歯車軸の失効分析と改造

歯車軸の失効分析と改造

歯車軸の主なプロセス:鍛造→正火→旋削→転歯→浸炭→脱炭→焼入れ→粗研削→磨歯→精磨。

中には歯車軸が1年後に破断し、歯車が完全に破損し、φ90 mm外円と歯車の間が破断した。断軸を分析し,歯車設計,加工,熱処理などの面から改善提案を行い,類似状況の再発を回避した。

はかいぶんせき

歯車軸の破断は典型的なシェル模様を有する。亀裂の巨視的外観から,亀裂は3つの異なる特徴の領域から構成される。領域1は亀裂源であり、半月形を呈し、表面は黒く、面積は約6 mm 2である。領域2は亀裂拡張領域であり、表面は細磁である。3領域は瞬時断裂帯であり,形態が粗く,不平整度が大きく,放射状縞を呈し,総面積の約50%を占めた。典型的な疲労クラック断裂である。

ギアシャフトの破断は、アンダーカット溝で発生します。断面には小さな黒い領域1があり、ここでは早くクラックが発生したことを示している。部品の破断状況をよく観察する。底切り溝内は光沢が悪く、深い加工工具の跡があります。ここでは熱処理中に小さなクラックが発生し,加熱と冷却中にクラック表面が酸化されるため黒い。亀裂は底切り溝内にあり、発見しにくい。使用中、歯車軸は交差荷重を受け、亀裂が徐々に拡大する。このとき膨張速度が遅く、2領域(膨張領域)が形成される。18 Cr 2 Ni 4 W鋼は、クエンチ性が高く、クエンチ後コア部硬度が42〜44 HRCに達し、硬度が高いため、膨張領域には明らかな年輪縞がない。疲労クラックはある程度まで広がり,軸の有効断面が収縮し,強度不足を招き,瞬時過負荷を引き起こし,断裂を招き,この断面は急速な断裂の特徴を有する。軸の硬度が高いため、作動時の受力が大きく、後断裂形成の面積が大きく、総面積の約50%を占めている。

改善策

疲労損傷は欠陥に非常に敏感であり、一般に応力集中度の高い部品または表面欠陥、例えば表面クラック、軟点、介在物、尖角遷移および工具痕跡に起源する。疲労失効を引き起こす作動応力は低く,材料の降伏強度より低いことが多い。1年も使わないうちに壊れてしまった。歯車軸表面の欠陥は高度な応力集中をもたらし,疲労強度を低下させ,歯車軸の使用寿命を大幅に短縮することが分かった。

歯車軸部品の構造、加工品質、熱処理技術、材料化学成分などの面で軸の失効を招く。そのため、部品の設計構造を改善し、原材料成分を厳格に制御し、加工精度を高め、熱処理技術を改善するなどの面から品質を総合的に考慮してこそ、軸の品質を保証し、軸の使用寿命を延長することができる。軸。改善後、ギアシャフトが破損しなくなりました。