齿轮断齿失效分析

余一泓

材质：42CrMo,真空热处理调质后，硬度35-40HRC,感应淬火，回火45-55HRC，图片是缺陷件和相配件。

余一泓

同样的材料，同样的热处理工艺，相配件没问题，失效件14个齿，其中11个齿完整的断了

dzkyx1314

  还是需要针对失效件进行分析，从动和主动件受力情况也会不一样的。不是说主动件坏，从动件就一定会还。从图片看，你这个是从拐角起源的疲劳断裂，从这个方向分析一下吧。

余一泓

dzkyx1314 发表于 2025-5-23 16:59
还是需要针对失效件进行分析，从动和主动件受力情况也会不一样的。不是说主动件坏，从动件就一定会还。从 ...

我们检查了相配件和失效件的啮合接触斑点，失效件接触在齿顶上，老师说得很对，失效件的齿根圆角也小，我们也考虑齿根加大，啮合图片附上

余一泓

齿根R太小，也是原因之一，

余一泓

dzkyx1314 发表于 2025-5-23 16:59
还是需要针对失效件进行分析，从动和主动件受力情况也会不一样的。不是说主动件坏，从动件就一定会还。从 ...

老师：我们分析，端面齿感应淬火深度过大，整体没有韧性，如图，感谢老师的回复，采取的措施如下：1.按如图（理想状态），调整感应淬火，2.齿形做鼓形，避免齿顶接触，3.加大齿根R，减少应力。

余一泓

dzkyx1314 发表于 2025-5-23 16:59
还是需要针对失效件进行分析，从动和主动件受力情况也会不一样的。不是说主动件坏，从动件就一定会还。从 ...

相配件感应淬火深度跟失效件是一样一样的

suda

疲劳的问题主要在表面，看上去加工刀痕那么明显，改善这个恐怕才是关键。
从失效分析角度考虑，这个案例的难点在于找出首断齿。

T透的水滴

改变材料选用合适的齿轮钢做渗碳验证一下

dzkyx1314

余一泓 发表于 2025-5-24 09:34
老师：我们分析，端面齿感应淬火深度过大，整体没有韧性，如图，感谢老师的回复，采取的措施如下：1.按如 ...

  1.改善R角尺寸，还有就是这个位置的表面粗糙度要做好一点。
  2.芯部不要淬硬，这样子韧性会好一些。有是在两个齿之间加热，就会淬透了。

余一泓

suda 发表于 2025-5-24 10:24
疲劳的问题主要在表面，看上去加工刀痕那么明显，改善这个恐怕才是关键。
从失效分析角度考虑，这个案例的 ...

加工粗糙度实际做到1.2-1.36，客户要求是4，你的回复提醒了我，我把试样的齿根也全部割了一遍，在个别齿发现了齿根挖根，由此分析，挖根的这个齿估计是首断齿

余一泓

T透的水滴 发表于 2025-5-24 10:32
改变材料选用合适的齿轮钢做渗碳验证一下

客户不允许更改材料，其实用20CrMnTi整体渗碳没有发现断齿现象

余一泓

dzkyx1314 发表于 2025-5-24 14:27
1.改善R角尺寸，还有就是这个位置的表面粗糙度要做好一点。
  2.芯部不要淬硬，这样子韧性会好一些。有 ...

感谢回复，我们也准备跟客户深度沟通，是否能对齿根圆弧进行改进，并全面验证

applecom7758521

强喷一下齿根试下，当然这只是表面强化手段，不一定有效

余一泓

applecom7758521 发表于 2025-5-24 17:15
强喷一下齿根试下，当然这只是表面强化手段，不一定有效

表面硬度低，强喷后整个都麻点了，感谢回复

biubiu

是不是做个金相看看

余一泓

biubiu 发表于 2025-5-27 13:13
是不是做个金相看看

金相看过了，没问题的

zzd445437128

调质硬度太高了吧，这么高硬度再感应淬火，基体硬度一定要这么高吗？达40HRC了，这就不是调质了，再经过感应淬火，等于二次淬火了，这是要考虑的方向，上面各位老师也说过很多不合理的地方，在那些地方应力集中，很容易开裂！

U295651

建议在测量下每个齿距加工的啮合精度，如果某一两个齿间隙较大，结合以上各位老师说所的各种因素外，间隙较大的啮合齿在负载的情况下会出现首断齿，如齿轮旋转受力为交变受力，断齿情况会更为严重

ljjsunny

余一泓 发表于 2025-5-27 14:11
金相看过了，没问题的

楼主的失效是由以下原因导致的：
①齿根部应力集中，可能不是设计的问题，大概率是机加工的问题。失效件的齿根加工中有挖齿现象。
②热处理变形导致接触不平衡，扭矩集中在某个齿上，硬化层越厚，变形越严重，原来是多个齿进行分担的扭矩都集中到1个齿上。
在以上2种原因的叠加，会导致其中的1个齿提前失效，随后就是骨牌效应。