齿轮轴的断裂分析

    齿轮轴的断裂具有典型的壳状花纹。从裂缝的宏观外观来看，裂缝由3个不同特征的区域组成。区域1为裂纹源，呈半月形，表面黑色，面积约6mm2；区域2为裂纹扩展区，表面为细瓷； 3区为瞬时断裂带，形态粗糙，不平整度大，呈放射状条纹，约占总面积的50％。它是典型的疲劳裂纹断裂。
   齿轮轴断裂发生在底切槽处。断面上有一个小的黑色区域1，说明这里较早出现裂纹。仔细观察零件的断裂情况。底切槽内光洁度很差，有深加工刀具痕迹。 ,这里在热处理过程中产生了一个小裂纹，在加热和冷却过程中裂纹表面被氧化，所以呈黑色。裂纹在底切槽内，不易发现。在使用过程中，齿轮轴受到交变载荷，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，淬火后芯部硬度达到42～44HRC，硬度高，因此在膨胀区没有明显的年轮条纹。疲劳裂纹扩展到一定程度，轴的有效截面收缩，导致强度不足，引起瞬时过载，导致断裂，该截面具有快速断裂的特点。由于轴的硬度高，工作时受力较大，后断裂形成的面积较大，约占总面积的50％。
   改善措施
   疲劳损伤对缺陷非常敏感，一般起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、尖角过渡和工具痕迹。引起疲劳失效的工作应力很低，往往低于材料的屈服强度。使用不到一年就坏了。可见，齿轮轴表面的缺陷造成高度的应力集中，降低了疲劳强度，大大缩短了齿轮轴的使用寿命。
   齿轮轴零件结构、加工质量、热处理工艺、材料化学成分等方面都会导致轴的失效。因此，只有从改进零件的设计结构、严格控制原材料成分、提高加工精度、改进热处理工艺等方面综合考虑质量等方面，才能保证轴的质量，延长轴的使用寿命。轴。改进后，齿轮轴不再断裂。