传动齿轮磨削裂纹原因分析
磨削裂纹产生的原因及措施
磨削裂纹产生的原因及措施淬火工件磨削加工过程中，磨削部位容易产生浅、细长、肉眼几乎无法辨别的磨削裂纹，常见的磨削裂纹有三种形状：龟裂或网状裂纹、直线状和弧状。
磨削裂纹产生的原因是：1、热处理热处理过程中，淬火温度高，产生过热组织；回火不充分，存在较大的内应力和较多的残余奥氏体；渗碳件渗碳层中的网状碳化物析出严重等，造成工件在后续磨削过程中产生磨削裂纹。
2、冷却磨削过程中，工件表面瞬间温度高达820℃，冷却不充分时，磨削产生的热量会使磨削表面薄层重新奥氏体化，随后在自身基体的激冷作用下，再次淬火为马氏体，表面层产生附加的组织应力，磨削是交替重复过程，累计的拉应力超过工件表面抗拉强度时，会产生龟裂或网状裂纹。
3、磨削过程中进刀量过大磨削进刀量太大，温度剧烈升高，表层达到约300℃左右，则发生第二次收缩，产生第二种磨削裂纹；与磨削方向基本垂直的、有规则排列条状裂纹。
如果局部严重磨削烧伤出现，则产生弧形裂纹。
4、磨料选择砂轮磨料种类有刚玉、碳化硅、金刚石、氮化硼等，当选择的与工件不匹配时，会产生裂纹。
磨削裂纹的控制措施是：1、正确操作热处理时严格按工艺规程操作；建立磨削加工操作规程，严格控制磨削进刀量，磨削时冷却充分；操作正应注意工作经验的总结。
2、砂轮选择1）尽可能选用锋利的砂轮，切削速度快，磨削效率高，磨削表面不易过热。
2）正确选择砂轮结构和硬度级别，以获得自由磨削效应。
3）陶瓷和金属作粘结剂的砂轮，适用于磨削热较高的场合；树脂粘结砂轮，适用磨削热较小的场合。
脆性较大的粘结剂，磨粒容易脱落，有利于使砂轮保持锐利状态。
4）SiC磨料磨削钢和铁基耐热合金时，产生强烈的化学磨损，刚玉类磨料磨削钢时无此反应。
相反，刚玉类磨料磨削玻璃、硅酸盐类陶瓷涂层时，会产生强烈的化学反应，SiC磨料无此反应。
3、如果已产生磨削裂纹，如果未超过加工余量，可进行多次低温回火，去除磨削应力，再按正确的磨削加工方法加工，磨去裂纹深度进行挽救。
齿轮传动机构常见故障及其原因
齿轮传动机构常见故障及其原因齿轮传动机构常见故障及其原因齿轮传动机构是一种常见的动力传输方式，广泛应用于各种机械设备中。
然而，由于工作条件的恶劣和运行时间的延长，常常会出现各种故障。
下面将介绍齿轮传动机构常见故障及其原因。
1. 齿轮磨损与断裂齿轮磨损与断裂是齿轮传动机构最常见的故障之一。
其原因主要有以下几点：(1) 齿轮材料选择不当或制造工艺不良，硬度不符合要求；(2) 负载过重，超过了齿轮承载能力，导致齿面磨损；(3) 装配不当，齿轮轴向间隙过大或过小，导致齿轮表面接触不均匀，产生剧烈振动；(4) 润滑不良，齿轮表面摩擦导致局部高温，从而磨损齿面。
2. 齿轮啮合不良齿轮传动机构在工作过程中，由于各种原因可能出现齿轮啮合不良的故障。
原因主要包括：(1) 齿轮副安装不平行或位置偏差过大，导致啮合不良；(2) 齿轮模数选择不当或齿数计算错误，导致齿轮间隙不合适；(3) 齿轮轴向间隙过大或过小，造成齿轮端面挤压变形；(4) 齿轮加工精度不高，齿面垂直度太大。
3. 齿轮传动噪声过大齿轮传动机构在工作时会产生一定的噪音，但是如果噪声过大，会给工作环境带来一定的影响。
造成齿轮传动噪声过大的原因主要有以下几点：(1) 齿轮轮齿间隙太小或是不存在间隙，啮合过紧，产生冲击噪声；(2) 齿轮精度不够高，导致齿轮啮合过程中产生干涉，增加噪音；(3) 齿轮安装不平行或偏心，导致齿轮啮合面不均匀，增加噪声；(4) 润滑不良，齿轮表面摩擦增大，产生噪音。
4. 齿轮轴断裂和变形齿轮轴断裂和变形是齿轮传动机构常见的故障之一。
其原因主要有以下几点：(1) 齿轮传动负载过大，超过了齿轮轴的承载能力；(2) 齿轮安装不当，轴向间隙过大或过小，导致齿轮轴受到额外的冲击；(3) 齿轮轴材料选择不当，硬度不足，强度不够。
总之，齿轮传动机构在运行中，常常会出现磨损、断裂、啮合不良、噪声过大、轴断裂和变形等故障。
这些故障主要是由材料选择不当、制造工艺问题、负载过重、装配和润滑不当等因素引起的。
从动齿轮裂纹原因分析及改进建议
从 动 齿 轮 裂 纹 原 因 分 析 及 改 进 建 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
杜 丹， 汪 淑 凤
（ 北车 大连 机 车车辆 有 限公 司 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ １ ）
摘 要 ： 用金相分析的方法对功率为 ４ ６ ０ ０ ｋ Ｗ 机 车 上 的 从 动 齿 轮 齿 面 裂 纹 原 因进 行 了分 析 ． 分 析 结 果表 明 ， 裂纹为磨削裂纹。 关键词 ： 从动齿轮 ； 裂纹 ； 磨 削 中 图分 类 号 ： Ｕ ２ ６ ０ ． ３ ３ ２ 文献标识码 ： Ｂ
２ 原 因分 ．． 析
２ ． １ 宏 观 检 验
进行 硬度 梯度 测试 ， 测试结 果 表 明 ， 硬度 分布 正常 ３ 结 论 及 建 议
根 据 以 上 测 试 结 果 可 以看 出 ：
现场观 察 ， 裂纹 很 细 ， 在 磁粉 探 伤 前 ， 不 易 看 清
裂纹 。齿 面呈黄 褐 色 ， 经磁 粉 探 伤 后 看 出齿 轮 端 面 有裂 纹 ， 裂纹 呈 网状分 布 。据有 关人 员介绍 ， 齿 面裂
体 为 ２～３级 ， 心部组织 为 ６～ ７级 。
２ ． ３ 双 联 齿 硬 度 梯 度 测 试 对 存在 裂 纹 的 双联 齿 的齿 顶 、 节 圆 和 齿 根 分 别
类 似磨 削裂 纹事故 。
（ 编辑 ： 施 翠燕 ）
成 马 氏体过 度 回火 。 磨 削 过程 中 ， 局 部操 作不 当 是造 成 此 次齿 轮
生裂纹 的 主要 原 因。 建 议 磨 削 深 度 不 超 过 ０ ． １ ｍｍ， 砂 轮 应 及 时 修 磨 。 建 议 实 施 ２年 来 ， 再 未 发
定 为 内 氧 化 １级 ， 表 面脱碳 ｌ 级， 马 氏体及 残余 奥 氏
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略机械传动齿轮在使用过程中可能会出现失效问题，这些问题会影响机械传动的正常运转，甚至导致机械设备的故障。
本文将对机械传动齿轮失效问题进行分析，并提出相应的应对策略。
机械传动齿轮的失效问题主要包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面断裂、齿轮齿面剥落等。
这些问题的主要原因包括以下几个方面：1. 不合理的齿轮设计。
齿轮的设计应考虑到传动的扭矩、转速等参数，以确保齿轮运转期间不会超过其承受能力。
2. 齿轮制造质量问题。
齿轮的制造质量对其使用寿命至关重要。
如果齿轮制造过程中出现问题，如质量不合格、热处理不足等，都可能导致齿轮失效。
3. 齿轮使用不当。
齿轮在使用过程中需要注重保养和维护，否则会加速齿轮的磨损和失效。
不及时更换润滑油、不定期检查齿轮磨损情况等，都会对齿轮的使用寿命产生负面影响。
针对以上问题，我们可以采取以下应对策略：1. 合理设计齿轮。
在设计齿轮时，应根据传动的扭矩、转速等参数选择合适的材料，并进行适当的强度校核。
还需要确保齿轮的齿面硬度达到要求，以提高其耐磨性和使用寿命。
2. 严格控制齿轮制造质量。
在齿轮制造过程中，应加强质量控制，确保每个工序的合格率。
还应对齿轮进行必要的热处理，以提高其硬度和耐磨性。
3. 加强齿轮的保养和维护。
定期更换齿轮润滑油，并定期检查齿轮的磨损情况，及时进行维修和更换。
还可以采取一些预防措施，如添加润滑剂、减少齿轮负载等，以延长齿轮的使用寿命。
机械传动齿轮的失效问题是影响机械设备正常运转的重要原因。
通过合理设计齿轮、严格控制制造质量以及加强齿轮的保养和维护，可以有效降低齿轮失效的概率，延长机械设备的使用寿命。
对于机械传动齿轮的失效问题应引起重视，并及时采取相应的应对策略。
CF250齿圈端面磨削裂纹原因分析
CF250齿圈端面磨削裂纹原因分析李加荣（江苏奔航齿轮有限公司江苏淮安223001）摘要：本文通过对CF250齿圈端面磨削裂纹的产生原因的分析，探讨了端面磨削裂纹产生与磨削工艺、磨轮材料及热处理工艺的关系，并提出了解决办法。
2009年12月12日我公司在磨CF250.37.203齿圈（如下图）内止口时有21件端面发现严重的裂纹，有个别零件甚至有剥落现象。
本批质量问题的出现，数量大，情况严重，引起了全公司上下的一致重视。
为此，我们组织相关人员对此现象进行分析。
一、产品简图如下生产工艺如下：1、热处理工艺热处理加工采用渗碳淬火工艺，具体工艺参数如下：设备：UBE600型可控气氛多用炉渗碳淬火渗碳工艺：920℃碳势Cp1.05,4小时，920℃碳势Cp0.8,0.5小时，降温至810℃保温30分钟（降温及淬火保温段碳势Cp=0.8）淬入100℃分级淬火油40分钟清洗，低温回火烘箱，CF250齿圈简图 180℃±10℃保温3小时。
T处为为磨加工面2、磨加工工艺设备：M2120砂轮型号：WA60AVPDA 125X45X50砂轮转速：6000r/min零件转速：500r/min进刀量：0.05mm冷却液种类：M-2磨削液冷却液冲击方向：距磨削点处约20mm的齿轮内表面二、相关检验结果1、产品材料：20CrMnTi具体成份如下表：从实物金相组织看，表面有少量未转变的淬火马氏体，说明回火不太充分。
3、我们还对对渗碳淬火后磨前零件进行解剖检查，未发现裂纹，其金相结果同产生裂纹的实物检查，对热前零件进行检查，也未发现原材料中有锻造缺陷。
三、检查结果分析：1、从原材料的检查结果看，材料符合要求，也未发现锻造问题；2、从对热后磨前的零件检查结果看，没有产生淬火裂纹；3、从硬度检查及金相检查结果看，所得硬度和金相组织均很优良，说明热处理渗碳淬火工艺完全符合要求，但回火不太充分，可能与所用回火烘箱密封性能差有关。
齿轮齿面裂纹产生原因的分析及应对措施
分布尧表面碳浓度尧碳化物级别等咱3暂遥 本案例中最终热
某型号减速机齿轮经渗碳淬火磨削后袁 在整机装 处理为渗碳淬火袁根据标准表面碳浓度应控制在 0.8%
配试 车过 程 中 发 生 异 响 袁 经 拆 机 检 查 发 现 代 号 为 耀1%之间遥 根据国内有关研究袁并结合笔者公司多年实
M718.1.1.16.15 的齿轮齿面产生不同程度的裂纹袁有的 际经验袁 碳浓度在 0.7%耀0.8%之间将得到较理想的表
4 应对措施
通过一系列检测袁 可知该零件存在以下问题院淤 网状碳化物级别高袁残余奥氏体含量高曰于 有效硬化 层深度超差曰盂 心部硬度高曰榆 表面碳浓度较高曰虞 齿面存在一定程度的烧伤曰愚 回火导致齿面硬度值降 低遥
综上所述袁 可得出结论院该 齿轮齿面产生裂 纹的原因在于渗 碳过程中碳势浓 度高和渗碳时间 过长袁 在淬火后 形成网状碳化 物袁 淬硬层深度 过深曰 淬火前的
文献标志码院B 文章编号院员园园园 原 源怨怨愿渊圆园员8冤08原 园园72原 园3
Abstract院 Cracks at flank of tooth are a common quality problem in gear machining. Based on an
example袁 the causes of cracks were analyzed and tested. Through research袁 the main causes of cracks at
银图 3 检测现场
化学成分
标准质量 分数
实测值
C
0.17%耀 0.23%
0.23%
回火不充分袁导致残余奥氏体含量大袁同时可能存在淬 火温度和冷却速度不合理的问题曰齿轮磨削时袁在磨削 热的作用下袁齿面发生残余奥氏体转变袁形成拉应力袁 再加上网状碳化物割裂了连续的金属组织袁 导致齿面 裂纹咱6暂遥 可见袁导致齿轮裂纹的主要原因为热处理质量 问题袁次要原因为磨削袁所以应对措施应该考虑全面袁 确保此类质量问题不再发生遥 4.1 热处理方面
磨削裂纹的形成与分析
磨削裂纹的形成：发动机上用的各种轴类零件如驱动轴、凸轮轴、曲轴、摇臂轴等在加工过程中需要热处理，但热处理后淬硬或经过渗碳淬火的轴类零件，在磨削过程中由于表面显微组织发生转变而形成大量的裂纹，即磨削裂纹。
下面就磨削裂纹的形成及特征加以阐述。
一、磨削裂纹的产生：（一）磨削裂纹的生成轴类零件在磨削过程中要产生大量的热量，这些热量只限于表面极薄的区域内，它足以使其表面温度达到800℃以上，而且升温极快。
如果磨削时冷却不够充分，将导致表面层的显微组织重新奥氏体化，并再次淬火成为马氏体。
因而使工件表面层产生极大的附加组织应力，同时由于表面温升极快，造成很大的热应力，当组织应力和热应力叠加超过了材料的强度极限时，被磨削的表面就会出现磨削裂纹。
（二）磨削裂纹形成的影响因素：1、组织结构所谓组织结构方面的影响因素有碳化物的形态与分布，残余奥氏体的数量以及非金属夹杂物。
显微组织中碳化物的形态、分布影响着磨削裂纹的生成，如果碳化物数量较多，颗粒较大，分布不均或集聚存在时，将明显地分割金属的基体，降低其强度。
尤其当以断续网状析出时，则会严重地削弱晶间结合力，明显地影响热传导，从而加剧磨削裂纹生成。
如果碳化物细小、分布均匀，则有利于分散磨削应力，从而减少生成磨削裂纹的机率。
零件磨削时显微组织中的残余奥氏体因受磨削热的影响必将发生分解，逐渐转变为马氏体，引起工件表面体积膨胀，而导致组织应力的产生，进而促进裂纹的形成。
因此，工件内部残余奥氏体量较高时，易于产生磨削裂纹。
2、热处理工艺经过淬火而不进行回火的轴件，对磨削裂纹的形成是非常敏感的。
因为磨削时产生的磨削热足以使表层淬火马氏体发生转变，碳化物析出，体积减少。
造成了工件表面与内部的比容差，引起较大的内应力，进而形成裂纹。
轴件有时回火不足，在磨削时也容易形成裂纹。
由此可见，对淬火后的零件必须进行充分地回火。
但是为了保证工件达到一定硬度的要求，回火温度不能任意提高。
因此必须采用合适的磨削工艺，使工件表面受热的温度不超过回火温度。
机床齿轮损坏原因及解决策略分析
机床齿轮损坏原因及解决策略分析机床齿轮损坏原因及解决策略分析机床齿轮作为机床传动系统中的重要部件，它的损坏会直接影响到机床的工作效率和使用寿命。
机床齿轮损坏的原因有很多，主要包括磨损、断裂、腐蚀、疲劳等。
本文将对机床齿轮损坏的原因及解决策略进行分析。
一、机床齿轮损坏的原因1.磨损由于齿轮的长时间使用，齿轮的表面会因为磨损而慢慢失去光泽，这些表面磨损会导致齿轮的负载能力下降，从而影响机床的使用寿命。
2.断裂齿轮如果在使用中受到过大的载荷，就会出现断裂的现象。
这种情况通常是由于机床传动部件调整不当或者使用不当，导致机床的齿轮受到了过大的压力或拉力，造成齿轮的断裂。
3.腐蚀机床齿轮过度暴露在空气中或者是化学液体的腐蚀下，也会导致齿轮的损坏。
腐蚀会让齿轮表面产生磨损和裂纹，从而影响机床的使用寿命。
4.疲劳当机床的齿轮长期处于高强度运转状态下时，会不断产生疲劳变形，导致齿轮表面渐渐变形、裂纹和磨损，从而导致机床的齿轮经常出现故障的状态。
二、机床齿轮损坏的解决策略1.提高机床的检修与保养机床的齿轮需要定期检修和保养，这样才能够发现机床齿轮损坏的问题，及时进行维修和更换，从而保证机床齿轮的正常使用。
2.更换好品质的齿轮好品质的齿轮拥有良好的韧性和刚性，能够承受更大的载荷，从而减少了机床齿轮损坏的风险。
因此，使用更优质的齿轮可以有效地延长机床的使用寿命。
3.优化机床设计机床的设计是直接影响到机床的使用寿命和效率的关键因素，优化设计可以减少齿轮磨损的风险，所以机床制造商应该考虑优化机床的设计，提高齿轮的耐磨损能力和承载能力，从而减少机床齿轮损坏的情况。
4.加强运行监测对于机床的运行状态进行监测，可以及时发现机床的齿轮出现异常的情况，然后进行相应的维修和更换，从而减少机床的损坏风险。
综上所述，对于机床齿轮损坏的原因及解决策略，应该注重机床的检修和保养、更换好品质的齿轮、优化机床设计和加强运行监测等，从而减少机床齿轮损坏的情况，提高机床的使用寿命和效率。
齿轮裂纹产生的原因
齿轮裂纹产生的原因齿轮裂纹是指齿轮表面或内部出现的裂纹现象。
它是齿轮在运行过程中由于各种原因造成的一种常见故障现象。
齿轮裂纹产生的原因主要有以下几个方面：1. 材料问题：齿轮的材料质量是影响其使用寿命和抗裂性能的重要因素。
如果齿轮材料的强度、韧性、硬度等性能不达标，就容易在使用过程中产生裂纹。
另外，材料的组织缺陷、夹杂物等也会导致齿轮的脆性增加，从而加剧裂纹的产生。
2. 加工工艺问题：齿轮的加工工艺对其裂纹产生也有一定影响。
加工时如果存在切削温度过高、切削速度过快、切削刃磨损严重等问题，都会导致齿轮表面或内部产生应力集中，从而加剧裂纹的产生。
此外，如果加工过程中存在严重的振动、冲击等问题，也有可能引起齿轮的裂纹。
3. 轴向负载问题：齿轮在工作时承受着来自传动系统的轴向负载。
如果负载过大或不均匀，就会导致齿轮产生应力集中，从而引起裂纹的产生。
此外，如果齿轮的设计不合理，如齿轮齿数过少、齿面宽度不足等，也容易造成齿轮在工作过程中产生裂纹。
4. 使用环境问题：齿轮是在各种复杂的使用环境下工作的，如高温、高湿、腐蚀等。
这些环境因素都会对齿轮的性能产生一定的影响，进而影响齿轮的抗裂性能。
例如，高温环境下齿轮的热膨胀系数增大，容易产生应力集中，从而加剧裂纹的产生。
5. 维护保养问题：齿轮在使用过程中需要进行定期的维护保养，以确保其正常工作。
如果维护保养不到位，例如润滑不良、清洁不彻底等，都会导致齿轮的摩擦增大，从而加剧裂纹的产生。
针对以上几个原因，我们可以采取以下措施来预防和减少齿轮裂纹的产生：1. 选择合适的材料：在设计和制造齿轮时，应选择具有良好的强度、韧性和硬度的材料，并加强对材料的质量控制，以确保齿轮的耐裂性能。
2. 优化加工工艺：在齿轮的加工过程中，应合理选择切削工艺参数，控制好切削温度和切削速度，避免振动和冲击等问题，以减少裂纹的产生。
3. 合理设计齿轮：在齿轮的设计过程中，应充分考虑齿轮的承载能力和受力情况，合理选择齿轮的齿数、齿面宽度等参数，以提高齿轮的抗裂性能。
浅谈齿轮齿面裂纹产生的原因及应对措施
浅谈齿轮齿面裂纹产生的原因及应对措施毛美琴摘㊀要：齿轮齿面裂纹身为齿轮加工期间常见的质量问题，会对齿轮产品质量产生较大影响㊂为了防止齿轮裂缝问题出现，降低其对实际生产方面产生的影响，文章就齿轮齿面裂纹产生原因进行分析，并提出了相应解决措施，希望能对齿轮质量生产带来一定帮助㊂关键词：齿轮；裂纹；原因；检验一㊁前言齿轮传动作为机械传动中的关键方式，优点为：传动速度与功率相对较大，寿命较长，可靠性较高，结构较为紧凑㊂缺点为：制造成本高㊁检测与制造期间离不开专业仪器㊂磨削加工可以提升零件表面粗糙性㊁零件精度㊁加工效果㊂但齿轮磨削期间，常常受到不同因素的影响，在其表面出现裂纹㊂具体而言，主要可以将裂纹分为三种：长条裂纹㊁点状裂纹㊁网状裂纹㊂这里，条状裂纹最为常见，深度一般为０．１ ０．２ｍｍ㊂二㊁裂纹产生的原因引起齿轮裂纹的原因较多，常见的主要分为下面几点：（１）原材料㊂原材料内化学成分会影响热处理质量与材料机械性能，且牌号不同和钢筋热处理工艺也各不相同，若合金元素与实际规定不符，则会使得材料热处理期间出现一定硬度值偏差与开裂等情况㊂此外，原材料内碳含量较高，再加上氧㊁硫㊁磷等杂质含量超过实际标准，锻造期间会有很多气孔与白点出现，这些都可能导致齿轮开裂㊂（２）热处理㊂材料热处理包含预热与终热处理两种，其中预热处理下的基体组织会影响终热效果㊂热处理期间导致齿面开裂的主要因素包括碳化物级别㊁碳势分布及表面碳浓度等㊂若热处理期间表层碳浓度较高，或者出现一定网状形态，势必会引起齿面开裂的情况出现㊂（３）磨削加工㊂齿轮磨削加工期间常常产生较多热量，若这种热量不能第一时间散发，势必会在其表层产生很大的拉应力㊂其中，磨削裂纹不容易被看到，且需要特定工具才能查看到，一般情况下，裂纹形状为龟状，且深度控制在０．１５ｍｍ，站在热处理视角分析，这种裂纹主要是在下面几种环境中出现㊂１）热应力作用：磨齿期间，引起同齿面间有较大摩擦速度，故而会有较大热量在瞬间产生，且在冷却液影响下，磨削部位很快会冷却，加上收缩受阻，如此齿面上面会出现很多拉应力，这是引起磨削裂纹产生的主要原因㊂２）组织应力作用：渗碳淬火及回火期间，渗碳层高温组织为凝聚多项成分的化合物㊂磨削期间，因产生热使得残余奥氏体高温组织转变，随之发生体积效应，然后导致裂纹变向应力出现，这些都是引发磨削裂纹的主要原因㊂３）淬火回火滞后，因回火时间较短，齿轮仍有较大残余应力，此时进入到磨齿环节中，很容易受到残余及磨削应力的影响，导致齿面磨削裂纹出现㊂４）齿削期间，因冷却液没有充分冷却，进刀量很大，没有合理选择砂轮等都可能导致磨削裂纹出现㊂三㊁裂纹防止措施（一）热处理防控１．减少碳势及残余奥氏体等级㊂为了进一步改善显微组织情况，确保齿轮表层强度与应力，应结合齿轮材料方面要求，对渗碳参数进行合理控制，确保碳化物与残留奥氏体等级小于３级，碳势低于０．９㊂２．降低螺旋锥齿轮脆性㊂减少淬火温度，同时增加预热及应力退火强度，确保预备热处理工作有序开展，同时降低残余奥氏体用量，不断降低齿轮表层脆性与芯端裂纹，防止有宏观裂纹形成㊂大小螺纹及卡槽等位置也应做好防渗处理㊂３．做好回火及二次回火工作㊂在马氏体脆性降低过程中，应提升齿轮表层塑性，减少实际残余应力㊂并对齿轮进行２ｈ以上高温加热，具体而言，回火时间可控制在６５０ħ，二次回火时间可以控制在２２０ħ㊂４．设计工装夹具，合理划定齿轮热处理位置与方式㊂结合齿轮热处理期间变形问题，可以设计专门热处理加装工具，同时对齿轮热处理摆放方式与位置进行合理规划，确保齿轮热处理及冷却期间受力均匀，齿轮热变形小且均匀㊂（二）磨削防控齿轮磨削期间将产生很多热量，这一热量将导致磨削位置出现较大热变形与应力，进而使得齿轮表面出现烧伤及裂纹情况，因此有必要采取措施降低这一热量产生，或者不断提升热量散失效率，如此方能有效解决磨削裂纹问题㊂１．加强公法线余量控制㊂为了降低磨削期间出现的大量磨削热与力，磨削期间，主要分为精磨与粗磨两种工序；借助齿轮磨削余量快速识别技术，可以对粗磨公法线余量进行合理控制，解决人为预留下来的磨削余量问题㊂２．选择最佳磨削参数㊂磨削期间，合理减少磨削量，提高砂轮转速，合理选用磨削参数，能对磨削热与力大小进行合理控制，避免齿轮齿面上出现裂纹㊂磨削深度会对磨削过程产生影响，在砂轮切削深度不断增加的当下，磨粒切削深度不断增加，因而使得残余应力不断增加，粗磨期间应将磨削深度控制在０．０５ ０．１０ｍｍ，精磨期间应将深度控制在０．０２ ０．０３ｍｍ㊂磨削进给量发生变化，材料去除率也会发生相应改变，这也会对磨削残余应力大小产生影响，但因影响程度相对较小，所以，通常情况下主要选大小为７ １１ｍ／ｍｉｎ㊂与此同时，在某一范围下，当砂轮速度不断增加，齿轮表层残余应力也会逐渐增加，具体加工期间速度多为２５ ３５ｍ／ｓ㊂３．合理选用砂轮㊂磨削砂轮特性主要有磨料㊁硬度㊁粒度㊁组织㊁结合剂等，其中，磨料作为其中基础的磨削加工材料，选择原则和被加工齿轮材料性能密切相关㊂在拉高强度齿轮期间，常选用韧性程度大的磨料，例如刚玉类㊂相反，在低强度齿轮加工期间，可以使用脆性程度较大的磨料，例如碳化硅等㊂为了降低磨料受损，磨料选择期间，应全面考虑齿轮表层和磨料间是否会发生化学反应㊂磨削砂轮粒度的选用，能进一步提升磨削效率与齿轮粗糙性㊂受到齿轮自身特点的影响，加工期间常选用细粒度齿轮，但这一阶段中产生的磨削热较大；若加工余量较大，则应使用粗磨削砂轮㊂磨削硬度选择是否合理，也会对磨削效果产生较大的影响㊂砂轮硬度选择可以确保砂轮磨削期间有较好的自锐性，防止出现大面积磨损与较高磨削温度㊂随着齿轮加工硬度的不断加大，此时可以选用小硬度砂轮㊂相反，应使用大硬度砂轮㊂砂轮结合剂性能会对磨削力及砂轮回转强度产生较大㊀㊀㊀（下转第１４７页）由模拟结果可知，侧墙在开设轨排井的位置横向变形显著增大，最大值为１２５ｍｍ，最大值出现在顶板开孔处㊂侧墙在荷载准永久组合下的弯矩最大值为５０９０ｋＮ㊃ｍ，最大值出现在底板支座处㊂和未开设轨排井相比，位移增大了约７３．５倍，弯矩值增大了约４．６倍㊂结构板上开设轨排井后，结构板的刚度大幅削弱，对侧墙的支座约束作用减弱，侧墙的竖向计算跨度增大，现出类似悬臂结构的受力特点㊂３．靠结构板中部设轨排井位移及受力分析结构侧墙的横向变形和竖向弯矩如图５和图６所示㊂图５㊀靠结构板中部设轨排井时侧墙横向位移图图６㊀靠结构板中部设轨排井时侧墙横向位移图由模拟结果可知，侧墙在结构板中部开设轨排井时，轨排井位置的横向变形相对增大，最大值为６．６５ｍｍ，侧墙在荷载准永久组合下的弯矩最大值为１７８８ｋＮ㊃ｍ㊂和未开设轨排井相比，位移增大了约４倍，弯矩值增大了约１．６倍㊂在结构板中部开设轨排井后，结构板的刚度有削弱，根据计算分析，轨排井孔洞边缘到侧墙范围这部分的结构板，类似于孔洞环框作用，仍能对侧墙起到良好的支座约束作用㊂４．结论文章对结构开孔的处理措施进行了总结，并结合某两层地下车站，采用理论分析结合数值模拟的方法讨论了结构板开设大孔洞的受力特点，得出以下结论：（一）一般在地铁结构设计中，当洞口尺寸大于１０００ｍｍ时，洞边应设置暗梁或明梁进行处理㊂（二）结构板上未开设轨排井时，结构板刚度无削弱，对侧墙起到很好的支座作用，侧墙受力为典型的单向板模式㊂（三）在结构板中部开设轨排井后，结构板的刚度有削弱，轨排井孔洞边缘到侧墙范围这部分的结构板，类似于孔洞环框作用，仍能对侧墙起到良好的支座约束作用㊂但通常在地铁设计中，轨排井极少有条件在结构板中部开设㊂（四）结构板上靠侧墙位置开设轨排井后，结构板的刚度大幅削弱，对侧墙的支座约束作用减弱，侧墙的竖向计算跨度增大，现出类似悬臂结构的受力特点㊂（五）在地铁设计中轨排井通常靠侧墙开设，需采取加强措施进行处理，一种是采用排桩＋锚杆的支护形式来抵抗水土侧压力以及施工超载侧压力，另一种是采用主体结构扶壁柱形式来抵抗水土侧压力以及施工超载侧压力㊂参考文献：［１］占文峰，王怿超．建筑结构楼板开洞部位分析及加强措施［Ｊ］．江西科学，２００９，２７（２）：２３３－２３５．作者简介：徐小涛，徐州市城市轨道交通有限责任公司㊂（上接第１４５页）的影响㊂砂轮结合剂选择期间应同磨削速度㊁方法㊁齿轮质量等方面要求相结合㊂不同结合剂特点不同，选择标准应和磨削要求相近㊂砂轮组织会对磨削性能产生较大的影响㊂若砂轮组织出现疏松情况，且磨削效率很高，此时砂轮就会损耗的较快，寿命相对较短；若砂轮组织较为紧密，不能容纳切屑，则容易导致磨削热较高㊂４．提升磨削液冷却成效㊂机械零件加工及生产期间磨削液的使用，可以达到一定清洗㊁润滑等功效，与此同时，磨削液在生产期间的合理应用，还能降低局部温度，使其达到１００ １５０ħ，同时降低１０％ ３０％切削力，延缓砂轮寿命至少４倍㊂磨削液在齿轮加工质量方面产生的影响，主要包含下面两方面：化学液与供给方式㊂对于磨削液而言，其主要可以分成油基磨削液与水基磨削液㊂其中，水基磨削也具有较好的冷却效果，但常常在磨削区域内出现热胀冷缩等问题，因而常使其内应力不断增加；油基磨削液附着性较强，可以隔绝空气，避免在磨削区域出现氧化即水解等反应㊂因此齿轮磨削期间，一定要结合磨削条件与齿轮材料合理配置磨削液，通常情况下，常常将轻矿物油作为其中的首选㊂磨削液在齿轮中的应用，实际效果受到磨削液自身情况与供给方法等双面影响㊂因齿轮具有凹凸两面，磨削期间，很难将磨削液送入凹面中，因而常常出现齿面烧伤与磨削裂纹情况，因此在这一区域除了使用浇筑法以外，还会使用压力冷却㊁喷雾冷却等方法㊂此外，还应缩减磨削深度，增加磨削液流量，如此方能将更多磨削热量带走㊂四㊁结语综上所述，齿轮生产加工期间，质量问题备受关注，为了确保齿轮生产质量，有必要合理防控齿轮裂纹问题，文章通过分析齿轮裂纹产生的原因，提出了相关的防控措施，具体而言，可以从热处理与磨削加工两方面入手，及时采取防控措施，减少齿轮表层出现的裂纹问题，从而不断提升齿轮生产总质量㊂参考文献：［１］张荣，韦尧兵，剡昌锋，高刚刚，赵晓峰，苟卫东．螺旋锥齿轮磨削裂纹产生原因及预防措施综述［Ｊ］．机床与液压，２０１９，４７（５）：１５６－１６２．［２］薄文丽．齿轮磨削裂纹产生原因的排查和改进［Ｊ］．金属加工，２０１４（１７）：４６－４７＋４９．［３］宋丽玲．主动齿轮裂纹性质及原因分析［Ｊ］．价值工程，２０１３，３２（５）：１９－２０．［４］明兴祖，李飞，张然，等．螺旋锥齿轮磨削表层金相组织的试验研究［Ｊ］．中国机械工程，２０１４，２５（２）：１７４－１７９．作者简介：毛美琴，南京兴农齿轮制造有限公司㊂。
渗碳淬火齿轮磨削裂纹产生原因及预防方法
渗碳淬火齿轮磨削裂纹产生原因及预防方法摘要：针对20CrMnTi渗碳淬火齿轮在磨齿过程中容易产生磨削裂纹而报废的现象，通过对其热处理过程中的组织变化，表层应力的消除方法，机加工过程中的磨削参数选择、砂轮的选择、磨削液的选择等进行分析,提出了防止磨削裂纹产生的措施.关键字:魔削裂纹磨削热组织结构磨削条件矿山机械上使用的重载齿轮的制造关键在于如何提高其承载能力及表面耐磨性,而采用高精度、硬齿面、齿廓和齿形修形的齿轮是提高齿轮承载能力及表面耐磨性的有效措施。
磨齿是有可能使上述措施同时实现的重要工艺手段。
在磨齿轮工艺中长期存在一个严重问题-裂纹,磨削裂纹是指发生在磨削面上,深度较浅,并且深度基本一致,方向垂直于齿向,即垂直于砂轮往复运动的方向,规则排列的条状裂纹,用肉眼便可观察到。
对渗碳淬火钢齿轮磨削裂纹的产生原因及防治措施进行研究十分必要。
一、裂纹产生的原因及防止其产生的有效措施1.1 裂纹产生的原因(1)齿轮热处理的质量是造成磨裂的内在因素磨削裂纹产生的根本原因是磨削热。
齿轮在渗碳过程中,其渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。
由于各物质硬度都极高,在磨削过程中,砂轮和齿面接触的瞬间,磨削区的温度很高,可能出现局部过热倾向和发生表面回火,使金相组织发生变化。
渗碳淬火齿轮，因磨削裂纹而报废在许多工厂都有发生，有时甚至很严重。
几年来国家重点工程仪征涤纶设备制造中，有较大批量精度要求高的渗碳淬火齿轮需加工，解决磨齿裂纹成为生产关键。
为此我厂组织冷、热工艺及测试人员共同攻关，并参阅有关文献经过多次试验，对磨裂的原因有了初步理性认识并采取了相应的工艺改进措施，终于解决了。
根据俄罗斯学者试验,当砂轮速度v=18mPs,磨削深度t=0.05mm时,磨削区的温度达900～1100℃,所以渗碳淬硬的齿面在磨削时,表面一薄层内的回火马氏体组织变成了较高温度(300℃以上)回火组织。
马氏体析出碳化物,残留奥氏体进一步分解为回火马氏体或回火屈氏体,在随后的冷却过程中不再发生组织变化。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略齿轮是一种常见的机械传动元件，其结构简单，传动能力强，在机械传动中应用广泛。
但是，在使用过程中，齿轮也会出现失效问题，如齿面磨损、断齿、开裂、疲劳裂纹等，这些问题不仅会导致传动效率降低，还会造成设备损坏甚至危及人身安全。
因此，对齿轮失效问题进行分析并提出应对策略具有重要的实际意义。
一、齿轮失效原因分析1. 材料问题：齿轮制造材料不合适或合金成分不稳定，容易引发材料脆化、疲劳等问题，导致齿轮失效。
2. 制造质量问题：齿轮的制造精度、表面处理质量、热处理效果等都会影响其性能和寿命，如果制造不当，就容易导致齿面磨损、断齿等问题。
3. 配合间隙问题：齿轮传动时，配合间隙过大或过小都会影响传动效率和齿轮的寿命。
如果配合过紧，会导致齿面接触应力过大，易出现裂纹；如果配合过松，会导致齿面磨损加剧。
4. 传动负荷问题：齿轮传动时，受到外界负荷的影响，导致齿面接触应力增加，容易出现疲劳裂纹，甚至导致齿面剥落。
5. 使用环境问题：齿轮的使用环境对其寿命也会产生很大影响。
如果环境温度过高或过低、湿度过大或过小等因素都会使齿轮材料变质、疲劳寿命下降。
二、齿轮失效应对策略1. 选择合适的材料：选用合适的材料制造齿轮，根据应用环境和外界负荷情况，选择合适的材料和合金成分，提高齿轮的强度和耐磨性。
2. 提高制造质量：在制造过程中，严格控制制造工艺，提高齿轮的精度和表面质量，在热处理时保持温度和时间的精准控制，确保齿轮的质量达到要求。
3. 确定合适的配合间隙：根据传动负荷和工作条件等因素，确立合适的配合间隙，控制其在允许的范围内，避免齿面接触应力过大或过小。
4. 降低传动负荷：通过设计齿轮的结构和传动比等方式，降低齿轮的传动负荷，减少外界负荷对齿轮的影响，提高其寿命。
5. 确保适宜使用环境：对于应用于不同环境场合的齿轮，应根据其要求合适的加入防锈油及润滑油等，降低摩擦和磨损，延长其使用寿命。
综上所述，齿轮作为机械传动的重要元件，其性能和寿命对设备的运行和工业生产起着至关重要的作用。
齿轮轴开裂原因分析
特别策划 | Special Plan齿轮传动齿轮轴开裂原因分析□洛阳轴研科技股份有限公司□河南省高性能轴承技术重点实验室/王姗姗郭浩马爽齿轮轴在成品放置期间发生纵向开裂，本文通过对开裂齿轮轴的材料化学成分、力学性能、金相组织、宏观及微观断口形貌的检验，对其开裂原因进行了分析。
结果表明：齿轮轴开裂是热处理应力导致的氢致延迟裂纹。
某公司生产的汽车转向器齿轮轴，材料为20CrMnTi。
该批产品在成品检验时发现多件存在裂纹，导致产品无法按时交付。
为了查找齿轮轴产生裂纹的原因，本文采用金相分析、宏观观察及微观分析等方法，对其中一件产品开裂原因进行了分析。
理化检验1.化学成分检验开裂齿轮轴的化学成分在光谱仪上进行检测，结果见表1。
由表1可知，其化学元素成分均符合GB/T3077－1999标准对20CrMnTi钢成分的技术要求。
2.硬度检验及渗碳层深度测试齿轮轴的轴面和心部硬度分别在HR－150A硬度计上对进行测定，负荷为150kg。
齿的表面硬度在维氏硬度计（载荷为10kg）上测量，检验结果见表2。
由表2可知，硬度值均符合相关技术条件要求。
齿部渗碳层深度在显微维氏硬度计上测量，载荷为1kg，测量渗碳层深度为1.43mm，符合相关技术条件要求（图样要求1.0～1.5mm）。
3.金相检验将齿轮轴切割试样磨制抛光后，放置在金相显微镜下观察，发现裂纹深度为14.1mm，裂纹周围未发现大颗粒夹杂物及脱碳，表面组织为马氏体+残余奥氏体+碳化物，如图1所示。
图1 表层组织4.断口分析（1）宏观检验。
该齿轮轴裂纹沿纵向分布，横向已扩展至轴的中心。
裂纹整体平直，呈张开型，整体宏观形貌如图2所示。
打开断口观察，发现裂纹起源于距齿表面约2mm处，如图3所示。
表1 齿轮轴的化学成分（质量分数）（%）元素C Si Mn Cr Ti P S Cu Ni Mo 实测值0.2110.278 1.06 1.210.05310.01530.00880.02000.03280.0021标准值0.17～0.230.17～0.370.80～1.101.00～1.300.04～0.10≤0.035≤0.035≤0.30≤0.30≤0.152017年第 10 期Special Plan | 特别策划齿轮传动（2）微观观察。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略在机械传动系统中，齿轮是一种常见的传动元件。
由于长时间使用、设计不合理、制造工艺不良等因素，齿轮可能会出现失效问题。
本文将从失效问题的分类和原因分析两个方面，探讨机械传动齿轮失效的问题，并提出相应的应对策略。
一、失效问题的分类齿轮失效问题主要可以分为以下几类：胶合失效、齿面磨损、断裂、胶合损伤以及齿轮表面损伤。
1. 胶合失效胶合失效是指齿轮齿面由于工作负荷过大或工况恶劣导致胶合层的破裂和脱落。
胶合层起到承受工作负荷的作用，一旦胶合层失效，会导致齿轮无法正常传动。
胶合失效的主要原因是齿轮的工作负荷超过了设计要求或使用条件恶劣。
2. 齿面磨损齿面磨损是指齿轮齿面上的磨损现象，常见的磨损形式有磨损、剥落、腐蚀等。
齿面磨损的主要原因是齿轮的工作负荷过大、摩擦副材料不良、润滑条件差等。
3. 断裂断裂是指齿轮在工作过程中突然发生不可修复的破裂。
断裂一般表现为齿轮轴的断裂、齿面断裂、胶合层断裂等。
断裂的主要原因是齿轮的疲劳寿命到达或受到冲击载荷。
4. 胶合损伤胶合损伤是指在齿轮的齿面和胶合层之间产生的损伤现象，主要表现为胶合层剥离、胶合层疲劳裂纹等。
胶合损伤的主要原因是胶合层制造工艺不良、粘结剂质量差等。
5. 齿轮表面损伤齿轮表面损伤是指齿轮表面因工作负荷过大或工况恶劣导致的表面破损现象，主要表现为磨损、剥落、腐蚀等。
齿轮表面损伤的主要原因是工作负荷超过设计要求、使用条件恶劣等。
二、原因分析与应对策略机械传动齿轮失效的原因复杂多样，需要通过分析具体情况来制定相应的应对策略。
以下是常见问题的原因分析和相应的应对策略：1. 胶合失效原因分析：胶合失效主要是由于齿轮的工作负荷过大或工况恶劣所致。
应对策略：调整工作负荷，确保其在设计要求范围内；改善工况条件，避免高温、高湿等恶劣环境。
2. 齿面磨损原因分析：齿面磨损主要是由于齿轮的工作负荷过大、摩擦副材料不良、润滑条件差等引起的。
应对策略：优化齿轮轴承设计，减小工作负荷；选择合适的摩擦副材料，并改善润滑条件。
传动齿轮磨削裂纹原因分析
2012年1月内蒙古科技与经济Januar y 2012 第2期总第252期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .2T o tal N o .252传动齿轮磨削裂纹原因分析X蔡 红(内蒙古第一机械集团有限公司,内蒙古包头 014030) 摘 要:本文对车辆传动齿轮开裂件进行宏观分析、硬度检测、化学成分分析、显微组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其裂纹形成原因提出分析意见及改进措施。
解剖分析结果表明,零件在磨削过程中受到了过大的磨削力作用和磨削热作用,使表层发生塑性变形及相变,造成拉应力状态,导致裂纹源产生,形成表面磨削裂纹。
关键词:齿轮;磨削;裂纹 中图分类号:T G 580.6 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)02—0140—03 齿轮是车辆传动操纵系统的关键零部件,主要承受接触应力、摩擦力、冲击应力等,用低碳合金结构钢制造,主要工艺流程为:原材料→渗碳淬火回火→磨外圆、端面→装配→使用。
生产中准备装配时发现两件齿轮在右端面(靠近长轴的齿轮端面)上有细小裂纹,造成零件失效报废,影响生产和质量。
为查明裂纹产生原因,笔者选取其中较典型的一件开裂件解剖分析,对其进行宏观观察、化学成分分析、硬度检测分析、金相组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其开裂原因提出分析意见及改进措施。
1 实验结果1.1 宏观分析开裂件宏观形貌及裂纹位置见图1所示,该零件所发现裂纹非常细小,肉眼不易分辨,在HiroxKH -3000三维视频显微系统(美国)下观察,这些细小条状裂纹均在齿轮右端面(齿轮长轴一侧)上,裂纹宏观形貌见图2,径向分布,排列较有规则,呈细小、聚集、断续串接特征,垂直于磨削方向,裂纹长度约1mm ～7m m ,多达上百条,部分裂纹已呈网状分布。
图1 开裂齿轮宏观形貌及裂纹位置・140・X收稿日期:2011-11-25作者简介:蔡红(1968—),女,内蒙古一机集团车辆工程研究院理化室工作,高级工程师,从事金相分析、失效分析及热处理工作二十余年,本项目来源于生产实际。
磨削裂纹的产生
磨削裂纹的产生：磨削时，当工件磨削表面的热应力大于工件材料的强度时，就会产生龟裂，即磨削裂纹。
它在工件表面成不规则的网状，其深度约为0.5mm。
产生裂纹的主要原因时受热而产生的热应力，部分也由于磨削热度使磨削表面产生残余应力而致裂。
它与工件材料性质（如化学成分，脆性，热处理组织）等有关。
一般来说，工件材料含碳量越高，脆性越大，就容易产生磨削裂纹。
简单介绍在生产中消除齿轮轴端面磨削炸纹的方法：1、调砂轮头架半度，使砂轮侧面与工件表面有半度夹角，利于散热。
2、把砂轮侧面修成凹形，使砂轮外圆最宽，减小接触面，也利于散热。
3、减小磨削断面的磨量，缩短加工时间。
4、操作时，手腕用力要柔，使砂轮缓慢接触工件表面，减小瞬间产生的较大磨削热。
5、合理选用冷却液，并充分浇注到磨削面上。
6、磨削完成时，注意光刀，这样即保尺寸，又不易出裂纹。
也应注意，天气冷暖，温度高低，热胀冷缩对裂纹产生也有着重大影响。
磨床安全操作规程：1、工作时要穿工作服，女工要戴安全帽，不能戴手套，夏天不得穿凉鞋进入车间。
2、应根据工件材料，硬度及磨削要求，合理选择砂轮。
一般60粒度。
新砂轮要用木锤轻敲检查有否裂纹，有裂纹的砂轮严禁使用。
3、安装砂轮时，在砂轮与法兰盘之间要垫衬纸，砂轮安装后要做两次静平衡。
（可说原因）4、砂轮最高工作速度应符合所用机床的使用要求。
高速磨床特别要注意校核，以防发生砂轮破裂事故。
5、开机前应检查磨床的机械、液压和电气等传动系统是否正常。
砂轮、卡盘、挡铁、砂轮罩壳等是否坚固，防护装置是否齐全。
启动砂轮时，人不应正对砂轮站立。
6、砂轮应经过2~5分钟空运装试验，确定正常时才能使用。
7、干磨的磨床在修整砂轮时要带口罩并开启吸尘器。
8、修整砂轮时，金刚笔轴线向下倾斜5°~10°，也就是笔尖要低于砂轮中心1~2mm。
以防金刚石振动面扎入砂轮。
9、不得在加工中测量。
测量工件尺寸时，要将砂轮退离工件。
10、磨削带有花键‘键槽等间断工件时，背吃刀量不得过大。
齿轮加工工艺过程中常见问题及对策探析
齿轮加工工艺过程中常见问题及对策探析一、导言在机械加工行业中，齿轮是一种常见的零部件，其作用非常重要。
然而，在齿轮加工过程中，常常会遇到一些问题，比如磨损、变形、噪音等，这些问题给产品质量和生产效率带来了很大影响。
深入探讨齿轮加工工艺中的常见问题及对策对于提高齿轮加工质量有着非常重要的意义。
二、常见问题及对策1. 齿面磨削不均匀在齿轮加工过程中，齿面磨削不均匀是一个非常常见的问题。
这会导致齿轮表面粗糙，从而影响齿轮的耐磨性和传动效率。
对于这个问题，我们可以采取以下对策：- 优化磨削工艺参数，保证磨削过程中磨料与工件之间的良好接触。
- 采用高精度磨削设备和磨料，确保齿轮齿面的均匀磨削。
2. 齿轮变形齿轮在加工过程中常常会发生变形，这会导致齿轮的几何形状变化，直接影响齿轮的工作性能。
为了解决这个问题，可以采取以下对策：- 优化齿轮的热处理工艺，控制热处理过程中的变形。
- 在加工过程中采取合适的工艺措施，如预热、冷却等，减少齿轮的变形。
3. 齿轮噪音在使用过程中，齿轮常常会出现噪音问题，这会给使用者带来不便。
为了解决齿轮的噪音问题，可以采取以下对策：- 采用合理的润滑和减振措施，减少齿轮传动过程中的噪音。
- 优化齿轮的设计和加工工艺，减少齿轮的摩擦和振动。
三、总结和回顾通过本文的探讨，我们对齿轮加工工艺中常见问题及对策有了全面的了解。
在实际生产中，我们应该认真分析齿轮加工中的问题，并采取有效的对策，以提高产品质量和生产效率。
四、个人观点和理解在齿轮加工过程中，常见问题的解决不仅需要技术经验，更需要对问题的深入理解和全面分析。
只有这样，我们才能找到最适合的解决方案，提高齿轮加工质量，满足不同应用场景的需求。
通过更深入地了解齿轮加工工艺中的常见问题及对策，我们可以更好地提高产品质量和生产效率，满足客户的需求，为行业发展做出更大的贡献。
以上就是本文对于齿轮加工工艺过程中常见问题及对策的探究，希望能够对您有所帮助。
产生齿轮磨削裂纹的影响因素及措施
产生齿轮磨削裂纹的影响因素及措施摘要：采掘设备中所用齿轮为重载齿轮，为了提高齿轮承载力和耐磨性，通常轮齿采取渗碳淬火的热处理方式，再经过成型磨齿加工而成。
长期以来，在齿轮加工中存在一个突出的问题——磨削裂纹。
本文对产生齿轮磨削裂纹的影响因素及措施进行分析。
关键词：齿轮磨削；裂纹；影响因素；措施1齿轮磨削裂纹的形态特征磨削裂纹特有的征状是裂纹与磨削道痕相垂直，一般情况下磨削裂纹细、密、浅。
但在某些情况下（如深层渗碳的齿轮），在成型磨齿机上磨齿时，其磨削裂纹有会呈现出粗、深、长的特点，出现的磨削裂纹可能与磨削道痕平行分布。
在产生磨削裂纹的齿面必定伴随磨削烧伤，对产生磨削裂纹的齿面经4％硝酸酒精浸蚀后，由于回火烧伤而呈深黑色，此处硬度明显降低。
更严重的经浸蚀后在齿面黑色区域中间有白色区域，白色区域为磨削过程中产生再硬化（二次硬化），此处硬度很高。
2磨削裂纹的形成对于渗碳淬火硬齿面齿轮，产生磨削裂纹的主要原因是热应力和组织应力在齿面表层上瞬时剧烈变化，造成表面组织内应力不平衡。
（1）磨齿裂纹形成的内因是齿轮的渗碳淬火质量。
齿轮在渗碳淬火过程中，在渗碳层中易形成网状和过多游离碳化物。
这些物质硬度极高，磨削过程中磨削区的温度剧增，容易出现局部过热导致表面回火，使齿轮内部金相组织发生变化。
（2）磨齿裂纹形成的外因成型磨齿产生的热应力。
磨削过程会产生的大量热量，部分被冷却液带走，部分被传入齿轮齿面的浅表层内，并使浅表层温度快速升高。
超过原始回火温度，即会导致回火烧伤。
在磨削工况发生较严重异常时（比如变形较大或磨削进给量大等），齿面温度甚至达到相变温度，经冷却液冷激而导致二次淬火，形成严重的淬火烧伤，严重时会形成磨削裂纹。
3产生齿轮磨削裂纹的影响因素3.1首次磨齿切削量成型磨齿一般采用双面磨削，加工前由于留有磨量且热处理过程会有变形，由于机床对中时所测磨削余量不准确，造成首次切削量比较大，导致磨齿过程齿面热急增，引起齿面表层回火或二次淬火。
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2012年1月
内蒙古科技与经济
Januar y 2012 第2期总第252期
Inner M o ngo lia Science T echnolo gy &Economy N o .2T o tal N o .252
传动齿轮磨削裂纹原因分析
X
蔡 红
(内蒙古第一机械集团有限公司,内蒙古包头 014030)
摘 要:本文对车辆传动齿轮开裂件进行宏观分析、硬度检测、化学成分分析、显微组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其裂纹形成原因提出分析意见及改进措施。
解剖分析结果表明,零件在磨削过程中受到了过大的磨削力作用和磨削热作用,使表层发生塑性变形及相变,造成拉应力状态,导致裂纹源产生,形成表面磨削裂纹。
关键词:齿轮;磨削;裂纹
中图分类号:T G 580.6 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)02—0140—03 齿轮是车辆传动操纵系统的关键零部件,主要承受接触应力、摩擦力、冲击应力等,用低碳合金结构钢制造,主要工艺流程为:原材料→渗碳淬火回火→磨外圆、端面→装配→使用。
生产中准备装配时发现两件齿轮在右端面(靠近长轴的齿轮端面)上有细小裂纹,造成零件失效报废,影响生产和质量。
为查明裂纹产生原因,笔者选取其中较典型的一件开裂件解剖分析,对其进行宏观观察、化学成分分析、硬度检测分析、金相组织及裂纹分析,探讨裂纹形成机理,就其开裂原因提出分析意见及改进措施。
1 实验结果1.1 宏观分析
开裂件宏观形貌及裂纹位置见图1所示,该零件所发现裂纹非常细小,肉眼不易分辨,在Hirox
KH -3000三维视频显微系统(美国)下观察,这些细小条状裂纹均在齿轮右端面(齿轮长轴一侧)上,裂纹宏观形貌见图2,径向分布,排列较有规则,呈细小、聚集、断续串接特征,垂直于磨削方向,裂纹长度约1mm ～7m m ,多达上百条,部分裂纹已呈网状分
布。
图1
开裂齿轮宏观形貌及裂纹位置
・
140・X
收稿日期:2011-11-25
作者简介:蔡红(1968—),女,内蒙古一机集团车辆工程研究院理化室工作,高级工程师,从事金相分析、失效分析及热
处理工作二十余年,本项目来源于生产实际。
蔚红・传动齿轮磨削裂纹原因分析2012年第2期1.2 化学成分分析
在开裂件基体取样进行化学成分分析,分析结
果符合图纸技术要求。
1.3 显微组织及裂纹分析
1.3.1 垂直于裂纹取金相样,在Olym pus GX51倒
置式金相显微镜(日本)下观察。
裂纹浅而细小,相互
平行,排列规则,尾部尖细且沿晶扩展,扩展方向垂
直于齿轮端面即磨削平面,为等深裂纹,深度在
0.45mm～0.60m m范围,裂纹中间宽两头细,有的
裂纹与磨削表面不相通,有的裂纹与基体中的非金
属夹杂物连通,见图3、图4。
基体(远离裂纹)非金属
夹杂物按照GB/T10561-2009标准评为A1.0级、
B0.5级。
经4%HNO3酒精溶液浸蚀后观察,可见该齿轮
经过表面渗碳处理及淬火回火热处理,右端面渗层
组织为高碳回火马氏体加碳化物加少量残余奥氏
体,渗层磨削表面组织有明显转变,见图5,深度在
0.40mm左右,图5中最表面组织为细小二次淬火
马氏体,深度在0～0.024m m,随后为被热影响的过渡层,见图6;裂纹两侧及尾部无氧化脱碳现象;心部组织为低碳板条回火马氏体。
1.3.2 将齿轮轮齿横向解剖,在Olym pus GX51倒置式金相显微镜下观察试样横截面。
轮齿无裂纹及其他异常;经4%HNO3酒精溶液浸蚀后观察,可见该轮齿经过表面渗碳处理及淬火回火热处理,节圆及齿顶渗碳层处碳化物、马氏体及残余奥氏体分别评为2级、1级,见图7,符合WJ730-82标准要求,心部组织为低碳板条回火马氏体,见图8。
从零件材质来看,零件渗层和基体金相组织、非金属夹杂物均符合图纸技术要求。
1.4 硬度及层深检测分析(吴忠洛氏硬度计及日本FM700
显微硬度计)
¹基体硬度为41.5HRC,符合工艺要求;º齿轮右端面表面硬度为58.5HRC,符合图纸技术要求;»用硬度法检测齿轮右端面有效硬化层深,结果为CHD550HV0.1=0.63mm,检测轮齿节圆处有效硬化层深,结果为CHD550HV0.1=0.67m m,符合图纸技术要求;¼分别从齿轮右端面及轮齿节圆处向心部检测显微硬度,硬度梯度曲线见图9、图10,数据见表1、表2,可以看出,右端面渗层表面0.20m m 内有明显的硬度降低。
表1 右端面渗层显微硬度
距表面距离(mm)0.030.100.200.300.400.500.600.700.800.90 1.00硬度(H V)517512573579586574555539502465452距表面距离(mm) 1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.00硬度(H V)439416409405402402391398398391
图9 右端面渗层硬度梯度曲线
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141
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总第252期 内蒙古科技与经济
表2
轮齿节圆处渗层显微硬度
距表面距离mm )0.030.100.200.300.400.500.600.700.800.90 1.00硬度(HV)646
660
661653625592580539
512
474465
距表面距离(mm )
1.10 1.20 1.30 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90
2.00硬度(HV)
452
444
431
424
428
425
424
425
415
416
图10 轮齿节圆处渗层硬度梯度曲线
2 分析与讨论
磨削裂纹属第一类热处理缺陷,它产生于热处理之后的磨削加工工序。
淬硬的工具钢零件,或经渗碳、碳氮共渗并进行淬火的零件,在随后的磨削加工时有时会出现大量的磨削裂纹[1]。
笔者所述零件用钢为渗碳钢20Cr2Ni4A ,即出现了类似裂纹。
一般认为,零件在磨削加工过程中,当形成的残余拉应力超过自身材料的强度极限时,零件表面就会出现裂纹。
因此,零件表面的应力状态是磨削裂纹形成的关键。
首先,对渗碳钢来说,要求表层硬度高、强度高、耐磨性好,心部应有良好的韧性。
只有通过渗碳得到表面和心部成分的差异,进行恰当的热处理,才能强化表层,提高耐磨性,并获得具有良好韧性和一定强度的心部组织[2]。
但零件表面渗碳会引起零件应力状态的变化。
渗碳淬火后零件心部受压缩应力,渗碳层受拉伸应力,这种拉应力状态是渗碳层产生裂纹的促进因素。
其次,磨削加工也会改变零件表面应力状态。
磨削表面的残余应力是由于磨削过程金属容积发生变化等因素造成的。
其中磨削温度的不均匀将形成热应力,一般为拉应力;由于金属组织的变化将产生相变应力,可能为拉应力或压应力;由于磨削过程塑性变形的不均匀形成塑变应力,一般为压应力。
磨削表
面的残余应力应是以上三者的复合[3]。
一般零件在粗磨或违章条件下,表层0.25mm 内会发生硬度改变,0.15mm 内会看到金相变化,而零件在精磨或低
应力状态下,只会在表层0.04mm 和0.013mm 内看到硬度改变和金相变化[1]。
本文所述齿轮右端面在渗碳淬火时整个渗层都得到高碳回火马氏体组织加少量残余奥氏体,但在随后的周向磨削加工过程中,表面0～0.024mm 内生成了细小二次淬火马氏体说明,磨削产生的磨削热使零件表面温度达到钢的AC3点以上,而表面0.40mm 内发生了马氏体分解、残余奥氏体向马氏体转变等相变,则说明该处温度达到了150℃～200℃,这些相变使表面体积缩小,而靠近中心的马氏体不受热,体积不变化,这种内外体积差和温差使表层承受拉应力;另外,比较齿轮右端面至心部的硬度梯度曲线和轮齿节圆至心部的硬度梯度曲线可以看出,齿轮右端面表层约0.70mm 内硬度降低,0.20mm 内尤为明显,这是由于渗层表面二次淬火带来金相组织转变,说明零件右端面在磨削过程中有过大的进刀量并瞬间产生大量的磨削热量,使表层发生塑性变形,热应力和组织应力综合造成拉应力状态,它们是裂纹产生的主要原因。
综上分析认为,磨削时较大的磨削应力和磨削热作用使齿轮表面发生了金相组织变化和硬度变化,同时也改变了残余应力状态,当产生的拉伸残余应力超过自身的抗拉强度时,在零件次表层即拉应力最大处萌生裂纹源,并在应力状态进一步改变的过程中扩展形成裂纹,为磨削裂纹。
3 结论
笔者所解剖齿轮基体化学成分、层深、硬度、金相组织、非金属夹杂物等符合图纸技术要求。
齿轮表面裂纹为磨削裂纹,其主要形成原因为过大的磨削应力和磨削热作用。
4 改进措施及建议
严格执行磨削工艺,防止砂轮过细或过钝,通过加大磨削冷却液容量和减少磨削进给量,降低磨削温度,避免相变发生。
改进磨削工艺,采取低应力、小磨削量工艺参数,防止磨削裂纹。
[参考文献]
[1] 王广生,等.金属热处理缺陷分析及案例[M ].
北京:机械工业出版社,1997.
[2] 齐宝森.化学热处理技术[M ].北京:化学工
业出版社,2006.
[3] 王国凡.材料成形与失效[M ].北京:化学工
业出版社,2002.
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