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齿轮轴失效分析及改造

* 来源: * 作者: admin * 发表时间: 2021-10-20 13:30:00 * 浏览: 7

齿轮轴失效分析及改造

齿轮轴主要工艺流程:锻造→正火→车削→滚齿→渗碳→脱碳→淬火→粗磨→磨齿→精磨。

其中有齿轮轴在使用一年后断裂,轮齿完好无损,在φ90mm外圆与轮齿之间断裂。 我们对断轴进行了分析,并从齿轮设计、加工、热处理等方面提出改进建议,避免类似情况再次发生。

断裂分析

齿轮轴的断裂具有典型的壳状花纹。 从裂缝的宏观外观来看,裂缝由3个不同特征的区域组成。 区域1为裂纹源,呈半月形,表面黑色,面积约6mm2; 区域2为裂纹扩展区,表面为细瓷;  3区为瞬时断裂带,形态粗糙,不平整度大,呈放射状条纹,约占总面积的50%。 它是典型的疲劳裂纹断裂。

齿轮轴断裂发生在底切槽处。 断面上有一个小的黑色区域1,说明这里较早出现裂纹。 仔细观察零件的断裂情况。 底切槽内光洁度很差,有深加工刀具痕迹。  ,这里在热处理过程中产生了一个小裂纹,在加热和冷却过程中裂纹表面被氧化,所以呈黑色。 裂纹在底切槽内,不易发现。 在使用过程中,齿轮轴受到交变载荷,裂纹逐渐扩大。 此时膨胀速度较慢,形成2区(膨胀区)。 由于18Cr2Ni4W钢的淬透性很高,淬火后芯部硬度达到42~44HRC,硬度高,因此在膨胀区没有明显的年轮条纹。 疲劳裂纹扩展到一定程度,轴的有效截面收缩,导致强度不足,引起瞬时过载,导致断裂,该截面具有快速断裂的特点。 由于轴的硬度高,工作时受力较大,后断裂形成的面积较大,约占总面积的50%。

改善措施

疲劳损伤对缺陷非常敏感,一般起源于应力集中程度高的零件或表面缺陷,如表面裂纹、软点、夹杂物、尖角过渡和工具痕迹。 引起疲劳失效的工作应力很低,往往低于材料的屈服强度。 使用不到一年就坏了。 可见,齿轮轴表面的缺陷造成高度的应力集中,降低了疲劳强度,大大缩短了齿轮轴的使用寿命。

齿轮轴零件结构、加工质量、热处理工艺、材料化学成分等方面都会导致轴的失效。 因此,只有从改进零件的设计结构、严格控制原材料成分、提高加工精度、改进热处理工艺等方面综合考虑质量等方面,才能保证轴的质量,延长轴的使用寿命。 轴。 改进后,齿轮轴不再断裂。