航空齿轮热处理工艺优化试验研究

航空齿轮是发动机中重要的传动元件,它的质量和性能严重影响发动机的使用寿命。齿轮性能是由材料的热处理和机械加工共同决定的,齿轮热处理是一项复杂的金相组织不断发生变化的过程,热处理的淬火温度、回火次数等对齿轮性能有着至关重要的影响,故以12Cr2Ni4A材料的航空齿轮为研究对象,基于deform有限元软件分析热处理参数对航空齿轮性能的影响规律,优化航空齿轮的热处理工艺,最后基于理论分析进行热处理试验,得到在满足使用要求的条件下,当淬火温度为800℃、回火2次时齿轮材料的各项性能达到最佳,验证了热处理分析的正确性,优化了齿面残余应力分布与微观组织分布,降低了磨削裂纹的发生几率。     

基于安定理论的微小裂纹疲劳门槛值的分析

通过弹塑性有限元法 ,利用 Melan的安定理论 ,分析了单缺口试件 ,在含有与试件材料晶粒尺寸相当的微小裂纹下的疲劳门槛值。通过对航空齿轮材料试件进行算例分析 ,其结果与相应实验结论比较吻合 ,并且表明 :利用静力安定法所研究微小裂纹疲劳门槛值 ,预测航空齿轮的寿命是较安全的。     

航空齿轮的工艺特点及工艺计算

从航空齿轮的材料和毛坯的特点、热处理、表面处理的种类、精加工方案的选择、冷热工艺协调的复杂性等方面介绍了航空齿轮的工艺特点,又从渐开线方程、渐开线起始直径的计算等方面介绍了航空齿轮的参数特点,给出了渐开线起始点直径的计算公式,并介绍了三种常见的齿轮齿根形状;同时结合航空发动机圆柱齿轮的工艺特点,介绍了齿轮加工过程中的工艺计算,给出了齿轮一般尺寸链计算的简捷以及齿顶圆、齿根、齿厚和公法线、单齿尺寸等工艺参数的计算和测量方法。     

航空齿轮表面硬化后硬度与强度关系探究

表面硬化处理是提高航空齿轮机械性能的重要手段,大量的航空齿轮破坏都与齿轮硬化层有关,确定齿轮硬化层的力学性能很关键。由于表面硬化使齿轮材料力学性能变的不均匀,利用传统力学试验难以测定其材料性能。本文利用维氏硬度试验和ABAQUS有限元分析相结合的方式,得出了齿轮材料硬化层的维氏硬度和其力学参数之间具有相关性,为获取齿轮硬化层力学性能不均匀区域的基本力学参数提供了一条新的途径,为更加充分发挥表面硬化处理零件的工作能力提供依据。     

齿轮接触疲劳微观结构作用研究综述

随着航空、风电等装备对齿轮传动功率密度、承载能力、寿命要求的提高,齿轮接触疲劳失效成为限制现代齿轮装备服役性能与可靠性的重要瓶颈,其中,材料的微观结构特征从根本上决定了齿轮等服役件疲劳性能的优劣.通过调研国内外相关研究现状,介绍了齿轮材料中残余奥氏体、碳化物、晶粒等主要微观结构及其对齿轮接触疲劳性能的影响.归纳了现有基...     

高速重载燃油泵齿轮副疲劳寿命预测方法研究

本文针对高速重载航空燃油齿轮泵的齿轮疲劳失效问题，开展了齿轮副的疲劳寿命预测研究。首先，采用赫兹接触模型理论和悬臂梁等效模型等解析法和有限元法，分析了齿轮的许用安全系数及啮合接触应力；其次，进行了齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的有限元计算；最后，采用有限元法进行了3种典型工况下的齿轮疲劳寿命预测。研究结果表明，齿轮接触及弯曲强度安全系数和接触应力均满足材料强度要求，齿轮齿面可靠性不低于99.97%，预测疲劳寿命为5027h，达到了该型齿轮泵设计寿命要求。     

考虑齿轮腹板柔性的齿轮-转子横向振动特征研究

航空用齿轮具有结构轻量化和低刚性的特点,在齿轮副内部激励作用下容易发生横向振动,研究航空齿轮横向振动固有特性对航空齿轮设计十分必要。考虑齿轮腹板柔性、轴承刚度、齿轮轮齿啮合柔性,利用转子动力学有限元软件Samcef建立齿轮-转子有限元模型,计算出高速齿轮转子系统的固有频率、振型以及临界转速。基于Timoshenko节点动力学模型,计算出高速齿轮转子系统的固有频率、振型以及临界转速。两种模型计算出的齿轮-转子系统固有特性进行对比表明:考虑齿轮腹板柔性的Samcef有限元方法,可以得到齿轮-转子系统齿轮横向振动的频率值及振型,没有考虑齿轮柔性的Timoshenko梁单元方法,不能得到齿轮横向振动的频率值及振型。     

齿轮用TC21-DT钛合金表面稀土-硼共渗强化及其磨削加工研究

<正>钛合金具有密度小、比强度高、抗蚀性优异等突出优点,是一种代替合金钢制造轻量化航空传动机构功能部件的材料。作为齿轮等传动零件材料使用,钛合金存在硬度低,抗剥蚀能力低,容易发生粘结磨损等问题,解决这些问题的途径是提高钛合金的强度和耐磨性。通过表面强化技术增加钛合金齿轮表面硬度,降低摩擦因数,提高耐磨性能,可以使钛合金齿轮表面达到齿轮零件所需的使用性能。本文以新型高强高韧高损伤容限型钛合金TC21-DT为研究对象,探索提高钛合金表面硬度的机制和方法,研究表面强化钛合金磨削加工工艺,研究钛合金齿轮表面黏着磨损及表面接触疲劳性能,为实现钛合金齿轮的应用奠定基础。     

某型航空发动机附件传动系统新型的中央传动齿轮结构

详细介绍了某型航空发动机附件传动系统中央传动齿轮的结构,分析了该中央传动齿轮的传动形式、齿轮材料、齿轮参数、支承方式、热处理方式的选择及设计方法,并校核计算了齿轮轴疲劳强度以及齿轮轴的临界转速。该中央传动设计的成功经验可为该类型附件传动中的中央传动齿轮设计提供参考和借鉴。     

对航空圆柱齿轮加工工艺过程的探讨

本文对部分航空圆柱齿轮加工工艺过程进行了分析，总结出各类航空圆柱齿轮的加工工艺过程，同时对生产航空齿轮所用的材料、热处理方法、定位基准的选定、齿形加工进行了阐述。     

18Cr2Ni4WA齿轮弯曲疲劳试验及基于可靠度的试验数据统计研究

针对18Cr2Ni4WA渗碳淬火齿轮弯曲疲劳试验,介绍试验方法、试验齿轮、试验机及夹具,说明应力水平确定方法,最后通过失效判据判定失效寿命得出试验点数据,根据试验数据拟合出R—S—N曲线,并对试验数据处理方法进行探索。根据试验数据确定其寿命的威布尔分布,为渗碳淬火齿轮的可靠性定量评估提供一种切实可行的方法,为齿轮可靠性设计提供基础试验数据。     

25 Cr2 Ni2 MoV 钢焊接接头低周疲劳性能研究

对新型汽轮机焊接转子材料25Cr2Ni2MoV焊接接头及其母材进行应变控制的低周疲劳试验,并进行了相应的断裂位置统计和循环变形特征分析。试验结果表明,焊接削弱了焊接接头的疲劳强度,受到结构非均匀性和各部分力学性能的相对不匹配等因素的影响,焊接接头的断裂位置体现出明显的应变水平依赖性;焊接接头和母材在循环变形过程中均表现出循环软化特性,且存在明显的拉压不对称性,拉压不对称程度随应变水平的增加而增加;与母材相比,焊接接头表现出更加明显的平均应力松弛现象,且平均应力绝对值随着循环周次不断减小最后趋于常值。     

液压泵柱塞弹簧断裂失效分析

某型液压泵上1Cr18Ni9不锈钢柱塞弹簧在工作4 h后断裂成4段;采用宏观分析、断口微观形貌分析、金相检查、硬度和渗氮层厚度测量等手段对弹簧断裂性质和原因进行了分析。结果表明:弹簧断裂性质为疲劳断裂,断裂起源于弹簧内侧的一表面轴向裂纹;该轴向裂纹产生于不锈钢丝的拉拔过程中,在使用环境下发生应力腐蚀,促进了裂纹的扩展,最终使弹簧在油压循环应力作用下发生疲劳断裂。     

30Cr2Ni4MoV转子钢II型裂纹的疲劳扩展行为

材料疲劳裂纹扩展(Fatigue crack propagation,FCP)速率是表征材料抗疲劳破坏的重要力学性能指标,是对核反应堆工程、化工、航空、航天、高铁等关键工程进行结构完整性评价的重要依据。采用Arcan试样对30Cr2Ni4MoV转子钢的II型裂纹疲劳扩展行为进行研究,结合已有裂纹扩展方向预测准则对II型裂纹疲劳扩展方向进行预测,结果表明,最大周向应力准则可以较好地预测II型裂纹疲劳扩展方向。采用紧凑拉伸(Compact tension,CT)试样获取30Cr2Ni4MoV转子钢的I型裂纹疲劳扩展速率,对比I型裂纹和II型裂纹的疲劳扩展试验获得的FCP速率与J积分范围关系趋势,二者较为接近。针对30Cr2Ni4MoV转子钢,依据Arcan试样获得的II型裂纹疲劳扩展速率试验结果可用于结构裂纹扩展剩余寿命的预测。     

Rolling/sliding contact fatigue life prediction of sintered and hardened steels

Among the several competing mass production methods, powder metallurgy (PM) techniques give much contribution as a means of saving material and energy. It also delivers the material with good fatigue properties that are good substitute for the conventional materials. Application of PM parts is getting wider in many areas such as automotive parts, agricultural equipment, business machine, electrical and electronics, hardware and industrial applications, etc. Many structural machine components made of PM route like gears and bearings experiences rolling–sliding contact fatigue conditions (RSCF). Contact fatigue is a type of failure commonly found in the surface of bearings, gears etc., and this type of failures decide the useful life of these structural parts. Presence of friction between the bodies normally encountered in service, many influence the contact fatigue behavior. The use of new materials and in particular sintered materials requires a thorough understanding of contact fatigue behavior for better product design and development. RSCF on sintered and hardened of 7 gm/cc density (FLC 4608-110HT, Fe–Ni PM steel) were carried out in a specially designed test rig for different contact parameters such as contact stress and slide to roll ratio. Twin-disc type rolling/sliding experimental set-up has been developed in laboratory to simulate the sliding and rolling between two rollers. Contact stress distribution and RSCF life prediction models suitable for sintered and hardened steel were also developed. The predicted life was compared with the experimental RSCF life for sintered and hardened steel.     

研磨加工层对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

为了阐明磨石研磨加工层对高碳铬轴承钢JIS SUJ2超长寿命疲劳行为的影响,分别使用经砂纸研磨和电解研磨的砂漏形试样,在室温空气环境下进行旋转弯曲疲劳试验.砂纸研磨试样被除去部分磨石研磨层,电解研磨试样被除去了全部的磨石研磨层.结果表明,两种试样的S-N曲线由位于短寿命区的表面破坏模式和位于长寿命区的内部破坏模式的两条组成,表面破坏模式的S-N曲线受表面粗糙度和表面压缩残余应力的影响.内部破坏模式的S-N曲线不受表面条件的影响,是材料固有的特性.砂纸研磨试样表面破坏模式的疲劳极限最高,是电解研磨试样1.11倍和磨石研磨的1.20倍.表面压缩残余应力对表面破坏模式疲劳极限的影响可以用修正Goodman图表示.还讨论裂纹的萌生和扩展条件,推定超长寿命的疲劳极限.     

熔剂对高频熔敷Cr13Ni2B耐磨层工艺性能的影响

采用高频感应加热在低碳钢表面熔敷一层铁基Cr13Ni2B耐磨材料,研究了熔剂配比对覆层与基体的结合、覆层表面成形和脱渣性等工艺性能的影响。结果表明：在高频熔敷铁基Cr13Ni2B耐磨层时,熔剂中的硼酐对其工艺性能影响比较显著,焊剂431次之,氟化物的影响不显著;加入适量的熔剂,可有效地去除粉料表面的氧化物,降低其熔点,使脱渣容易、表面成形美观,覆层厚度可达2．5mm;适量熔剂可促使覆层与基体形成牢固的冶金结合;在铁基Cr13Ni2B合金粉末中加入3％硼酐、8％-12％焊剂431并配以1％左右的萤石或冰晶石时,高频熔敷效果最好。     

25Cr2Ni4WA合金钢渗碳淬火齿轮的弯曲疲劳试验分析

采用双齿弯曲脉动加载试验法,进行了25Cr2Ni4WA齿轮弯曲疲劳强度试验.根据试验所得数据,按统计学原理,拟合出S-N曲线,并获得不同置信度、可靠度下的弯曲疲劳极限应力值;能为该材料齿轮的弯曲疲劳可靠性设计提供了实践基础数据.     

1Cr23Ni18耐热钢车削工艺参数优化

采用YT15、YW2、YG6X和YL100陶瓷刀具进行1Cr23Ni18奥氏体型耐热钢的车削试验,得出速度较低时切削1Cr23Ni18耐热钢YG6X和YW2刀具耐用度和表面质量比较好。但切削速度较高时,YG6X刀具耐用度较低,而YL100陶瓷刀具耐用度较好。通过调整陶瓷刀具的切削工艺参数,在保证工件表面质量和避免刀具破损情况下,经X射线衍射分析,在工件表面产生0.1～0.5mm的压应力硬化层,可以延长工件寿命30%以上。     

分离机中不锈钢碟片表面处理工艺的选择

文中介绍了激光淬火与氮化处理的两种表面复合处理工艺方案:激光-氮化复合处理和氮化-激光复合处理。以离心式分离机中4Cr13不锈钢碟片为试验材料,用两种不同的工艺方案对4Cr13钢试样进行表面复合强化处理。根据所得硬度分布曲线和硬化层深度比较表,分析了激光淬火与氮化处理的不同组合顺序对材料表面硬化层硬度分布和硬化层深度的综合影响效果,最后得出采用氮化-激光复合处理工艺方案可以达到试样表面复合强化处理工艺要求。