卷筒小行星齒輪斷裂失效分析

張彥文，許竹桃，張友登，陶　勇

（武漢鋼鐵公司　a.武鋼研究院；b.武鋼質檢中心，湖北　武漢　430080）

卷筒小行星齒輪斷裂失效分析

張彥文a，許竹桃a，張友登a，陶勇b

（武漢鋼鐵公司a.武鋼研究院；b.武鋼質檢中心，湖北武漢430080）

摘要：卷筒小行星齒輪在運轉中發生異常斷齒。為了查明斷裂原因，運用宏觀及微觀分析方法，對斷裂齒輪進行了分析。結果表明：齒輪斷裂為多源疲勞斷裂，且多數未斷齒根部位亦發現裂紋；齒輪基材存在貝氏體及鐵素體組織，說明淬火時冷卻速度不足；表面淬火也不均勻。這些工藝問題導致齒輪綜合機械性能下降。在循環工作應力及應力集中作用下，齒根部位產生多處疲勞裂紋源，并不斷擴展，最終導致齒輪斷裂失效。

關鍵詞：疲勞斷裂；淬火；貝氏體；淬硬層

某公司3 t卷筒小行星齒輪在運轉中發生異常斷齒，該齒輪用于TJ165架橋機起升行星卷揚機（型號為QS），齒輪材質為42CrMo調質鋼，該齒輪一周共22個齒牙，一側與輸入中心齒輪嚙合，另一側與浮動齒圈嚙合。為查明斷裂原因，對斷齒進行了相關檢驗分析。

42CrMo鋼化學成分見表1。

表1　42CrMo鋼化學成分Tab.1 42CrMo chemical composition

1　宏觀觀察

齒輪斷裂樣宏觀形貌見圖1，可見斷面位于齒根附近，斷裂部位無明顯塑性變形。切割后的斷面放大見圖2，可見斷裂起源于工作齒面一側的齒根，斷裂源附近可見輕微的疲勞擴展貝紋線。工作齒面磨損較嚴重。

圖1　斷裂齒輪宏觀形貌Fig.1 Macrograph of the failure gear

圖2　斷面放大Fig.2　 Magnification of the fracture

2　掃描電鏡觀察

斷面已不同程度銹蝕，經除銹處理并酒精超聲清洗后，用Quanta400掃描電鏡觀察。……