Page 92 - 理化检验-物理分册2022年第十期

燕友增, 等: 风电齿轮箱齿轮轴断齿原因

图 2 断齿的宏观形貌
一颗齿发生了断裂, 断口宏观形貌完整, 无磨损、 锈 1.2 化学成分分析

蚀情况, 其余轮齿较完整。从未断裂齿面情况来看, 从断齿上取样, 按照 GB / T4336 — 2016 《 碳素钢

齿面啮合痕迹比较清晰, 轴向和径向啮合面积大于 和中低合金钢 多元素含量的测定 火花放电原子发
95% , 不存在偏载情况, 初步排除由于齿轮装配或齿 射光谱法( 常规法)》, 用直读光谱仪分析断齿心部的

轮传动异常导致断齿的可能。 化学成分, 结果如表 1 所示, 结果符合 EN10084 —

齿轮轴断口处的宏观形貌如图 3 所示, 图 3 中 2008 《 渗碳钢交货技术条件》 对 18CrNiMo7-6 钢的

存在明显的疲劳弧线 [ 1 ] , 根据裂纹源的扩展方向可 要求。
以判断裂纹源的位置, 裂纹源位于次表面, 断口属于 表 1 断齿心部的化学成分分析结果 %
单一裂纹源疲劳断裂。 质量分数
项目
C Si Mn P S Cr Ni Mo
实测值 0.18 0.26 0.66 0.010 0.004 1.59 1.44 0.28
0.15~ ≤ 0.50~ ≤ ≤ 1.50~1.40~0.25~
标准值
0.21 0.4 0.90 0.025 0.035 1.80 1.70 0.35
1.3 扫描电镜( SEM ) 分析
采用 SEM 对裂纹源进行观察, 结果如图 4 所
示, 由图 4 可知: 裂纹源处存在与周围基体明显不同

的物质, 长度约 2~3mm , 疑似为夹杂缺陷, 裂纹从
图 3 齿轮轴断口处宏观形貌 裂纹源处向四周扩散, 存在明显的疲劳弧线和辉纹,
裂纹源附近区域呈准解理微观形貌。

图 4 裂纹源处 SEM 形貌
1.4 能谱分析 1.5 齿面磨削烧伤检测

采用能谱分析仪对裂纹源处的疑似夹杂物进行 切 取 断 齿 和 非 断 齿 的 齿 面, 按 标 准 GB / T

分析, 结果如图5 所示, 由图5 可知: 裂纹源处 Al , O 17879 — 1999 《 齿轮磨削后表面回火的浸蚀检验》 进

元素 含 量 异 常, 远 高 于 标 准 EN 10084 — 2008 对 行磨削烧伤检测, 未发现磨削烧伤痕迹, 说明不存在
生产制造或使用维护不当导致高温损毁的情况 [ 2 ] 。
18CrNiMo7-6 钢的要求, 分析可知该夹杂物属于 B
类氧化铝夹杂物。 断齿和非断齿齿面浸蚀后的宏观形貌如图 6 所示。
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