装载机驱动桥减速器太阳轮和行星轮断裂分析
装载机驱动桥减速器太阳轮和行星轮断裂分析
装载机驱动桥减速器太阳轮和行星轮断裂分析
概况
装载机驱动桥减速器太阳轮和行星轮在使用中发生断齿失效，其中1#20crmntih2失效断口试样取自一个太阳轮齿轮，2#20crmntih2失效断口试样取自一个行星轮齿轮，3#和4#20crmntih2失效断口试样取自同一个行星轮齿轮，太阳轮和行星轮钢种为20crmntih2,经920℃渗碳860℃淬火处理。使用蔡司evo 18扫描电镜和牛津 x-max 20x射线能谱仪对断口进行观察与分析，结果如下：
微观特征
1.1#20crmntih2太阳轮失效齿淬火裂纹疲劳剥落分析
表面疲劳扩展辉纹在扩展中受到上下两个面的严重磨损，便面十分光滑，已经失去原有的断裂特征。
分析判断
在齿的侧面出现接触疲劳裂纹扩展造成的密集分布的金属剥落坑，形成点蚀，在其右面有一表面光滑的大面积剥落坑。在剥落坑的背面出现明显的塑性变形失效，是在重载荷作用下表面屈服所造成的表面变形特征。剥落坑表面疲劳扩展辉纹在扩展中受到上下两个面的严重磨损，使得剥落坑面十分光滑，已经失去原有的断裂特征。
图1-7至图图1-9 是产生此次疲劳剥落的太阳轮失效齿的裂纹源，裂纹源在齿的顶部，在裂纹源处呈现淬火裂纹沿晶断裂形貌，且在沿晶断口上分布较多的二次裂纹。齿顶部的淬火裂纹是导致接触疲劳裂纹剥落的直接原因。
2.2#20crmntih2行星轮齿夹渣失效断裂分析
概况
2#20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图2-1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面 。
分析判断
2#20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图2-1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面，在右侧裂纹源处存在密集分布的夹渣颗粒，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果表明，夹渣的主要成分是结晶器保护渣的成分，k2o、sio2、cao及耐火材料剥蚀下来的mgo、al2o3等。
在连铸时，由于钢流流速不均而发生湍流，结晶器保护渣和耐火材料剥蚀产物融合在一起的夹渣并卷入连铸坯中，在轧制后滞留在棒材中，制成齿轮后仍然滞留在齿轮齿的局部区域，成为潜在的裂纹源和薄弱区域，受力时在密集分布的夹渣处产生裂纹，裂纹扩展后使整个齿发生断裂。，
3.3#20crmntih2行星轮齿加工缺陷及夹渣失效断裂分析
概况
3#20crmntih2行星轮齿失效断裂是发生在齿根的脆性断裂，断口表面较平，断面穿过油孔，裂纹源在油孔的尖部，见图3-1.
微观特征
裂纹源1观察结果 裂纹源2观察结果 分析判断
分析判断
装载机驱动桥减速器齿轮在运行发生断裂,一个行星轮两个齿发生断裂,终导致减速器失效。上述照片说明，该失效的齿轮是从内孔处角部开始的脆性断裂, ,齿轮断裂的失效模式为高周疲劳断裂。裂纹源在齿轮的内孔表面角部 ,如图3-2 所示，裂纹源1区域观察到有空表面存在几个凹坑缺陷,这种凹坑缺陷直接破坏了材料的连续性,降低了材料的力学性能,在外载的作用下,在凹坑缺陷附近产生应力集中,诱发裂纹萌生,并在随后的疲劳载荷作用下,疲劳裂纹扩展,终导致该齿轮断裂失效。裂纹源2油孔表面存在较多的夹渣缺陷，以及夹渣伴随的显微缝隙，它们是潜在的裂纹源。因此判定导致齿轮疲劳断裂失效的根本原因是齿轮油孔表面存在凹坑缺陷和夹渣缺陷共同作用非的结果。
4. 4#20crmntih2行星轮齿淬火裂纹失效分析
概况
该齿的裂纹源在齿的上表面，有两个裂纹源，垂直向下或斜向下脆性扩展，裂纹在扩展中形成台阶，见图4-1。
分析判断
从宏观断口看，断口边缘无剪切唇，无明显塑性变形，断口呈粗糙的颗粒状，为脆性断裂。从500倍沿晶断口分析，其晶粒异常粗大，晶粒度>1级。
断口微观分析试验说明该断裂发生在齿顶的淬火裂纹处，两个裂纹源均为粗晶沿晶断裂，裂纹在垂直向下扩展中，以穿晶解理断裂为主，局部存在沿晶断裂，使齿轮抵抗外力的能力进一步下降，终导致齿轮齿断裂。
齿表面粗晶组织和表面淬火裂纹是导致4#20crmntih2行星轮齿失效断裂的根本原因。
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微观特征
1.1#20crmntih2太阳轮失效齿淬火裂纹疲劳剥落分析
表面疲劳扩展辉纹在扩展中受到上下两个面的严重磨损，便面十分光滑，已经失去原有的断裂特征。
分析判断
在齿的侧面出现接触疲劳裂纹扩展造成的密集分布的金属剥落坑，形成点蚀，在其右面有一表面光滑的大面积剥落坑。在剥落坑的背面出现明显的塑性变形失效，是在重载荷作用下表面屈服所造成的表面变形特征。剥落坑表面疲劳扩展辉纹在扩展中受到上下两个面的严重磨损，使得剥落坑面十分光滑，已经失去原有的断裂特征。
图1-7至图图1-9 是产生此次疲劳剥落的太阳轮失效齿的裂纹源，裂纹源在齿的顶部，在裂纹源处呈现淬火裂纹沿晶断裂形貌，且在沿晶断口上分布较多的二次裂纹。齿顶部的淬火裂纹是导致接触疲劳裂纹剥落的直接原因。
2.2#20crmntih2行星轮齿夹渣失效断裂分析
概况
2#20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图2-1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面 。
分析判断
2#20crmntih2行星轮齿失效断裂十分严重，整个齿已经*断裂，见图2-1，在其左部形成一个深坑，中间有一个光滑的扇形断裂平面，在右侧裂纹源处存在密集分布的夹渣颗粒，x射线能谱图及x射线元素定量分析结果表明，夹渣的主要成分是结晶器保护渣的成分，k2o、sio2、cao及耐火材料剥蚀下来的mgo、al2o3等。
在连铸时，由于钢流流速不均而发生湍流，结晶器保护渣和耐火材料剥蚀产物融合在一起的夹渣并卷入连铸坯中，在轧制后滞留在棒材中，制成齿轮后仍然滞留在齿轮齿的局部区域，成为潜在的裂纹源和薄弱区域，受力时在密集分布的夹渣处产生裂纹，裂纹扩展后使整个齿发生断裂。，
3.3#20crmntih2行星轮齿加工缺陷及夹渣失效断裂分析
概况
3#20crmntih2行星轮齿失效断裂是发生在齿根的脆性断裂，断口表面较平，断面穿过油孔，裂纹源在油孔的尖部，见图3-1.
微观特征
裂纹源1观察结果 裂纹源2观察结果 分析判断
分析判断
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4. 4#20crmntih2行星轮齿淬火裂纹失效分析
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