透性没有问题。

热处理不当, 表面硬化层不合格 (如有效硬化层浅) 、过渡区组织与性能变化大, 将降低材料强度, 或过渡区硬度变化大, 导致应力变化不均, 造成深层硬化层剥落。

从对失效主动齿轮硬度梯度检测结果来看, 属于合格, 说明在有效硬化层内硬度平缓过渡。但过渡区马氏体组织粗大时, 在齿轮工作过程中, 过渡区金属在高接触应力作用下, 容易诱发显微裂纹产生, 在过渡区先形成“皮下裂纹”, 再发展到表面而造成深层剥落。

(2) 对策在主动齿轮热处理过程中, 通过合理调整渗碳工艺参数 (如合理调整碳势Cp) , 以降低过渡区马氏体级别。

3.效果

采取以上措施后, 由于提高了产品热处理质量, 以及指导用户正确安装、调试及使用齿轮等, 从而有效地降低了主动齿轮的返货率。

结语

通过主动齿轮失效分析, 失效部位位于齿顶处, 说明失效齿轮在装配及使用过程中存在问题。同时, 因热处理质量存在一定问题, 过渡区马氏体粗大, 在齿轮使用过程中, 容易产生显微裂纹, 增加了主动齿轮脆性, 故加速了主动齿轮失效。

通过正确安装、调试和使用齿轮, 以及改进主动齿轮渗碳热处理工艺, 降低齿轮过渡区马氏体级别, 提高其过渡区强度, 可有效解决主动齿轮齿顶开裂问题, 从而降低齿轮返货率。

关键词：齿轮,失效分析,对策

减速机高速齿轮轴断裂失效分析 篇2

关键词：高速轴；魏氏体组织；；断裂；失效

中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 02-0151-01

在某工厂二辊压机构中的减速机高速轴上线运行13天后出现了断裂的现象。在之前给出的图纸样例中提到了，这个轴的制造图纸上对于原材料的要求是42CrMo锻钢，硬度为270～300HB，调质热处理。同时还要对端口位置的宏观上的形态，金相组织，物理性质如硬度以及化学成分等进行相应的观察和测试，进而为今后这类轴零件的生产量的提升，以及在具体应用时候的使用提供有效的理论参考。进而防止断裂一类的事件发生。

一、对于检测结果的分析和研究

（一）端口宏观相貌的观察结果。轴同轴间的过渡和链接的位置是减速机高速轴发生断裂的最主要的地方。此处直径大小发生突变，最为关键的是这是轴的直径最小的地方。结构圆角的常见现象由于截面形状的变化以及轴间和轴的相交位置的几何关系处于垂直的状态而导致必将会出现的应力集中现象。端口经常见到的形貌特点便是具有很高的脆性以及较为平整，例如一种极为常见的是扭转应力所导致的断裂口。

只有受力的地方才是裂纹出现的根源，及轴键槽的受力的一面。应力的大小和半径的大小呈现反比的关系，也就是说半径较小的地方应力则很大。半径最小的便是轴键槽的根部位置，在此处经常出现应力集中地现象从而承受很大的拉应力；如果不进行强化处理就会提高出现裂纹（这种裂纹是由于疲劳产生的），对于轴类具有很强的破坏性，出现提前失效，很大程度上减少了其寿命。在裂纹的扩展部位较为平坦光滑，同时具有相对较大的表面积，几乎覆盖了整个端口区域的2/3.在轴的另外一侧是瞬间断裂区，紧靠其边缘位置，相对面积不大，同时表面光滑度很差。由此可以得出结论是低周疲劳断裂。

（二）对其化学成分的研究和分析。对于化学成分分析时，我们采用的是直读光谱仪ARC-MET8000来研究。并得出相应的结果并列出相应的表格。有所列表可以得出的结论是，这个轴材料并不符合之前所要求的GB/T3077-1999的42CrMo钢成分结构，而是采用了另外一种调制刚。即（GB/T699-1999的50钢）。

（三）金属显微组织的观察。首先要进行金相制样；具体步骤是，在轴的外层表面取点，采用浓度约为4%的硝酸溶液和酒精的混合溶液对其进行腐蚀操作。过了一定的时间之后，在金像显微镜下仔细观察可以发现，他的纤维组织是沿着境界呈现网状分布的铁素体和呈现片状的珠光体，还有为数不多的魏氏组织。42CrMo钢和50钢调质热处理之后的应该出现的金像组织不是回火索氏体和量及其微小的铁素体，但是这个轴的金相组织不是回火的索氏体却呈现出原始的正火态的组织现象。这一现象的出现表明这个轴并没有按照之前的要求进行调制处理过程。

对于经过回火过程的索氏体组织，出现的状况应该是由很高的强度，同时应该表现出来良好的韧性。这种性能直接决定了用这种材料所制造出来的轴类零件会有很强的扭转韧性和抗弯强度，这两项性能指标的出现决定其断裂强度的提高。钢的抗拉强度并不会由于魏氏组织的存在而发生显著地变化，但是对于钢的塑性的降低却有着很明显的影响。尤其是抗冲击的韧度，在很大程度上有所降低。经常伴随魏氏组织共同出现的便是体积很大的奥氏体晶粒，对于钢的力学性能也有很大程度的影响。魏氏组织是由于在加热过程中没有进行好对于温度的控制操作，温度过于高所导致的。而网状组织的出现则是因为加热温度过高但是在冷却过程中没有及时的冷却到位，速度过低所引起的。就是说网状组织和魏氏组织有着相同的形成机理便是温度的因素，且为加热温度过高。故而将这两类规定为过热组织。这种组织会在很大程度上对钢的韧性起到破坏性的作用。这也是轴断裂现象出现的一大重要的因素。

（四）硬度的检测。硬度测试所选取的位置也是轴类零件的外表面处。出现的结果是，轴表面硬度的平均值是203HB左右，这距离调制硬度所要求的270-300HB具有一定的差距。这种现象额出现说明了这根轴并没有经过调制的处理过程。

二、结语

由以上的阐述我们可以得出相应的结论便是，这个减速机的高速轴断裂的主要原因是没有按照所规定的要求选用42CrMo钢，同时并没有按照规定的步骤进行相应的调制处理过程。同时还有一些其余的外在原因便是，本身并没有采用严格规范的热处理的工艺流程，同时结构的设计更是缺少了很多必要而且合理的步骤。种种多方面的因素所导致的最终低周疲劳断裂现象的出现。而对于这种现象的预防，我们也有相应的应对措施。论述如下：

（一）应该按照图纸严格对于生产的过程加以规范性的控制，同时选材上也应该尽量的规范化。热处理过程也应该采用相应的规范化的步骤。

（二）通过正火处理的方式来加工经理粗大以及原材料中由组织缺陷的材料。这一过程可以相应的对晶粒加以细化，对于魏氏体的出现和预防以及网状组织的消除具有很好的预防性作用。

（三）合理的修正制造的图纸，将键槽置于界面变化较多的位置，从而对于应力集中现象的出现起到预防和控制的关键性作用。

参考文献：

[1]雷旻，梁益龙，万明攀.减速机高速齿轮轴断裂失效分析[J].金属热处理，2007，32（增刊）：234-238.

[2]夏立芳.金属热处理工艺学[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998.

[3]戚正风.金属热处理原理[M].北京：机械工业出版社，1987.

[4]杨湘洪.电机轴的断裂分析及优化设计[J].机床与液压，2005，3：109-110.

齿轮轴失效分析 篇3

某齿轮传动分公司生产的齿轮轴产品, 在使用一段时间后齿轮轮齿部分及齿顶部位多个轮齿出现起皮、掉块等剥落现象表面加工后继续使用约一年半时间, 更换备件后, 分公司在齿轮失效处取截面试片两片, 受委托对该齿轮轴做失效分析。

二、试验分析

1.热酸浸试验。试验结果表明:锻件纯净度合格, 但发现多处不致密区域, 致密度较差, 齿顶发现裂纹一条, 系使用过程中较大应力作用下产生的。齿根部位有裂纹一条, 深度为渗碳层深度, 系淬火开裂, 见图1～图2所示。

此外, 低倍试片的轮齿靠近齿顶部位的齿面可观察到小裂纹若干, 以及剥落掉块现象见图4所示。

2.显微组织分析。

(1) 基体的夹杂、晶粒度检验

夹杂:A类2.0级B类0.5级C类1.0级D类1.0级DS类0.5级

晶粒度:3.5级

试验结果表明锻件轴锻件微观纯净度合格, 晶粒度3.5级, 较粗大, 为不合格。

(2) 渗碳淬火质量检验

试验结果表明, 齿轮轴心部组织正常, 但马氏体及残留奥氏体为6级, 碳化物5级, 渗碳淬火质量问题严重。

(3) 有效硬化层及心部硬度试验

有效硬化层深度检验结果为:

节圆1.843㎜, 齿根0.750㎜ (试验数据及曲线后附)

心部硬度:HRC 29.58

试验结果表明, 两者有效硬化层相差较大, 根据“JB/T6141.2-1992 3.2.2规定允许齿根部位的有效硬化层深度比节圆处小15%”判定, 两者数值差以超过15%为不合格。

三、讨论

轮齿部位发现多处不致密区域, 可见锻件整体致密度较差。齿轮轴心部组织为低碳马氏体+不明显的游离铁素体, 基体组织状态不合格, 节圆、齿根、齿顶部位马氏体及残留奥氏体, 渗碳淬火时已严重过热, 渗碳淬火工艺及操作、控制存在有严重质量问题。在使用过程中较大应力作用下产生的, 其发展结果将导致剥落、掉块。

四、结论

1.齿轮轴锻件轮齿部位纯净度合格, 但致密度较差。

2.齿轮轴基体晶粒度粗大, 不合格。

3.齿轮轴渗碳淬火工艺及控制不当, 造成马氏体及残留奥氏体及碳化物超级, 不合格。

4.齿轮轴齿顶角处裂纹是由于渗碳质量不佳, 在使用过程中较大应力作用下产生的。

摘要：某齿轮传动分公司生产的齿轮轴产品, 在使用一段时间后齿轮轮齿部分及齿顶部位多个轮齿出现起皮、掉块等剥落现象, 对其进行解剖做全面试验分析。

关键词：起皮,掉块,锻件致密性较,晶粒度粗大,马氏体及残留奥氏体,碳化物

参考文献

[1]大型铸锻件行业协会, 大型铸锻件缺陷分析图谱编委会.大型铸锻件缺陷分析图谱[M].工业出版社.

[2]张栋, 钟培道, 陆春虎, 雷祖圣.失效分析[M].国防工业出版社.

对齿轮失效的因果分析 篇4

齿轮是机械的变速传动部件,在机器中广泛使用。齿轮的失效是造成机器故障的重要因素之一,其运行状况直接影响整个机器或机组的工作。在实际维修中,用因果图分析法能有效地找到故障的原因,并采取合理的措施,对降低维修费用和防止突发性事故意义重大。

1 齿轮的异常及失效分析

就任何机械设备而言,从设计开始,经过制造、装配、使用、维护直到更新改造、报废的全过程中,各阶段都可能产生失效状态。

1.1 设计上的缺陷

在机械产品生产的全过程中,设计占用的时间(设计周期)占产品生产总周期的25%～37%。设计品质对产品的品质有决定性作用。统计资料表明,产品的品质事故约50%是设计原因所为。齿轮设计中产生的故障隐患有:采用的材料与使用条件不符;使用条件设想错误;强度设计上的错误以及结构上的缺陷。

1.2 制造上的缺陷

包括使用材料的缺陷和加工方法、工艺、技能上的缺陷。齿轮制造时造成的主要异常有:偏心、齿距偏差和齿形误差等。所谓偏心是指齿轮的几何中心和旋转中心不重合;齿距偏差指齿轮的实际齿距与公称齿距之差;而齿形误差指渐开线齿廓有误差。

1.3 装配误差

在装配过程中,由于箱体、轴等零件的加工误差、装配不当等因素,会使齿轮传动精度恶化。如两齿轮装配中心距过大时,会造成齿顶部接触,使传动精度下降或产生冲击;装配中心距过小时,会造成齿根部接触,在运行中出现干涉现象。

1.4 维修、保养和使用中的人为差错

在使用过程中,若出现超过机械的额定负荷,操作技术不熟练,以及非安全作业等因素,都会使失效的可能性提高,增加了设备事故的可能性。

1.5 齿轮的失效及特点

齿轮由于设计不妥、制造误差、维护不当和使用条件不良等因素,会产生各种失效,失效形式又往往由诸因素综合造成,相互交错在一起,且随着齿轮材料、热处理、运转状况等因素的不同而不同,显得较为复杂。其失效形式主要有:1) 磨损失效,主要包括磨料磨损、腐蚀磨损、粘着磨损和由此引起的擦伤及胶合;2)表面接触疲劳失效,包括初期点蚀、破坏性点蚀和最终剥落;3)齿面塑性变形,包括压痕、凹沟、凸角、呈波纹形折皱等;4)轮齿断裂等。

2 因果分析法

2.1 因果分析法的概念

把系统中产生故障的原因及造成的结果所构成错综复杂的因果关系,采用简明文字和线条以全面表示的方法称为因果分析法。用于表述故障发生的原因与结果关系的图称为因果分析图。因果分析图之形状像鱼刺,故也叫鱼刺图。

2.2 因果分析图的绘制方法

因果(鱼刺)图由原因和结果两部分组成。—般可从人的不安全行为(安全管理、设计者、操作者等)及物质条件构成的不安全状态(设备缺陷、环境不良等)两大因素中从大到小,从粗到细,由表及里,一层一层地深入分析。

在绘制图形时,一般可按下列步骤进行:1)确定要分析的故障结果,写在图的右端,画出主干,箭头指向右端;2)经过分析,确定造成故障的因素分类项目,如操作使用、维护、设计制造、环境等,并画成中枝;3)将中枝项目层层展开,画成细枝,一直到不能再分为止;4)因果(鱼刺)图中的主要原因要标上符号,作为重点控制对象。

其步骤可归纳为:针对结果,分析原因,由表及里,先主后次,层层深入。

3 因果分析实例

下面以典型的轮齿断裂作因果分析,寻找故障原因并采取相应的措施。

a) 以轮齿断裂失效形式作为分析结果,画出主线。

b) 按由表及里的思路,分析外因和内因。外因主要由操作、维护两方面组成;内因则由安装、设计、制造等项目组成;还应考虑使用环境因素。共确定6条中枝,从左往右,上下错开分画在主线两侧。

c) 对6条中枝线作进一步分析,画出各细枝原因,最后绘制出因果图(图1)。

d) 进行逻辑分析。为了避免盲目查找故障,需进行逻辑分析,减少怀疑对象。根据零件的工作情况,按纵向顺序确定主要因素,再按横向查找次要原因,逐步逼近,找出故障发生部位,检测分析故障的原因。逻辑分析流程如图2所示。

e) 通过该逻辑分析程序,可以找出导致轮齿断裂的全部原因。尤其是将可能牵涉到的人为差错引起的故障原因也包括在内,在设备管理、现场事故分析中有很大的意义。

4 结束语

因果图分析法类似于故障树分析法,但又有区别。它不是按失效原因的概率大小或重要度来开展分析,而是根据生产实际,结合设备的维护管理与故障诊断,对所有可能的原因,由表及里,全面系统地分析各因素,找出故障直接的主要原因,是一种事后分析故障原因的有效方法。

参考文献

[1]张翠凤.机电设备维修技术[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2]陈殿生.数控车床的因果图分析[J].机床与液压,2006(10).

中间齿轮轴承组件失效分析 篇5

关键词：剥落,碳化物,疲劳断裂,接触疲劳

1 引言

1.齿圈2.保持架3.调整垫圈4.滚子5.中间齿轮6.中间齿轮轴7.间隔圈

某型号发动机在外场工作672h后, 发动机前机匣滑油滤内有大量铝末和少量的钢末, 分解后发现齿轮轴严重剥落损伤, 部分轴承滚棒剥落, 保持架掉爪。为此对发动机中间齿轮滚子轴承组件的失效原因、失效形式和失效过程进行了系统分析研究。发动机齿轮轴承组件结构见图1。

2 齿轮轴承组件损伤宏观形貌

中间齿轮轴表面损伤宏观及局部放大形貌见图2, 保持架宏观损伤形貌见图3, 上排滚棒损伤最严重滚子的宏观形貌见图4。硬度测试结果表明, 中间齿轮轴、滚子、中间齿轮滚子轴承保持架硬度均符合图纸要求, 滚子的材料经光谱定性分析, 相当于GCr15, 化学定量及定性分析检测结果表明, 中间齿轮轴、中间齿轮滚子轴承保持架、滚棒的材料类别均符合相应的技术标准要求。

3 齿轮轴承组件失效形式判断

除中间齿轮轴有效渗层深度略低于技术要求, 个别区域渗层组织中碳化物级别较差外, 其余项目均满足要求。中间齿轮轴的渗碳层组织形貌及对应的从表面到心部显微硬度变化曲线见图5和图6。中间齿轮轴的断续细网状碳化物深度范围约为0.05～0.15mm。在缺陷处取样观察发现, 缺陷边缘的凹陷深度范围约为0.08～0.25mm, 剥落区起始部位裂纹向一个方向伸展 (伸向未剥落区) , 在纵向剖面可见到裂纹的伸展方向各不相同。

在剥落处取样观察, 为疲劳剥落的形貌特征, 裂纹内及附近未见夹杂等冶金缺陷, 裂纹两侧未见氧化、脱碳等现象。保持架的显微组织均为α-Al的基体上分布有第二相, 组织无过烧特征, 符合铝合金显微组织特征。

从中间齿轮轴损伤的特征来看, 损伤条带位于中间齿轮轴的大端一侧, 沿其周向分布, 长度不等, 但均小于周长的1/2, 宽度与滚棒长度吻合, 滚道下方圆周面上对应于剥落区位置只有轻微的磨痕。由宏观观察到的层片状剥落特征、疲劳弧线特征和微观上隐约可见疲劳条带特征, 由此判断中间齿轮轴滚道损伤的性质为疲劳损伤。同时剥落区部位裂纹形态特征都向一个方向伸展 (伸向未剥落区) , 裂纹扩展曲曲折折, 存在掉晶现象, 也具有疲劳裂纹的特点。由剥落断口的宏观、微观观察可见滚道表面剥落深度较浅, 结合零件工作中所受应力为接触应力, 由此判断滚道表面剥落应为接触疲劳剥落。

在扫描电镜下对保持架残存的爪部断面观察, 可观察到鳞片状特征并隐约可见疲劳条带的特征, 因此保持架的损伤为疲劳损伤。上排滚棒工作面均存在不同程度的麻点和剥落, 扫描电镜下观察, 形貌具有鳞片状花样, 呈层状特征, 剥落区为多块剥落连结而成, 为典型的接触疲劳剥落损伤特征。

从金相分析可知, 说明该剥落损伤与原始缺陷无直接关系, 从轴承组件破坏的痕迹特征来看, 可以排除外物进入该组件导致损伤的可能性。

4 齿轮轴承组件失效过程分析

通过对中间齿轮轴受损区域分析可以判断损伤区对应于中间齿轮轴轴承滚道的恒定受载区, 其它位置未见剥落痕迹。当滚子选配不当、中间齿轮轴或中间齿轮直径差 (锥度) 过大等原因使轴承受到一定的偏载作用, 或轴承游隙过大使轴承受力分布扇形面积变小, 以及承力滚子个数减少等不正常因素情况出现时, 滚子运行到受载区时, 造成滚子与中间齿轮轴滚道表面挤压应力过高。

同时由于中间齿轮轴表面渗碳层组织中较多块状、角状等粗大碳化物及细小的网状碳化物的存在, 降低了表面层的强度和韧性, 破坏了金属基体的连续性, 在挤压应力的反复作用下累积到一定程度时, 中间齿轮轴滚道亚表面或表面便产生了微裂纹, 并随之扩展, 裂纹扩展到临界尺寸时中间齿轮轴滚道表面便产生剥落。

滚道剥落将造成滚子转动卡滞。同时, 因为挤压应力的过高, 滚子在受载区的滑动摩擦力将突然增大, 运转受到不正常的阻滞作用, 使得保持架在未阻滞滚子的推动下与其挤压, 当超过铝合金屈服极限时, 保持架将产生塑性变形。多次循环后, 使得保持架凸爪在根部倒角处产生疲劳裂纹, 疲劳裂纹扩展到一定深度时, 保持架便发生断裂。保持架凸爪一旦发生断裂, 掉爪首先被拖带滑行, 加剧内滚道渗碳层表面产生疲劳剥落损伤、磨损, 并被碾压成碎块及碎屑。

齿轮传动的失效分析及改善措施 篇6

齿轮传动是由主动轮推动从动轮轮齿的齿廓来完成的,其传动特点表现在以下几个方面:首先,由于齿轮的传动过程是依靠齿面推压来实现的,所以轮齿中总是齿面受力;其次,轮齿中齿面上任何一点接触应力都是由小到大、从无到有、再从大到小最后归零不断变化的,齿体主要受弯曲应力;最后,在轮齿推动时,只有节点处是纯滚动的,其它齿面各接触点都是连滚带滑,而齿顶部分的运行速度要远远大于齿根部分。

2 常见的齿轮传动失效形式

2.1 轮齿折断

通常情况下轮齿折断有两种情况,一是疲劳折断:在齿轮传动过程中,轮齿受力就像一根悬臂梁,在受载时齿根会产生比较大的弯曲应力,此时齿轮的工作环境就处于一种交变的弯曲应力中,一旦经过一段时间达到了齿轮材料的疲劳极限,那么齿根的圆角处就必然产生疲劳裂纹,当应力循环不断增加,裂纹也随之扩展,最终齿轮会因疲劳而折断。另外一种则是过载折断:当齿轮在工作时受到了严重的冲击载荷或过载作用,或者安装精度差造成齿轮局部受载都会产生过载折断。与疲劳折断不同,过载折断的断口位置是不固定的,并且断面相对粗糙。如图1所示:

2.2 齿面点蚀

齿轮的工作齿面在长期反复接触应力的过程中,其表面金属会出现小块脱落的现象,从而造成齿面失效,这种现象就是齿面点蚀。由于轮齿节线附近的应力以及摩擦系数都相对较大,因此通常点蚀会先发生于靠近节线的齿根处。在滚滑过程中,互相滚滑的接触表面在滑动时会由于摩擦而引起初始裂纹,齿根处于滚滑运动中的被追越面,当一对齿面互相滚动,被追越面上的裂纹就会由于润滑油的影响被挤入裂缝,裂纹就会逐渐扩展,由于将油液挤出,因此裂缝中也没有高压油。当齿根的裂纹扩展到一定限度就会形成小块剥落,出现点蚀。可以参考:累积故障数曲线来进一步理解点蚀的机理。

2.3 齿面磨粒磨损

当润滑不充分或者处于开式传动时,会有外界灰尘杂质进入啮合区,从而引起齿面材料的损失,这种现象就是齿面磨粒磨损。当出现齿面磨粒磨损时,会在滑动速度方向产生平行的线道滑痕。

2.4 齿面塑性变形

当齿面处于低速重载环境下,由于受到滑动摩擦力以及齿面间应力的综合作用,齿面材料会发生一定的塑性流动,这种现象就是齿面塑性变形。它的变形方向与滑动方向相平行,因为滑动摩擦力以入主动轮齿的滑动方向与节线是相背而行的,所以主动轮齿齿面的塑性变形会在齿顶形成飞边,在节线附近处产生沟谷,而从动轮则与其相反。

2.5 齿面胶合

当齿轮处于低速重载大功率传动或者高速运转的情况下,由于齿面的温度比较高或者啮合齿面的比压比较大,会导致润滑油膜破裂,使得齿面直接接触,从而产生半干摩擦或者干摩擦。随着摩擦温度的进一步升高,齿面局部会出现固有熔焊粘附现象,沿着滑动方向撕裂,此时两齿面间的表层材料会有所转移,这种现象就是齿面胶合。齿面胶合分冷胶合与热胶合两种。

3 齿轮失效的改进措施

3.1 优化设计

首先可以根据相关的业界标准,利用CAD等计算机软件对齿轮的结构方案以及齿轮的强度计算进行多方面类比,从中选出最佳的设计方案;其次,可以利用有限元法或者保角映射等计算方法计算出齿根处的弯曲应力,过渡过圆角时采用比较大半径的齿根,加工外齿轮齿形时可以采用凸头留磨滚刀工艺等,从而分散齿根的弯曲应力,提高强度;第三,在分析轮齿的啮合形变时可以结合相应的弹性力学知识,利用齿顶修缘;或者利用齿面喷丸处理工艺提高轮齿的弯曲疲劳强度等;第四,利用极压添加剂高粘度齿轮润滑油改善齿轮的润滑。

3.2 优化选材

根据齿轮的工艺性能要求、韧性及强度要求等,综合考虑选择何种齿轮材料。现在常用的是低碳合金渗碳钢,其含碳量相对较低,可以增加钢的淬透性和耐磨性。尽量选择冶金质量比较好的电渣重熔合金钢或者真空脱气精炼钢,因为这种材料纯度较高,氧、氮或者其它非金属杂质的含量较少,致密度良好,韧性和塑性都比较好,可以减少机械性能以及各向异性。

3.3 优化加工工艺

机械加工滚齿时,要把粗滚和精滚工序分开加工,在用专用滚刀进行精滚齿之前先用滚刀进行粗切,切齿深度要用百分表控制,以保持其精度,切齿的深度误差要在零位附近浮动,精滚齿的齿形误差不能超过0.03毫米。齿形的加工精度通常要达到九级以上,齿面的粗糙度也要与设计要求相符。可以在磨齿后再进行振动抛光或者电抛光,来提高表面的粗糙度。利用齿形修缘、齿面修形以及大圆弧齿根等技术,减轻或消除啮合的偏载和干涉,降低齿根应力集中,增大齿轮弹性柔度。对齿形进行适当的诸如剃齿、研齿、磨齿等修饰,可以提高百分之十五到二十五的接触极限应力;对轮齿作纵向修形,比如修齿腹,可以提高齿轮两倍的使用寿命,可以减少约五分之一左右的弯曲应力,还可以降低噪声污染。当切齿刀具的硬度比工件的硬度高两到五倍且有较好的耐磨性及韧性时,所呈现的切削效果最好。通常使用刮削法以及磨削法加工硬齿面的齿轮,齿胚需经过多次切削加工和热处理。

3.4 优化热处理工艺

通常机械齿轮的承载能力不只是由表面硬度来决定的,它同时还受着表层向芯部过渡区域的剪应力和剪切强度比值大小的影响,该比值不能超过0.55。处理齿轮硬化最好的方法就是深层渗碳淬火,它可以得到充足的硬化层深度、较小的过渡区域残余拉力以及比较高的芯部硬度。通常齿面的含碳量最好控制在0.8%1%之间,从齿表面到芯部的硬度梯度要缓和。经过回火和淬火的渗碳齿轮其表面硬度要达到HRC58 62之间,要消除齿轮尤其是表层的残余内应力。进一步推广氮碳共渗等新的加工工艺,通常氮的渗入深度不超过0.2毫米,不仅可以产生压应力,还可以硬化表层。与单纯渗碳齿轮相比,采用氮碳共渗工艺所加工的齿轮,其强度极限应力可以提到百分之十三以上,使用寿命延长一倍。在进行热处理加工后,还要做油浴人工时效处理。

3.5 优化表面强化处理工艺

齿轮加工最后一道工序就是对齿根和齿面做喷丸强化处理,通常在磨齿后或者渗碳淬火后进行。喷丸强化处理有诸多优点,比如它可以提高三分之一甚至一半的齿轮接触疲劳强度,改善齿根的变曲疲劳强度;可以阻止裂纹的进一步扩展,减少实际载荷;抵抗破坏性冲击效果好,减少点蚀;改善齿轮的润滑;消除各种切齿加工所留下的刀痕和磨削所产生的缺陷等。喷丸强化处理时间与齿轮多冲寿命的关系曲线图如图2所示,材料喷丸与未喷丸试样如图3所示:

3.6 优化润滑工艺

齿轮的磨损失效在很大程度上受着润滑的影响,很多低速重载齿轮通常有较高的接触应力,所以对轮齿接触表面材料局部弹性变形要足够重视。此外,上文中也提到,齿轮在共轭啮合时,除切点外其余均为滚滑运动,这一特性与EHL(弹性流体动力润滑理论)完全相符,与传统Martin润滑理论相比,EHL最大的不同是齿轮表层的局部弹性变形量通常比按照刚性边界计算的油膜厚度大出数倍,所以对油膜的压力分布和形状都有着明显的影响。在设计齿轮的润滑参数时可以参照这个规律,按照实际情况选择适用的润滑油。

参考文献

[1]金旭星.汽车机械基础[M].北京:人民邮电出版社,2009

[2]李翠兰,张爱国,李慧萍.浅谈煤矿机械齿轮技术的发展趋势[J].煤矿机电.2008(3).

[3]王琳.机械设备故障诊断与监测的常用方法及其发展趋势[J].武汉工业大学学报.2009(3)

[4]张潇云,周新建.煤矿机械传动齿轮失效形式分析[J].润滑与密封,2008(7)

行星减速器齿轮机构断裂失效分析 篇7

某行星齿轮减速器系较早设计、制造的大减速比减速器,在最近的使用过程中发现行星轮支撑架与行星架转动轴之间的连接部位发生断裂,同时支撑行星架滚动轴承的紧固螺栓发生异常崩断,造成减速器功能瘫痪。一旦该类型减速器存在原始设计隐患,将会直接影响该套设备的顺利运行。鉴于此,本文对该减速器的一系列关键零部件进行详细的力能参数校核,寻找行星减速器存在的缺陷根源,为设备的安全使用提供理论支撑。

根据设计单位提供的原始设计图与该设备的参数设计文件建立三维实体的1∶1有限元模型,并根据减速器的实际受载特征确立减速器的边界条件,采用多个非线性接触对进行总体的三维有限元应力分析,获得最终结论,为设计改造与设备的后期安全使用提供理论保证[1]。

2 确定有限元分析的边界载荷条件

为采用有限元分析软件来准确分析减速器的三维模型的应力分布,首先必须要准确、全面的确定模型中必须施加的载荷边界条件,本节对整个减速器的传力特性进行详细分析,确定模型中的主要边界条件。

2.1 减速器整体传动链分析

由原始设计图可知,减速箱整个齿轮传动机构由两个行星包(图1中的A包与B包)组成,其力学状态有明显不同,其不同之处如图1所示。

如图1所示,当行星包B的传递齿轮与电机传动齿轮E啮合时,B处的齿轮受向上的传动力,此时行星包B的外齿轮将该传动力传递至A-B以及B-C之间的啮合处,啮合力的方向分别如图1所示,此时,如果将行星包A与B视作一个刚性整体,行星包A的大齿圈仅受一个外力,即B传递至A的传动力,电机传递齿轮D对行星包A的作用不影响A与B组成的整体受力状态;行星包B不但承受A的传动力,同时还要承受由电机齿轮G传递至减速齿轮F进而传递至行星包旋向调整轮C的传动反力,此两个反力水平方向能抵消,致使B行星包的两端轴承座承受偏载的承载量较小,而A行星包则明显失衡,故单独提取A行星包进行独立的受力分析,分析A行星包两端轴承座的支反力,进而详细了解支撑端失效的原因。

2.2 单个行星包的力学平衡分析

单独提取的A包受力如图2所示[2],外齿圈的啮合力F1与吊绳拉力F2因为各自产生的扭矩而达到扭距平衡,但同时由两个力带来的支反力则影响较大。F1与F2的数值可根据减速箱设计参数以及额定载荷进行分析确定。由行星减速器设计图纸可将行星架以及后部的卷扬辊筒之间整个传动链简化为一个三点支撑的静不定梁[3],示意图如图3所示。

图3中,G1为行星架自身重力以及三个子轮与大齿圈的总重力;G2为辊筒总重力;T1为三个行星轮对行星架的扭矩值;F为卷扬辊筒单根绳的最大张力,实际工况的最大冲击张力;T2为卷扬力转化到轴心部位的扭矩值。

由图3可分别计算获取行星架各个载荷受力点的典型载荷条件如表1所示。由表1所得的所有载荷参数,可施加于有限元模型中进行数值分析。

3 行星架的三维有限元接触分析

3.1 建立有限元模型

本计算采用的主要工具为ANSYS9.0版有限元分析程序,采用的单元类型为SOLID45、CONTACT174与TAR-GET97三种单元,所建三维模型如图4所示。

整个模型的solide45单元数量约为5万,所有传力部位均采用接触对形式来实现应力传递,以确保分析的准确性[4]。

3.2 确立边界条件与材料模型

基于所建模型在整个减速器扭矩传动链中的部位与作用可准确确定模型的初始边界条件,参见表1可确定如下:

1)起吊钢丝绳缠绕于卷筒上对卷筒的拉、扭作用力,根据表1可确定钢丝绳的最大冲击载荷约为237.6kN(极限冲击载荷值);

2)行星包内部的三个子轮通过三个转动轴将扭矩传递至行星架;

3)行星轮内部支撑子轮的三个孔端面的扭转反力根据表1确定即可;

4)行星包头部的调心轴承固定端仅固定整体的刚性位移,拥有转动、摆动自由度;

5)行星包与辊筒连接轴的固定点同样采用调心轴承固定;

6)辊筒另一端的轴承支撑端限制辊筒的摆动与轴向串动。

由设计图纸可知,模型种的核心部件分别为行星轮支撑架与行星轮转动轴,这两部件之间采用焊接的形式连接,其材料性能的优劣以及焊接质量的好坏直接决定了行星减速器的工作能力。同时,该减速器某些关键零部件的初始材料选用A3钢,该类材质的屈服强度与抗拉强度均较低,也可能是造成设备过早失效的原因。基于此,建立模型时材料选择参照表2。

45#钢与A3钢根据设计要求的不同部位划分网格,两种材料的性能参数如表2所示[5],至此,通过施加以边界条件即可对模型展开计算。

3.3 计算结果分析

通过计算结果,可分别提取如下典型力学分析云图,具体如图5~6。

1)由图5~6可知整个传动结构的应力水平最高可达85.9MPa,主要分布于辊筒与行星架之间的连接轴处,该处正是行星架与转轴之间的焊接区域,且焊接工艺往往容易产生一定程度的焊接缺陷,例如裂纹、夹杂等,因此该部位容易因焊接缺陷与过高的应力集中水平造成意想不到的过早失效;

2)行星架本体应力水平最高达44.2MPa,同样发生在焊接区域,行星架的独立固定端的应力水平基本处于15MPa以下,滚筒整体的应力水平基本处于10MPa以下。

基于以上分析结果可知,行星架与行星架转动轴之间的连接部位是整个模型中的最高应力集中点,其应力水平高于材料的安全载荷水平,且实际安装过程中采用焊接工艺进行连接,微小的焊接瑕疵都是造成后期断裂的根源。

4 结论

由以上分析可知按照该厂实际减速器行星减速机构的材质组合为45#钢/A3钢,结论如下:

1)发生在辊筒与行星架之间的连接轴处的最高应力(85.9MPa)对于45#钢制造的转轴,则应力水平过大;

2)行星架焊接处的应力水平高达44.2MPa,且该处正是行星架与转轴之间的焊接连接处,采用A3/45#钢的组合行星架容易发生塑性变形,这种变形会导致行星架转动出现偏心,进而进一步恶化行星架的应力水平与应力分布;

3)行星架本体以及行星架独立固定端的应力水平均较低,基本处于10MPa以下,完全满足生产要求,滚筒整体的应力水平较低,基本处于6MPa以下水平,这两个零件部位均较安全。

行星架与行星架转动轴之间的连接部位是应力集中点,最高应力水平高于材料的安全载荷水平,且实际安装过程中采用焊接工艺进行连接,微小的焊接瑕疵都是造成后期断裂的原因。故此建议对该行星减速器的设计制造进行如下修改:1)行星轮支撑架与行星架转动轴的材质改为力学性能更加优异的材质,提高该部件抵抗应力变形的能力;2)提高焊接工艺质量水平,确保焊接后无裂纹等缺陷,并采用焊接后直接探伤确认后再上线使用。

参考文献

[1]许俊如,徐建宁,屈文涛.基于ANSYS的潜油行星减速器齿轮轴的有限元分析[J].内蒙古石油化工,2006(10):64-66.

[2]单鹏,田万禄,温锦海.少齿差行星减速器销轴式W机构销轴的受力分析[J].机械设计,2003(5):48-50.

[3]刘鸿文.材料力学(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1999.

[4]尚晓江,邱峰,赵海峰,等.ANSYS结构有限元高级分析方法与范例应用[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

主动齿轮失效分析 篇8

随着汽车市场的日益成熟, 用户对汽车的使用性能以及寿命等提出了更高的要求。以载重汽车为例, 用户对车辆的载重能力以及操控性能等要求不断提高。这时, 其对车辆后桥圆锥齿轮的疲劳强度以及可靠性等提出了更高的要求。本文以汽车后桥圆锥齿轮变形以及磨损两种早期失效问题为对象, 分析导致其早期失效的原因, 并提出了对应的热处理策略。量低于0.80%时当前, 我国轮的渗碳处理。的加入量进行精

1 影响圆锥齿轮使用性能及寿命的典型因素收量不同

影响车辆后桥圆锥齿轮使用性能以及使用寿命的因素很多, 包括齿轮的制造尺寸设计、制造工艺、材质、安装调试以及润滑等。但是, 齿轮在使用过程中存在的早期失效问题, 诸如齿轮面的点蚀、剥落, 齿根裂纹、轮齿压溃以及断裂等, 其主要与齿轮加工过程中的热处理工艺相关。只有合理的热处理加工才能使得齿轮具有合适的硬化层深度、组织以及硬度。所以, 在齿轮制造过程中, 除了合理的设计、选材之外, 还应该利用合理的热处理工艺对齿轮进行处理, 确保齿轮达到里韧外硬的最佳状态。同时, 齿轮的硬化层应该有足够的厚度, 且从齿底到齿面应该均匀而连续。

从具体的生产实践来看, 当圆锥齿轮的硬化层厚度不足、渗碳层网状碳化物、残余奥氏体量过多、表面马氏体组织粗大、心部硬度过低时, 其在反复的重载荷冲击作用下都将可能出现早期失效问题。例如, 当齿轮的硬化层厚度小于0.4M (M—齿轮模数) , 将导致齿轮出现早期的齿面压溃、剥落等问题。而当硬化层厚度过大时, 则容易出现齿根弯曲疲劳强度降低而整个齿崩裂的问题。

2 载重汽车后桥圆锥齿轮早期失效的两种形式及原因理区域, 这也是

2.1 圆锥齿轮的变形问题及原因

后桥圆锥齿轮的早期失效形式主要包括齿面剥落和齿根折断, 而导致齿轮出现这两种失效的主要原因是齿轮渗碳过程中使得齿轮产生了变形, 这不但使得齿轮运动精度与装配精度降低, 而且使得齿轮的整体性能和使用寿命降低, 是齿轮早期失效的一个重要原因。导致齿轮变形的因素较多, 其中尤其以热处理过程中渗碳层残余奥氏体含量过多, 在齿轮后续加工和使用过程中残余奥氏体进一步发生转变成马氏体而产生的变形, 这是导致圆锥齿轮早期失效问题的最根本问题之一。

2.2 圆锥齿轮早期磨损问题及原因

通过热处理分析及实践可以发现, 圆锥齿轮出现早期磨损问题的一个普遍特点就是其在渗碳处理过程中存在表面贫碳现象, 最终使得齿轮的硬度以及耐磨性下降。重载渗碳齿轮表面建议最佳含碳量为0.85-0.95%, 有粒状弥散分布的碳化物组织耐磨性最好, 当表面含碳量低于0.80%时将大大降低耐磨性。为0.85-0.95%, 有粒状弥散分布的碳化物组织耐磨性最大降低耐磨性。

当前, 我国大部分的中小企业依然采用井式气体渗碳炉, 煤油、丙酮作为渗碳剂进行齿轮的渗碳处理。在整个渗碳处理过程中, 不能根据零件表面对碳的吸附能力不同而对渗碳剂的加入量进行精确调节。由于渗碳处理过程中, 在不同的渗碳阶段, 齿轮对活性碳原子的吸收量不同, 碳含量低导致齿轮的表层硬度不能达到对应的技术要求, 使得齿轮的耐磨性下降。部分的中小企业依然采用井式气体渗碳炉, 煤油、丙酮作整个渗碳处理过程中, 不能根据零件表面对碳的吸附能力调节。由于渗碳处理过程中, 在不同的渗碳阶段, 齿轮对低导致齿轮的表层硬度不能达到对应的技术要求, 使得齿轮的耐性下降。

看到, 齿轮的左右两面都存在磨损情况, 而且两齿面相要是因为汽车在前进过程中, 左齿面进行啮合, 而后退时发现左边齿面的磨损区域集中在齿轮顶部, 即这时两齿轮在装配过程中没有达到对应的技术要求, 没有保证齿轮的从图4中可以看到, 齿轮的左右两面都存在磨损情况, 而且两齿面相比, 左边齿面的磨损尤为严重。这主要是因为汽车在前进过程中, 左齿面进行啮合, 而后退时是采用右齿面进行啮合。同时, 还发现左边齿面的磨损区域集中在齿轮顶部, 即这时两齿轮啮合区域为齿顶处。这还表明齿轮在装配过程中没有达到对应的技术要求, 没有保证齿轮的啮合区域处于合理区域, 这也是导致该齿轮齿顶出现早期磨损失效的重要原因之一一

2.3 圆锥齿轮齿根崩裂问题及原因

齿根崩裂问题及原因及实践可以发现, 由于一般齿轮磨削加工时齿根都不通过热处理分析及实践可以发现, 由于一般齿轮磨削加工时齿根都不磨加工, 渗碳过程中产生的脱碳层遗留在工件表面, 降低了齿轮齿根的弯曲疲劳强度, 使用时发生整个齿从齿轮根部崩裂。

2.3 导致齿轮早期失效的其他热处理问题

早期失效的其他热处理问题正火+高温回火进行热处理时, 齿轮锻坯硬度基本能够理过程中所处位置不同时, 锻坯的硬度存在明显的散差在明显差异, 局部甚至出现贝氏体, 影响齿轮机加工性回弹、压力角与螺旋角变化增加等问题。而齿轮螺旋角当采用普通的正火+高温回火进行热处理时, 齿轮锻坯硬度基本能够得到保证。但是, 当齿轮锻坯在热处理过程中所处位置不同时, 锻坯的硬度存在明显的散差, 使得热处理之后齿轮的纤维组织存在明显差异, 局部甚至出现贝氏体, 影响齿轮机加工性能, 导致其在渗碳处理之后出现变形回弹、压力角与螺旋角变化增加等问题。而齿轮螺旋角的变化直接影响到齿轮使用过程中的强度, 在装配使用之后将导致齿轮的轴向力增加, 影响齿轮的使用寿命, 最终导致齿轮出现早期失效问题。而压力角的变化将使得齿轮运转过程中出现噪音, 还使得齿轮的啮合区位置发生变化, 影响齿轮的运动精度。

合适的芯部硬度能预防圆锥齿轮的早期失效, 一般选用35-40HRC最佳, 芯部硬度过低强度不足和芯部过高韧性 (冲击值低) 太差都会引起圆锥齿轮早期失效。

3 载重汽车后桥齿轮热处理工艺改进措施

在渗碳处理过程中应该对渗碳温度、渗碳时间进行控制, 保证其达到对应的设定温度。同时, 还应该加强对渗碳过程中渗碳剂的流量、流速以及压力等因素进行控制, 保证齿面吸收足够的活性碳, 以达到对应的硬度。

在控制渗碳剂的滴入时, 可以根据齿轮渗碳处理的各个不同时期对每分钟滴入的渗碳剂数量进行控制, 确保渗碳层的活性碳含量。这样才能使得渗碳层的深度与硬度达到要求。芯部硬度主要是淬火温度决定的, 所以渗碳后根据材料不同选择合适的淬火温度降芯部硬度控制在最佳范围有关重要。

另外, 在进行等温正火热处理过程中, 由于齿轮锻坯在恒温条件下发生相变, 组织的硬度较为均匀, 且残余应力较小, 其能够保持相对稳定的淬火变形规律与较小的变形量。

同时, 还应该在齿坯粗切之后增加去应力退火工艺, 这样将有效消除车削齿坯过程中产生的机加工应力, 减少精加工和热处理时的应力, 有效提高了吃面的光洁度和精度, 减少了其早期失效变形。

4 结论

导致齿轮早期失效的因素较多, 但是通过采用针对齿轮锻坯的等温正火处理、增加零件粗切后的去应力退火、精确控制渗碳淬火工艺参数和选用合理的热处理工艺之后可以明显控制齿轮的硬度、渗碳深度及组织和芯部硬度, 有效避免早期失效问题的发生。

参考文献

[1]林国湘, 彭庆林, 陈从桂, 等.拖拉机主动弧齿锥齿轮早期磨损失效分析[J].金属热处理, 2008, 33 (4) :101-102.

[2]段志芹, 罗基.后桥从动锥齿轮渗碳淬火的变形分析[J].金属热处理, 2005, 30 (z1) :87-89.