Page 82 - 理化检验-物理分册2021年第二期

王 华: 分动箱齿轮断裂原因

生成的断口, 疲劳源区表面凹凸不平, 比较粗糙, 形
成很多台阶, 在循环工作载荷的作用下, 疲劳源区的
裂纹缓慢扩展, 从而连接形成台阶。从疲劳源区断
口可以看出, 起始裂纹源位于齿面一直线上, 因而可
以称为线源, 这个线源为齿面节圆附近的直线段上的
微裂纹, 从靠近线源附近齿面加工刀痕来看, 线源与
图 2 齿轮断口宏观形貌 加工刀痕近似平行, 加工刀痕的切削痕迹非常明显,

Fi g 2 Macromor p holo gy ofthe g earfracture 且具有显著的方向性 [ 3-4 ] 。据此判断, 疲劳源区的裂
1.2 微观分析 纹最初萌生可能与加工刀痕有关, 然后在齿轮的循环
图 3 为断齿部分断口的形貌, 疲劳源区是最早 冲击载荷下向齿轮基体逐渐扩展, 直至断裂。

图 3 断齿部分的断口微观形貌

Fi g 3 Micromor p holo gy offractureofthefracturedtoothp art

a fati g uesourcere g ion b extendedre g ion c fati g uearc d toolmarkoftoothsurface
1.3 化学成分分析 果见 表 1 。该 20CrMnTi钢 齿 轮 的 化 学 成 分 符 合

从断裂齿轮上截取试样进行化学成分分析, 结 GB / T3077-2015 《 合金结构钢》 的成分要求。
表 1 断裂齿轮的化学成分( 质量分数)

Tab 1 Chemicalcom p ositionsofthefracturedg ear massfraction %
元素 C Si Mn P S Cr Ni Ti Cu
实测值 0.19 0.24 0.93 0.010 0.007 1.14 0.03 0.05 0.02
标准值 0.17~0.23 0.17~0.37 0.80~1.10 ≤0.030 ≤0.030 1.00~1.30 ≤0.30 0.04~0.10 ≤0.30

1.4 硬度测试 43HRC 的技术要求。

按照 GB / T4340.1-2009 《 金属材料 维氏硬度 表 2 断裂齿轮表面及心部硬度测试结果

试验 第 1 部分: 试验方法》 的检测方法检测齿轮表 Tab 2 Hardnesstestresultsofthefractured

g earsurfaceandcore
面和心部硬度, 并根据 GB / T1172-1999 《 黑色金

测试部位 硬度 /( HV1 / HRC ) 平均值 / HRC
属硬度及强度换算值》 进行换算得到洛氏硬度, 结果
齿轮表面 729.0 / 61.0 , 711.4 / 60.5 , 717.2 / 61.0 60.8
见表 2 。齿轮表面和心部硬度实测值和平均值均满
齿轮心部 343.5 / 36.5 , 346.0 / 36.5 , 320.0 / 34.0 35.6
足齿 轮 表 面 硬 度 58~63 HRC , 心 部 硬 度 30~
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