Page 94 - 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

6336-5 : 2003 《 正齿轮和斜齿轮承载能力的计算 第
3 整改措施
5 部分 材 料 的 强 度 和 质 量》 的 MQ 级 要 求。按 照

GB / T6394 — 2017 《 金属平均晶粒度测定方法》, 用 ( 1 )炼钢熔化期: 烘干电炉炉衬, 控制炉料的纯

光学显微镜检验心部的晶粒度, 结果为 7.5 级, 符合 净度、 高氧化性、 好的流动性, 适量的熔渣, 中等偏低
标准要求( ≥6 级)。 温度 [ 5 ] 。

( 2 )炼 钢 氧 化 期: 增 大 沸 腾 程 度、 延 长 沸 腾 时
2 综合分析
间、 彻底扒渣、 控高温、 薄渣、 加大供氧量和氩气量。
为了找到断齿的原因, 需要从齿轮箱设计、 生产 ( 3 )炼钢还原期: 烘干钢包炉衬、 控制加入合金

制造和使用维护等多个方面进行分析。该风机齿轮 的纯净度、 降低 O 元素和 S 元素的含量、 控制氩气
箱没有发生大批量断齿的情况, 故可以排除设计原 搅拌。

因。 ( 4 )炼钢真空脱气: 采用氩气搅拌、 延长脱气时
该齿轮箱仅运转了 10 个月左右就发生了断齿, 间。

使用时间较短, 且风场对振动、 油温、 油压等关键参 ( 5 )浇注: 采用氩气保护, 防止二次氧化, 吹扫
数都有大数据实时监控, 断齿的齿轮箱各监控数据 干净出钢槽。

与风场其他齿轮箱并无明显差异, 故可以排除使用 ( 6 )锻造: 充分锻打, 采用合适的利用率。
维护的原因。
由断齿齿轮的宏观形貌可知: 齿面啮合面积大 4 结语
于 95% , 说明不存在偏载情况, 可以初步排除由于 该风机齿轮轴断齿属于单源疲劳断裂, 裂纹源
齿轮装配或齿轮传动异常导致断齿的可能。 处存在大尺寸的 B 类氧化铝夹杂物, 冶炼缺陷是齿
由齿面磨削烧伤分析结果可知: 断齿和非断齿 轮轴发生断齿的主要原因。经整改后, 笔者单位生
的齿面均未发现磨削烧伤痕迹, 可以排除由于生产 产了近百件产品, 都未发生开裂。
制造或使用维护不当产生磨削烧伤导致齿面点蚀剥
参考文献:
落, 进而导致断齿的可能。
由化学成分、 硬度测试和金相检验结果可知: 齿 [ 1 ] 钟群鹏, 赵子华 . 断口学[ M ] . 北京: 高等教育出版社,
轮轴断齿的化学成分、 晶粒度、 齿面硬度、 渗碳层深 2006.
度、 硬度梯度等结果均符合设计及标准要求。 [ 2 ] 吴建华, 李平平, 梁雪冬, 等 . 地铁列车从动齿 轮 表 面
从断口的 SEM 分析可知: 裂纹源处存 在疑似 裂纹产 生 原 因 [ J ] . 理 化 检 验 ( 物 理 分 册), 2022 , 58
( 6 ): 63-65.
夹杂物, 结合能谱分析得到裂纹源处 Al , O 元素含
[ 3 ] 催忠圻, 覃耀春 . 金属学与热 处 理[ M ] . 北 京: 机 械 工
量异常, 判断为 B 类氧化铝夹杂物。氧化铝夹杂物
业出版社, 2007.
硬度高、 受力时不易变形, 大尺寸氧化铝夹杂物的存
[ 4 ] 康大韬, 叶国斌 . 大型锻件材 料 及 热 处 理[ M ] . 北 京:
在会割裂基体的连续性, 降低材料的疲劳强度。当
龙门书局, 1998.
夹杂物处在承受应力较大位置时, 夹杂物周围易产 [ 5 ] 邱绍崎, 祝桂华 . 电炉炼钢原 理 及 工 艺[ M ] . 北 京: 冶
生应力集中, 从而萌生疲劳裂纹, 随着时间的延长, 金工业出版社, 2008.

裂纹会进一步扩展, 最终发生疲劳断裂 [ 4 ] 。

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