渗碳齿轮磨裂原因及其对策

从国内外齿轮生产的历史及其使用情况来看，目前渗碳淬火仍是齿轮的主要热处理强化手段。尤其是负荷大，精度要求高的齿轮，多数采用渗碳（或碳氮共渗）淬火加磨齿工艺以提高齿轮的使用性能。然而，渗碳淬火齿轮（尤其是合金钢齿轮）在磨齿过程中出现磨削裂纹的事件却时有发生。本文作者根据多年生产经验，对渗碳齿轮磨裂原因及其对策进行了较全面深入的分析。l齿轮磨裂形貌由于齿轮经过渗碳淬火后不可避免地要产生变形，因此对于高精度齿轮，热处理后常用磨齿提高其加工精度。但磨齿过程中有时出现磨削裂纹，其裂纹常在齿面出现，通常与砂…     

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     

齿轮磨齿裂纹的产生及控制

对高精度齿轮，磨齿加工是保证精度和质量的主要加工方法，由磨齿裂纹引起齿轮报废是加工中常出现的现象。对渗碳淬火齿轮的磨齿加工控制不好，废品率高达30-40％，一般也有3.5%。本文研究磨齿裂纹的形态特征及引起磨齿裂纹的冷热加工因素，提出齿轮渗碳时把表面碳浓度从0．8-0．9%提高到1．0-1．2%．渗碳后采用650℃二次高温回火。在磨齿工序中，采用控制磨齿工艺参数、冷却介质和工作环境温度等措施，使废品率降至0．5-1%。     

齿轮磨齿裂纹的产生及控制

对高精度齿轮，磨齿加工是保证精度和质量的主要加工方法，由磨齿裂纹引起齿轮报废是加工中常出现的现象。对渗碳淬火齿轮的磨齿加工控制不好，废品率高达30－40％，一般也有3－5％。本文研究磨齿裂纹的形态特征及引起磨齿裂纹的冷热加工因素，提出齿轮渗碳时把表面碳浓度从0．8－0．9％提高到1．0－1．2％，渗碳后采用650℃二次高温回火。在磨齿工序中，采用控制磨齿工艺参数、冷却介质和工作环境温度等措施，使废品率降至0．5－1％。     

20Cr2Ni4钢渗碳淬火弧齿锥齿轮磨削烧伤的检测与分析

针对20Cr2Ni4钢弧齿锥齿轮渗碳淬火磨齿后出现的齿面裂纹,采用光学显微镜和显微硬度计分别对切割齿块的未开裂齿面(凹面)和开裂齿面(凸面)进行了检测分析。结果表明,在齿块未开裂齿面和开裂齿面远离裂纹的节圆处,有效硬化层深度和显微组织正常,无磨削烧伤特征;在齿根处均出现了不同程度的磨削烧伤特征,尤其在开裂齿面裂纹处呈现典型的月牙形白加黑磨削烧伤形貌,烧伤最深处约0.9 mm,并据此提出了改进磨齿工艺参数,避免发生磨削烧伤的措施。     

20Cr2Ni4钢齿轮渗碳淬火及装配后开裂原因分析

采用光学显微镜、显微硬度计和光谱分析仪等测试方法,对20Cr2Ni4钢齿轮渗碳淬火及装配后开裂的原因进行分析。结果表明,该渗碳淬火齿轮齿顶硬度和硬化层深度均满足要求,显微组织良好。轮辐减重孔处为裂纹源,减重孔内壁明显的粗刀痕形成的应力集中导致齿轮与轴系装配后裂纹逐步扩展到齿轮内孔,进而导致开裂失效,并据此提出了改进措施。     

风电齿轮轴渗碳淬火纵向裂纹分析

对风电齿轮轴渗碳、淬火、回火处理后的纵向裂纹进行了宏观及微观的断口分析,对裂纹源区及其附近区域进行了金相组织、渗碳层深度、硬度、化学成分、拉伸及冲击性能等测试。结果表明:在轴身表层下的拉应力区存在异常大尺寸氧化铝夹渣缺陷,该部位在残余应力的作用下发生沿晶脆性开裂,具有氢致延迟开裂的典型特征,裂纹发生扩展形成宏观裂纹。     

渗碳淬火的18Cr2Ni4W钢齿轮开裂及其预防

<正>某主动齿轮材料选用18Cr2Ni4W钢制造,经锻造、机加工成型,模数为6,要求齿轮表面渗碳淬火,齿表面硬度56～62 HRC,层深1.6～2.1 mm,心部硬度35～41 HRC。热处理工艺为:密封箱式多用炉920℃渗碳,油冷,400℃回火,磨齿后齿面中频淬火+200℃回火。齿轮在放置和机加过程中多次出现裂纹,裂纹沿齿沟轴向分布,而且齿形也有一定的变形。裂纹部位及特征见图1。     

18CrNiMo7-6钢重载内齿轮渗碳淬火工艺

某减速器重载内齿轮要求进行渗碳淬火处理,因内齿轮结构属于大型薄壁零件,采用常规渗碳淬火方法进行处理后齿部畸变较大,磨齿后公法线尺寸不满足技术要求,造成工件报废。通过渗碳前增加去应力退火工序、增加渗碳时预热工艺、降低渗碳温度及降低冷却强度等方式,解决了重载内齿轮渗碳后齿部畸变超差问题,为薄壁重载内齿轮渗碳淬火提供了质量保证。     

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。     

20Cr2Ni4A钢制框架轴开裂原因分析

某20Cr2Ni4A钢制框架轴在装配过程中发现,框架侧板外侧通油孔与销轴孔交界处开裂。对其进行理化分析,发现有疑似渗碳层和硬度偏高现象;对其进行仿真分析,通油孔处和销轴孔处在渗碳和非渗碳状态下的应力数值差异很大,渗碳状态明显高于非渗碳状态;进行淬火试验,发现在800 ℃×60 min保温并附加较高碳势时,20Cr2Ni4A钢表面会产生不同程度的渗碳。综合上述分析及生产验证情况可知,裂纹是由于销轴孔壁和通油孔壁存在渗碳层,淬火时应力达到临界开裂状态,导致部分框架轴产生裂纹。     

22CrMoH钢齿轮淬火畸变与开裂原因分析及对策

通过金相检验和扫描电镜等检测手段对齿轮淬火畸变与开裂进行了分析。结果表明，齿轮材料中带状组织严重偏析和金相组织不均匀是导致齿轮产生淬火畸变与开裂的主要原因。同时，主动齿轮材料中渗入的氢加速了裂纹的扩展。     

17Cr2Ni2Mo钢制齿轮开裂原因分析

17Cr2Ni2Mo钢制高速重载齿轮在装配过程中出现裂纹扩展,导致齿圈断裂.本文通过对齿轮材料的化学成分分析、宏观形貌和微观组织观察,以及有限元分析等实验步骤,分别从现象验证和模拟两方面对其失效原因进行探讨.分析结果表明,在渗碳后轮齿根部、曲率半径较小处出现了碳化物呈网状分布,一定程度上提高了17Cr2Ni2Mo钢制高速重载齿轮敏感部位在淬火时出现微裂纹的可能性及变形的倾向性.微裂纹在后续热处理中未得到有效地焊合,在热应力、组织应力以及外加载荷的共同作用下,于微裂纹处产生应力集中.在后续生产过程中,应力于微裂纹尖端处得到释放,致使齿轮出现开裂,随着此现象逐步发展,裂纹便贯穿于整个齿轮,最终致使齿轮报废.     

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。     

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。     

渗碳淬火齿轮磨削烧伤成因分析及改善措施

随着我国工艺装备水平的发展,齿轮行业新购置了大量成型磨齿机,几乎都会遇到磨削烧伤问题,个别厂家甚至数月调试也没有解决这一难题,造成严重的损失。而目前对于磨削烧伤所采取的措施几乎都是消极降低磨削参数,以牺牲效率为代价,增加了很多成本。本文针对两种渗碳淬火齿轮磨齿过程中产生磨削烧伤导致的服役前开裂和服役中开裂失效情况,从齿轮开裂形式和形成原因对齿轮磨齿中的磨削烧伤形式进行了分析并提出改善措施。     

18CrNiMo7-6钢齿轮热处理后开裂失效分析

一批在生产加工后进行了淬火和低温回火的齿轮在库房存放过程中发生开裂。通过超声波探伤、金相检验、化学成分分析、硬度测试、断口形貌观察、端淬试验和补充热处理等手段,对齿轮开裂原因进行了分析。结果表明,开裂齿轮强度高导致氢脆敏感性高,在次表面产生氢致延迟裂纹是引起齿轮快速脆性开裂的直接原因。开裂齿轮淬硬性和淬透性过高,超出了BS EN 10084-2008对18CrNiMo7-6+HH钢淬透性要求,是齿轮开裂的根本原因;通过调整淬火介质,降低淬火时高温区冷速,从而降低淬回火后齿轮的强度和硬度,可有效避免开裂。     

17CrNiMo6轴齿轮渗碳淬火热处理变形分析

17CrNiMo6轴齿轮渗碳淬火后的变形对齿轮的强度、精度和寿命等影响很大。通过试验,研究了预处理工艺参数、工件装炉码放方式、渗碳预热、渗碳淬火工艺对轴齿轮变形的影响,改进了热处理工艺,从而有效地控制了轴齿轮热处理后的变形。     

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.     

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。