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齿轮吉宇鹏淬火变形的分析和对策

日期: 2018-11-16 10:17

        7T火车后桥锥齿轮是汽车传递动力和改变速度的重要零件,工件材料为22CrMOH钢。生产中发现,齿轮热处理后部分工件出现贯穿性裂纹,另外一些齿轮发现起边超差缺陷,造成不少齿轮失效报废。

        锥齿轮要求渗碳层深度为1.7-2.1mm,碳化物为1-5级,马氏体和残留奥氏体为1-5级,表面硬度为60-64HRC,芯部硬度为35-40HRC。检验发现齿轮花键根部应力集中部位是裂纹源处,裂纹沿轴向扩展贯穿轴颈本体,部分主动齿轮裂纹严重贯穿齿根与齿顶处,开裂特征明显。金相组织检验发现,主动齿轮带状组织中铁素体带处是裂纹源头,裂纹扩展并与带状组织平行。部分裂纹呈锯齿状形貌,同事出现严重的次生裂纹,部分裂纹呈碎裂状形貌。

        分析认为,从动齿轮畸变超差失效是因工件组织均匀性差,带状组织严重引起的,工件在热处理中各个部位膨胀系数以及相变比体积变化差异大,引起较大的组织应力,造成工件畸变过大超差而失效。主动齿轮出现轴向裂纹系因带状组织严重超差造成的。由于带状组织严重,相邻部位显微组织不同,差异很大,在外力作用下,性能薄弱处和强弱带间适应力集中处,该处力学性能低而各向异性明显,并且处于高应力作用,其横向强度比纵向断裂强度明显低下,在热处理中产生的组织应力和热应力作用下,主动齿轮最先在应力集中薄弱区域萌生裂纹并扩展快裂。

        根据以上分析,提出工艺改进措施如下:

        (1)生产中从首工序严吧材料检验质量关口,要求带状组织≤3级,其他各项技术参数,性能指标合格,不允许不合格材料混入生产流程。

        (2)齿轮锻件毛坯件应进行金相检验,带状组织≤3级的合格坯件可进入加工程序,防止不合格锻件进入再加工工序。

        (3)建议钢厂个锻造厂采用新技术工艺,提高钢材和锻件毛坯组织性能质量,为减少和消除齿轮组织缺陷和畸变裂纹缺陷失效奠定基础。