高速中间轴齿轮开裂失效分析

某齿轮箱中的18CrNiMo7-6钢高速中间轴齿轮在渗碳淬火磨齿后做动平衡试验过程中出现振动异响，拆机后发现中间轴齿轮在轴径处出现明显的轴向裂纹。通过宏观观察、多次切割后找到裂纹源位于大轴齿轮心部，在裂纹源处取样进行化学成分、显微组织分析等方法对开裂位置进行研究。结果表明，由于大型齿坯锻件去氢处理不完全，随着时间的推移，氢原子聚集形成氢分子，在工件内部造成应力集中，导致该轴齿轮在渗碳淬火磨齿后发生延迟性氢脆开裂，引起轴齿轮失效。     

8620H钢齿轮表面裂纹分析

齿轮在渗碳淬火回火后发现沿齿轮圆周方向5个齿面出现较大裂纹。本文从化学成分、硬度、显微组织、非金属夹杂、微观形貌及裂纹断口形貌等多方面对开裂的齿轮进行全面分析。结果表明,齿轮的材质、硬度、显微组织、有效硬化层深度均符合技术要求,分析中发现原材料中局部存在大量的硫化物夹杂(Mn,Fe)S,在锻造过程中造成开裂。以后需加强原材料的检验力度,避免出现不必要的损失。     

一种防止渗碳齿轮花键孔变形的方法

渗碳淬火齿轮内花键孔常发生锥形、喇叭形和腰鼓形等变形的影响因素颇多，其中齿轮形状对内花键孔的变形起主导作用。图1所示齿轮，系用20CrMnTi钢制造，渗碳层深0．8～1．2mm，在渗碳并经再加热淬火后，60mm内花键孔处呈锥形变形，小端部孔径缩小，大端齿部孔径涨大，内孔尺寸超差，难以进行装配。生产实践表明，这类凸盘型齿轮大小端外径尺寸相差越多，齿轮高度越高，渗碳淬火后内花键孔呈锥形变形越明显。依据这类齿轮渗碳淬火产生内花键孔锥形变形的特点，认定热应力是引起孔径胀缩的主要原因，据此采取相应的措施，即齿轮渗碳后，对…     

20CrMnMo钢齿轮的质量问题及其对策

20CrMnMo钢常用于制作中、高档齿轮,但若渗碳或淬火工艺控制不当,易出现一些质量问题,例如大模数齿轮的心部硬度和显微组织达不到设计要求,产生磨削裂纹,有时渗碳后空冷也出现裂纹.针对上述问题提出了相应的对策.     

齿轮磨削裂纹的探讨

一、前言船用减速齿轮大多数采用渗碳淬火进行表面强化,由于经过渗碳淬火后的齿轮不可避免要发生变形,所以对于渗碳淬火的高精度齿轮,热处理后采用磨齿提高加工精度。生产中用20CrMnTi、12CrNi3A及18cr2Ni4WA钢制的渗碳淬火齿轮在磨削过程中往往在齿面出现裂纹,其裂纹一般与砂轮运动方向相垂直,并呈规则的细小平行裂纹     

重型变速箱光孔渗碳齿轮热处理返工工艺研究

对重型变速箱光孔渗碳齿轮由于热处理设备发生异常情况或故障停机时造成的不合格品制定的返工工艺进行了分析研究。改进了常规直接补渗碳淬火工艺,在最终淬火工艺前增加退火缓冷工艺,将一次淬火马氏体进行马氏体-奥氏体一珠光体转变,避免连续淬火导致零件内孔涨大报废。经过改进后的退火缓冷及补渗碳和淬火返工,其零件内孔平均磨削余量能够满足磨削齿轮内孔余量的加工需求。     

汽车渗碳钢预先热处理综述

在汽车生产中,齿轮是必不可少的基本零件.齿轮质量的优劣,尤其是后桥齿轮变速箱齿轮,时常出现总成装配困难、噪音大及齿面磨损等问题.齿轮渗碳淬火后变形波动是影响总成质量的原因之一.在影响渗碳钢变形的诸因素中,人们的注意力往往集中在渗碳淬火方面,而容易忽视锻坯预先热处理对变形的影响.通过对现生产质量问题的分析,我们认识到,渗碳钢锻件毛坯预先热处理获得的显微组织和硬度对切削加工性能和渗碳淬火的变形规律有重大的影响,应给予足够重视.     

20CrMnTi钢齿轮渗碳淬火开裂原因分析

分析了经渗碳淬火后出现开裂的20CrMnTi钢齿轮的化学成分和组织,详细分析了渗碳后冷却过程中各阶段齿轮温度的变化。结果表明,该20CrMnTi钢齿轮出现淬火开裂主要是淬火过程中产生巨大的热应力所造成的,产生热应力的根本原因是齿轮内外部温度严重不均匀。根据研究结果制定了改进措施。     

17CrNiMo6渗碳齿轮的淬火开裂分析

对17CrNiMo6太阳轮渗碳淬火开裂试样进行断口形貌、金相组织、热处理工艺和锻造工艺等分析。结果表明,太阳轮在渗碳淬火后发生开裂的原因是热处理工艺不合理和齿轮锻坯形状不合理造成的,通过修改热处理工艺和选择合理的齿轮锻坯,可消除淬火开裂缺陷。     

淬火回火或热油淬火的渗碳齿轮的残余应力及显微组织

作者对两种经普通淬火回火或热油淬火的汽车差速器齿轮进行了渗碳层中残余应力和显微组织的测定。尽管这两种齿轮几何形状不同,其测定结果不便进行比较,但已发现热油淬火后齿轮渗碳层中残余压应力的变化取决于钢的淬透性。热油淬火的SAE4130钢制渗碳传动齿轮比普通淬火回火的齿轮残余压应力更高,但显微组织是相同的。残余压应力高可认为是以下因素所致:1)由于温度梯度小,奥氏体相变开始点更接近于心部;2)省去了回火。热油淬火的SAE 1526钢制环形渗碳齿轮比普通淬火回火的齿轮残余压应力更低。淬火回火后齿轮渗碳层的显微组织主要是马氏体,而热油淬火齿轮渗碳层中的主要组织组成物是贝氏体。热油淬火的环形齿轮中残余压应力较低是由于奥氏体转变为贝氏体时所产生的相变应力较小所致。     

曲轴齿轮感应淬火后齿根开裂原因分析

某大型柴油机42CrMoA钢曲轴齿轮在中频感应淬火后数小时内齿根出现裂纹。分析表明,齿根延迟开裂是由于先淬火的主轴颈受到后来轮齿淬火加热时的热影响而使齿根产生过大拉应力所致。采取轴颈淬火和磨削后、轮齿淬火前进行240℃×4 h去应力退火,在轮齿淬火加热时对已经淬火的主轴颈进行补充冷却,以及主轴颈与轮齿侧面连接的圆角处不予淬火等措施后,齿根开裂问题得到了解决。     

H32058从动齿圈中频感应加热预热淬火

分析了H32058从动齿圈经中频淬火后出现的淬硬层分布不均和淬火裂纹等缺陷的原因,通过重新设计感应器和反复工艺调试,利用两次中频加热淬火方式实现预热中频淬火,获得了沿齿廓分布的淬硬层。     

渗碳齿轮的感应加热淬火

渗碳件通常都是进行整体淬火回火。某产品的齿轮渗碳后整体淬火因畸变大而达不到要求。该齿轮渗碳后采用感应加热淬火,测定其硬化层的组织、硬度分布,并与经整体淬火的齿轮作比较。结果表明,经感应加热淬火的齿轮畸变小,可得到仿形的硬化层,硬化层性能与整体淬火后的相当。对于轻载荷零件,渗碳后感应淬火是可行的。     

47Mn钢齿圈的感应淬火

大马力推土机终传动齿圈材料为47Mn钢,模数为8,采用500kW／2500Hz电源沿齿廓整体中频感应加热、自来水埋水喷淬,在齿圈的齿顶或齿根处常常出现淬火裂纹。后采用PAG水溶性聚合物喷淬,并进行了加热工艺和聚合物浓度方面的试验,既达到了齿圈的技术要求,又消除了淬火裂纹。经过批量生产,齿圈的质量非常稳定,提高了推土机的可靠性。     

45CrNi钢外毂的激光淬火

研究了45CrNi钢外毂激光淬火后的组织和性能。结果表明,激光平面扫描速度为270 mm/min,激光功率为2 kW时,淬硬层深度为1.2 mm;内孔扫描速度为350 mm/min,激光功率1.2 kW时,淬硬层深度为0.8 mm,表面硬度达到60 HRC,符合要求。     

杯形内啮合齿轮旋压成形的数值模拟

采用强力旋压设备加工杯形内齿轮,由于芯模外表面呈阶梯状,且使用圆盘形坯料一次成形,工艺难度较大,产品出现了裂纹、内齿充填不足等缺陷。采用三维弹塑性有限元法模拟了变形过程,定性地分析了产品缺陷产生的原因。结果表明,在内齿根部受到旋轮的作用力较大,内齿边缘为拉应力状态,导致坯料易出现裂纹;材料主要表现为轴向流动趋势,造成内齿顶部填充不满。通过改进芯模结构及调整工艺参数,得到了合格的产品。     

超声加工在齿轮抗疲劳制造中的研究综述与展望

深入分析齿轮在超声加工下的表面完整性对齿轮抗疲劳性能的影响,促进超声加工在齿轮抗疲劳制造中的应用。基于超声加工的优势,分别对目前应用于齿轮加工中的超声滚齿、超声研齿、超声电化学齿轮加工和超声珩齿加工等方法进行综合分析。基于残余应力和表层组织可控的齿面加工机理,结合超声加工在表面改性技术和表面强化方面的应用,分别对在齿轮等构件中的超声冲击、超声喷丸和超声深滚强化技术进行分析。与传统齿轮加工方法相比,经过超声加工后,齿轮的表面粗糙度大幅度降低,齿面的微观形貌得以改变,表面质量显著提高。经过超声强化后的齿轮表面,表层引入了高幅值、大深度的残余压应力,表面层得到硬化,在一定程度上对裂纹的扩展起到了抑制作用,工件的抗疲劳强度得以提高,从而提高齿轮的抗疲劳能力。鉴于此,超声加工不仅可以为齿轮的抗疲劳制造提供一种新的精密高效的加工方法,而且对我国高性能齿轮制造理论的完善与工艺技术的进步具有重要意义。     

风电齿轮箱小齿轮齿面剥落原因分析

某风场1.5 MW风电机组齿轮箱中速轴小齿轮失效.该齿轮箱设计寿命20 a,实际使用了5 a.齿轮的材质是20CrNiMo,齿面经过渗碳淬火.采用宏观观察,微观观察和断口分析并结合其它理化测试,分析了小齿轮失效的原因.现场宏观观察发现,大部分轮齿相对完好,只有两支轮齿失效,其中一支齿面剥落,另一支齿面硬化层开裂.经分析,齿面剥落和齿面开裂的原因相同.导致齿轮失效的原因是:齿面粗糙度较大,较深的加工刀痕在异常冲击载荷的作用下造成齿面开裂,随后在循环工作载荷的作用下,萌生了疲劳裂纹并不断扩展,最终导致齿面硬化层脱落.建议提高齿轮表面加工质量,降低表面粗糙度,同时改进齿轮箱制动技术,避免异常载荷冲击造成齿面过载.     

装载机销轴断裂分析

某厂家生产的销轴在使用过程中多次在同一部位发生断裂。采用断口分析、化学成分分析、金相组织分析、硬度检验及CAE模拟受力分析等试验方法对两个销轴的断裂原因进行了分析。结果表明：销轴径向油孔位置具有随机性,当油孔位于最大弯曲应力一侧时,由于油孔的应力集中作用,导致油孔口位置的应力过大,在油孔口位置萌生疲劳裂纹,故油孔位置不合适是销轴断裂的主要原因。另外,销轴表面硬化层深度偏低,降低了失效件的疲劳强度,也是销轴早期疲劳断裂的重要原因。因此,通过在销轴生产时避免将油孔置于弯曲应力最大的一侧,同时增加表面硬化层的深度,可有效地避免类似故障的发生。     

TC11钛合金离心叶轮内孔裂纹分析

钛合金整体离心叶轮内孔采用F275橡胶圈密封,在工作一段时间后发现与橡胶圈接触的内孔表面存在大量裂纹.采用断口宏微观观察、能谱成分检测、金相检验等试验方法,对裂纹性质和原因进行了研究.结果表明,离心叶轮内孔表面裂纹性质为应力腐蚀开裂,裂纹形成主要原因是F275橡胶圈在约400 ℃温度下裂解,使TC11钛合金在含氟气氛中形成应力腐蚀裂纹.模拟试验很好的验证了裂纹性质和产生原因.