齒輪軸失效分析及改造

齒輪軸失效分析及改造

齒輪軸主要工藝流程：鍛造→正火→車削→滾齒→滲碳→脫碳→淬火→粗磨→磨齒→精磨。

其中有齒輪軸在使用一年后斷裂，輪齒完好無損，在φ90mm外圓與輪齒之間斷裂。 我們對斷軸進行了分析，并從齒輪設(shè)計、加工、熱處理等方面提出改進建議，避免類似情況再次發(fā)生。

斷裂分析

齒輪軸的斷裂具有典型的殼狀花紋。 從裂縫的宏觀外觀來看，裂縫由3個不同特征的區(qū)域組成。 區(qū)域1為裂紋源，呈半月形，表層黑色，面積約6mm2； 區(qū)域2為裂紋擴展區(qū)，表層為細瓷；? 3區(qū)為瞬時斷裂帶，形態(tài)粗糙，不平整度大，呈放射狀條紋，約占總面積的50％。 它是典型的疲勞裂紋斷裂。

齒輪軸斷裂發(fā)生在底切槽處。 斷面上有一個小的黑色區(qū)域1，說明這里較早出現(xiàn)裂紋。 仔細觀察零件的斷裂情況。 底切槽內(nèi)光潔度很差，有深加工刀具痕跡。? ,這里在熱處理過程當(dāng)中產(chǎn)生了一個小裂紋，在加熱和冷卻過程當(dāng)中裂紋表層被氧化，所以呈黑色。 裂紋在底切槽內(nèi)，不易發(fā)現(xiàn)。 在使用過程當(dāng)中，齒輪軸受到交變載荷，裂紋逐漸擴大。 此時膨脹速度較慢，形成2區(qū)（膨脹區(qū)）。 由于18Cr2Ni4W鋼的淬透性很高，淬火后芯部硬度達到42～44HRC，硬度高，因此在膨脹區(qū)沒有明顯的年輪條紋。 疲勞裂紋擴展到一定程度，軸的有效截面收縮，造成強度不足，引起瞬時過載，造成斷裂，該截面具有快速斷裂的特色。 由于軸的硬度高，工作時受力較大，后斷裂形成的面積較大，約占總面積的50％。

改善措施

疲勞損傷對缺點非常敏感，一般起源于應(yīng)力集中程度高的零件或表層缺點，如表層裂紋、軟點、夾雜物、尖角過渡和工具痕跡。 引起疲勞失效的工作應(yīng)力很低，往往低于材料的屈服強度。 使用不到一年就壞了。 可見，齒輪軸表層的缺點造成高度的應(yīng)力集中，下降了疲勞強度，大大縮短了齒輪軸的使用年限。

齒輪軸零件結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量、熱處理工藝、材料化學(xué)成分等方面都會造成軸的失效。 因此，只有從改進零件的設(shè)計結(jié)構(gòu)、嚴格控制原材料成分、提高加工精度、改進熱處理工藝等方面綜合考慮質(zhì)量等方面，才能保證軸的質(zhì)量，延長軸的使用年限。 軸。 改進后，齒輪軸不再斷裂。