二级齿轮轴齿面裂纹原因分析报告

故障维修减速机齿轮断裂原因分析范明孝（本钢招标有限公司，辽宁 本溪 117000）摘 要：近年来，经济快速发展，科学技术不断进步，针对减速机齿轮发生断裂现象，采用化学成分分析、断口分析、金相检验和力学性能测试对其原因进行了分析。

结果表明，裂纹起源于键槽棱边应力集中处，向内疲劳扩展至断裂；棱边形状尖锐，弯曲应力集中较为严重，齿轮轴旋转时出现一定的弯矩载荷，棱边即能萌生裂纹源，引发疲劳断裂。

分析结果为避免同类轴再次发生断裂提供了参考。

关键词：减速机；齿轮断裂；原因引言在机械设备运转的过程中，齿轮往往起着不可替代的重要作用，齿轮一旦失效会造成重大设备事故与人员伤害。

齿轮失效最常见的一种形式是轮齿折断，齿轮的齿部发生断裂是整个机械工程领域中最为严重的一种，主要包括随机折断、过载折断和疲劳折断，为了避免发生轮齿折断就要求轮齿有一定的强度，而齿轮强度与热处理工艺、制造工艺和微观组织等密切相关，齿轮常用的热处理工艺是渗碳淬火，热处理工艺不当会造成硬化层深度不合格和表面硬度不符合要求等，从而导致齿轮断裂失效。

某钢厂在使用减速机的过程中某一齿轮突然发生失效，且轮齿多处发生断裂。

为了排除使用不当所造成的断裂，找到齿轮失效的真正原因，有必要进行检验分析，从而提高设备运转效率。

1.减速机齿轮理化检验结合上述工况概述，对该设备出现减速机齿轮轴损坏后的轴部理化性质进行检验，相关内容表述如下。

①宏观检验，宏观上来看，减速机齿轮轴没有受到明显的外部损伤影响，其中主轴上不存在外伤且形状完好，轴上的齿轮出现明显的裂痕。

对细节进行观察后发现，断裂的齿轮轮面有较大的拓展放射区域，其中出现裂痕的区域与拓展的方向基本一致，在端口处进行分析，发现明显的直接拓展断裂的痕迹。

在未发生断裂的齿轮上可以看到挤压类型的损伤，其挤压破碎的形貌比较一致，可以表明该齿轮在工作过程中持续受到较大的外力影响与作用，最终导致出现了损坏。

②微观检验，为了微观分析，首先对齿轮上组织进行取样，随后将其进行简单的样品制作后置于电子显微镜下观察金相结构情况。

起重机减速机齿轮轴断裂原因分析及改进措施探讨摘要：起重机在钢铁等冶炼行业中有着十分重要的应用，而减速机作为起重机中非常关键的设备，对整个起重机的使用性能有直接的影响。

起重机的主起升减速机在实际使用的过程中，会出现减速机齿轮轴断裂的情况，从而导致起重机的主钩会出现溜钩的事故，严重威胁现场作业安全。

针对这种情况，本文对起重机减速机齿轮轴的材质、力学性能以及制造安装精度等多个方面多齿轮轴断裂的原因进行分析，明确具体原因，在此基础上提出改进措施，避免起重机减速机齿轮轴出现断裂的情况，从而保证作业现场的安全。

关键词：起重机减速机；齿轮轴断裂；原因；改进措施0引言在起重机中，减速机是传递扭矩非常重要的部件，其各级齿轮轴在实际工作的过程中，会受到起重机制动时产生的冲击载荷作用以及正常运行时的扭转力作用。

在这两种力的作用下，会对减速机运行的性能产生影响，而为了保证起重机能够安全稳定的运行，必须确保各个零部件的可靠性。

本文以某型起重机为例，其主升减速机在运行过程中出现高速齿轮轴断裂的情况，导致起重机的主钩出现溜钩事故。

该型起重机的额定载重为90t，跨距为22m，主减速机齿轮传动比为50，输入轴的最小直径为70mm，齿轮轴使用的材料为42CrMo。

为了避免起重机在后续使用的过程中出现重大的安全事故，本文以此为分析案例，对起重机中减速机高速齿轮轴断裂的原因从多个角度进行分析，明确具体的原因，制定相应的改进措施，从而保证起重机的使用安全。

1断裂情况减速机齿轮轴断裂的具体情况如图1所示，根据实际情况，发现断裂的位置是在轴径70mm与轴径85mm之间的台阶处，通过观察发现齿轮轴此处的台阶没有明显的圆角，并且加工质量较为粗糙。

在高速轴油封的位置发现多条因摩擦而产生的光带。

整个端面呈暗灰色并且垂直于主轴线。

在断面的起始区域存在较多的小台阶，台阶处没有较为明显的圆角，在接近表面的部位存在摩擦挤压过的痕迹，并且有多个裂源，导致出现多源疲劳特征。

减速箱大齿轮裂纹产生原因分析以及控制摘要：湘钢轧机减速箱大齿轮，在使用过程中总是出现裂纹。

本文对这一现象产生的原因进行了分析，并切合实际提出了改进的方法。

关键词：裂纹面接触疲劳强度弯曲疲劳强度偏载1 绪论近年来，湘钢高线粗轧机组三大减速机的齿轮经常发生裂齿、断齿的设备事故。

该公司特委托我们为他生产同类齿轮，原材料采用40cr钢，但是在投入使用后还是经常发生断裂。

裂纹从齿面开始，延伸到端面，长度达5厘米。

从理论上讲，齿轮的更换周期在5年以上。

而我们生产的该齿轮产品二年左右就需更换，甚至更短，为什么呢？2 对大齿轮面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行校核2.1 粗轧减速机传动原理图2.2 减速机各输出轴上工作扭矩的确定计算时可从两个方面入手：一是从电机的额定功率入手，然后再将工作转矩折算到其输出轴上去；二是可从图1中5#-7#轴的实测轧制力入手推算出工作转矩，然后再折算到输出轴上。

电机额定功率折算到接减速机2的输出轴的工作转矩：计算参数：电机功率：2000kw电机转速：517转/分主减速机输入轴至输出轴速比：i12=3.73总效率：η=0.995×2×0.98=0.97两对滚动轴承效率：0.995×2一对齿轮啮合效率：0.98查《机械设计手册》表1-4：t=9550（p/n）iη=9550××3.73×0.97=136393.9nm从上述方法折算主减速机接减速机2的分配输出轴的工作转矩的结果来看，说明目前粗轧机组所用的功率还没有达到电机的额定功率，事实也如此，目前电机功率大约为1800kw。

在校核时，还是按电机额定功率折算的结果来计算。

2.3 接触疲劳强度校核①析圆上的圆周力ft=2000·t/d2=173784n（t的结果见前）。

②工作状况系数ka=1.75（查《机械设计手册》表8-119确定）。

③动载系数kv按v·z2/100=8.4，εβ=6.29，7级精度，查图8-33得kv=1.38。

a.齿面有麻点的中间齿轮轴b.齿面麻点形态图1 中间齿轮轴与齿面麻点分布形态图2 齿表面磨削后的粗糙度形态和麻点所处部位1.2 硬度测定1/2齿高距齿表面0.1mm处硬度为677HV0.2（相当于59.0HRC），心部硬度为41.5~42.0HRC（齿根圆与轮齿中心线相交处）。

1.3 磨削烧伤检查将齿面清洗和轻微打磨后进行磨削烧伤检查，结果齿面有条状的轻微烧伤（一般是允许存在的）。

在体视显微镜下可看到，剥落麻坑正处于轻微磨削烧伤的条带内（见3）。

麻坑大小不一，但均较浅，麻坑局部有相连外，一般均独立存在（见图4、5）。

1.4 化学成分分析结果如表1所示，符合相关技术要求。

2020年9月（下）/ 总第269期表1 化学成分表元素（%）失效件与标准C Si Mn P S Cr Ni Mo 中间齿轮轴0.190.230.730.0100.004 1.69 1.410.2818CrNiMo7-6钢0.15~0.210.17~0.350.50~0.90≤0.020≤0.0151.50~1.801.40~1.700.25~0.351.5 齿面渗碳淬火硬化层深度测定从有麻坑剥落的齿部取样检查，结果有剥落麻坑的齿面渗碳淬火硬化层深度为CHD550HV0.2=1.15mm，无剥落麻坑的齿面渗碳淬火硬化层深度为CHD550HV0.2= 1.17mm。

从齿部取样磨制抛光后，按GB/T 10561-2005标准检查和A法评定，结果A类夹杂物为0.5级、B类和D类夹杂物均为1级、DS类夹杂物为1.5级。

1.6 显微组织检查（1）直接在齿面轻微抛光浅浸蚀后观察，齿面有呈条带状分布的不规则剥落坑，有的剥落坑的尾端和其周围出现微裂纹形态，如图6所示。

（2）垂直于齿面和剥落坑剖开磨制抛光浸蚀后观察，在剥落坑的周围未见有明显的组织变化，剥落坑深度也较浅，仅为0.01~0.015mm（齿表面在做磨削烧伤检查时经细砂纸轻微打磨，实际剥落坑要比测量的略深一些），如图7~10所示。

某齿轮减速箱主轴断裂原因分析王杜娟发布时间：2023-06-16T02:50:12.177Z 来源：《工程管理前沿》2023年7期作者：王杜娟[导读] 某装置减速箱主轴断裂。

我院进行了宏观检验、合金元素检测、硬度检测、渗透检测、金相检验、运行工况分析。

根据分析可知该轴断口为明显疲劳断裂特征，轴表面存在同时有大量凹坑和磨损痕迹，分析运行期间同步齿轮处的轴表面已发生明显磨损。

磨损容易造成轴表面出现局部剥离，产生凹坑，凹坑部位在长期交变载荷的作用下容易形成裂纹源，进而发生扩展出现断裂。

中国石化股份有限公司天津分公司装备研究院天津大港 300271摘要：某装置减速箱主轴断裂。

我院进行了宏观检验、合金元素检测、硬度检测、渗透检测、金相检验、运行工况分析。

根据分析可知该轴断口为明显疲劳断裂特征，轴表面存在同时有大量凹坑和磨损痕迹，分析运行期间同步齿轮处的轴表面已发生明显磨损。

磨损容易造成轴表面出现局部剥离，产生凹坑，凹坑部位在长期交变载荷的作用下容易形成裂纹源，进而发生扩展出现断裂。

关键词：减速箱；轴；断裂；疲劳；磨损0引言某装置当班人员中午12：18发现现场有异响，发现减速箱从动输出轴靠近螺杆处有白烟冒出，初步判断径向轴承磨损，立即停机检查。

查看停车前主机电流和轴承温度趋势，发现停机前有电流跳变，从正常运行130A左右，在12：05：28跳至174A左右，迅速回落至136A 左右一直稳定，直至12：30左右手动停机。

停车后拆顶部观察孔，观察轴承和齿轮状况，发现主动输出轴同步齿轮与轴承箱侧板发生磨损，主动输出轴轴头部位有整体向螺杆方向位移。

减速箱解体后发现主动和从动输出轴螺杆侧径向轴承有轴向位移，螺杆侧径向轴承保持架有变形、断裂，齿轮确实发生磨损，此时轴还是整体轴，初步判断轴断裂部位在在同步齿内部，详见图1。

把同步齿轮从轴上拆下，发现轴在同步齿内部近电机侧部位发生断裂，且断裂部位有破断的碎块存在。

取样过程中发现轴其他部位也存在裂纹，详见图2。

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。

硬齿面齿轮、齿轴磨削烧伤裂纹产生的原因及解决方法作者：于永江来源：《中国新技术新产品》2016年第06期摘要：硬齿面减速机传动因其传动的扭矩大、精度高、运转平稳、噪声低、硬度高（一般HRC56～63）＼使用寿命长等优点而被广泛的应用在矿山、港口、化工机械、钢厂轧机和水泥机械行业上，尽管硬齿面减速机较软齿面减速机有许多优点，但也有缺陷，那就是存在易产生磨削烧伤和裂纹，烧伤和裂纹导致齿轮过早的磨损及失效，必须重视并想办法予以解决。

关键词：烧伤裂纹产生的原因；磨削烧伤和裂纹的危害；解决磨削烧伤和裂纹的方法中图分类号：TH132 文献标识码：A一、烧伤裂纹产生的原因1 残余奥氏体的影响残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力较高（一般磨削区温度在正常条件下为400℃～500℃，但在不正常的磨削条件下可达近1000℃或更高）促使残余奥氏体继续产生马氏体使组织应力不平衡，从而产生磨削裂纹，残余奥氏体量应控制在30%以下。

2 渗碳层浓度渗碳层浓度过高时，在渗碳层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化合物，由于这种物质硬度极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向易发生表面烧伤，碳浓度应控制在0.75%～ 0.95%，碳浓度过高易产生磨削烧伤和裂纹。

3 碳化物分布和形态碳化物分布应均匀，碳化物形态应为球状、粒状或细点状分布为好，不允许有网状或角状碳化物，否则易在磨削中产生裂纹。

4 脱碳工件在热处理过程中，因环境保护不当，齿轮表面含碳量降低，这样在齿面上就产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载和过热，易产生烧伤。

5 回火在保证零件硬度的前提下，回火温度尽可能高一些，回火时间尽可能长一些，这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性，而且使残余应力得以平衡或降低，改善表面应力的分布状况，这样可以降低出现磨齿裂纹的机率，提高磨齿效率和产品质量。

6 热处理变形应尽量减少热处理变形，这样可减少磨齿余量，若热处理变形过大，并且操作者不是在齿圈径向跳动最大处开始磨削，则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不均匀不正常的，从而易导致烧伤和裂纹的产生。

齿轮断裂分析报告1. 背景介绍齿轮是一种常见的传动元件，用于实现机械系统的动力传递。

然而，在使用过程中，齿轮断裂的问题经常发生，给机械系统的可靠性和安全性带来了严重影响。

因此，对齿轮断裂的分析和原因的确定具有重要意义。

本报告旨在对某一齿轮断裂事件进行分析，找出断裂的原因，并给出相应的解决方案，以提高齿轮的可靠性和寿命。

2. 断裂现象描述某齿轮在正常工作条件下突然发生断裂，其断裂面呈典型的疲劳断裂形态。

齿轮断裂后，断口面呈现出光洁的疲劳裂纹。

经过初步观察，断裂的位置位于齿轮齿面附近，断裂面呈现出明显的齿形状。

3. 分析方法为了确定齿轮断裂的原因，我们采用以下分析方法：•疲劳断裂分析•材料性能测试•断裂面观察•齿轮设计与制造参数分析4. 分析结果4.1 疲劳断裂分析通过对齿轮断裂的疲劳裂纹进行观察和分析，我们可以确定齿轮断裂是由于长期疲劳加载引起的。

疲劳裂纹的形成是由于齿轮在工作过程中受到交变载荷作用，导致应力集中，进一步引发裂纹的产生和扩展。

4.2 材料性能测试对齿轮材料进行性能测试，包括硬度、韧性和强度等方面的指标。

通过测试结果的分析，发现齿轮材料的硬度指标较低，韧性指标较高，而强度指标处于合理范围内。

这说明齿轮材料的选材相对合理，但存在着材料强度不足的问题。

4.3 断裂面观察通过对齿轮断裂面的观察，发现断口面呈现典型的齿形状。

这说明齿轮断裂是由于齿轮齿面的弯曲应力和接触疲劳造成的。

进一步观察发现，断裂面上存在着一些磨损和腐蚀痕迹，这表明齿轮在工作中可能遭受了外界腐蚀和磨损的影响，使得齿面损伤加剧。

4.4 齿轮设计与制造参数分析通过对齿轮的设计与制造参数进行分析，发现齿轮的齿形参数设计较为合理，但存在着切向齿厚较小的问题，这会导致齿轮在工作中承受更大的应力集中。

此外，制造过程中可能存在着一些缺陷，如焊接接合不良、热处理工艺不合理等，这些因素都可能影响齿轮的强度和可靠性。

5. 解决方案基于以上的分析结果，我们提出以下解决方案以提高齿轮的可靠性和寿命：1.优化材料选用，选择具有更高强度和疲劳寿命的材料制造齿轮。

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。

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。

一、齿面点蚀
1、产生原因及现象：脉动偱环的接触应力→齿面产生微小裂纹，在齿轮的挤压下润滑油压上升→裂纹扩展，小块金属剥落→小坑（麻点）
2、发生部位：靠近节线的齿根面处
3、发生场合：闭式传动
4、预防措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、合理选择润滑油的粘度及采用正角度变位齿轮传动
二、齿面磨损
1、产生原因及现象：铁屑、灰层进入，啮合齿面间的相对滑动摩擦而产生磨损，齿形变瘦
2、发生场合：开式传动
3、预防措施：采用闭式传动，提高齿面硬度，减小接触应力，降低表面粗糙度值，保持润滑油的清洁
三、齿面胶合
1、产生原因：高速重载时散热不好，低速重载时，压力过大，使油膜破坏，金属熔焊在一起而发生胶合。

2、发生部位：靠近节线的齿顶面
3、发生场合：高速、低速重载齿轮
4、预防措施：适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料
四、齿面塑性变形（飞边）
1、产生原因：较软齿面的齿轮在频繁起动和严重过载，由于齿面很大压力和摩擦力的作用使齿面金属局部塑性变形
2、发生部位：主动轮形成凹沟，从动轮齿面形成凸棱
3、预防措施：提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油，避免频繁起动和严重过载
五、轮齿折断
1、原因：变载（疲劳、过载）
2、发生后果：不能正常传动，甚至造成重大事故
3、发生场合：开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中
4、预防措施：选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。

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。