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齿轴疲劳是怎样形成的
齿轴转动是机械转动中重要的传动形式之一,具有传动、运行可靠、传动比准确、结构紧凑、使用寿命长等优点。广泛应用于机床、汽车等产品。齿轮通过轮齿啮合传递扭矩和动力,承受较大的交变弯曲应力和接触应力,容易发生齿面点蚀、胶合等故障,甚至断齿。 齿轴使用一年后断裂,齿完好无损,在90mm外圆与齿之间断裂。对断轴进行了分析,并从齿轮设计、加工、热处理等方面提出了改进建议。以避免类似情况再次发生。如果断口上有典型的贝壳状图案。从断口的宏观形貌来看,断口由三个具有不同特征的区域组成。个区域是裂纹源,呈半月形,表面黑色,面积约6mm ;2区为裂纹扩展区,表面为细瓷;3区为瞬断带,外观粗糙,凹凸大,呈状条纹,约占总面积的50%。这是一种典型的疲劳裂纹断裂。 齿轴断裂发生在沉槽内,横截面上有一个小的黑域,表明裂纹发生较早。仔细观察零件断口,埋头槽内光洁度很差,有较深的机加工刀痕。在热处理过程中,齿轴出现了一个小裂纹,裂纹表面在加热和冷却过程中被氧化,所以呈黑色。裂纹在埋头槽中,很难发现。使用时齿轴承受交变载荷,裂纹逐渐扩大。此时,膨胀速度较慢,形成2区(膨胀区)。由于18Cr2Ni4W钢的淬透性很高,淬火后的芯部硬度为42 ~ 42~44HRC,且硬度较高,所以膨胀区没有明显的环形条纹。疲劳裂纹扩展到一定程度,齿轴的有效截面收缩,导致强度不足,瞬时过载,断裂。断面具有快速断裂的特点。由于齿轴的高硬度和工作时的大应力,sew线圈,终形成的断裂区占据了很大的面积,约占总面积的50%。 疲劳损伤对缺陷比较敏感,一般来源于应力集中程度高的零件或表面缺陷,如表面裂纹、软点、夹杂物、尖角过渡、刀痕等。造成疲劳破坏的工作应力很低,往往低于材料的强度。
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