摘要:本文詳細分析了第一級行星齒輪的失效分析。合金鋼用于制造機械傳動系中的通用齒輪。使用標準冶金技術(shù)對斷裂的行星齒輪齒進行了詳細分析。從失敗的行星齒輪齒的失效表面的目視檢查，它表明，裂紋類型是疲勞。齒輪的光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電子顯微鏡(SEM)進行了測定。通過對失效面的分析，得出失效是由于疲勞和異常載荷引起的。組織中含有低碳馬氏體。行星齒輪的失效是在加工過程中由齒產(chǎn)生的點蝕開始的。

　　關(guān)鍵詞:行星齒輪，失效分析，疲勞，點蝕。

　　一、介紹

　　對一級行星齒輪的失效進行了詳細的分析。分析了可能出現(xiàn)的故障原因。行星齒輪傳動是由三個行星齒輪組成的齒輪系統(tǒng)，圍繞一個太陽齒輪旋轉(zhuǎn)。通常，行星齒輪安裝在行星架上，行星架本身可相對于太陽齒輪旋轉(zhuǎn)。所有齒輪的軸線通常是平行的，如圖所示。1.用于制造齒輪的材料取決于強度和使用條件，如磨損、音等。鋼是用于高強度齒輪，它可以是普通碳素鋼或合金鋼。鋼齒輪通常進行熱處理，以使韌性和齒的硬度得到適當?shù)慕Y(jié)合。一般來說，用于齒輪應(yīng)用的鋼必須滿足易于制造和加工的兩個基本要求。制造和加工要求包括機械加工性、鍛造性和熱處理性[1]。通常情況下，齒輪是用來降低速度，從而增加扭矩。在大多數(shù)情況下，所需的減速比、傳動功率和小齒輪速度可以從產(chǎn)品設(shè)計規(guī)范中識別。行星輪、太陽輪和齒圈的參數(shù)見表一。輸入轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)速之比取決于每個齒輪的齒數(shù)，以及哪個部件保持靜止。動力傳輸輸入是22KW在1440rpm和最終輸出功率將是18rpm。對于這種巨大的減少使用三級行星齒輪箱。齒輪減速可采用(1+R/S)的速比來實現(xiàn)。這種傳動裝置偶爾用于拖拉機、鑄造部門和建筑設(shè)備，以提供高扭矩來驅(qū)動車輪。在這種情況下，第一級行星齒輪損壞。

　　二、實驗考核

　　失效分析是收集和調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)以總結(jié)失效的原因以及如何避免再次發(fā)生的途徑。它是制造業(yè)中的一個重要控制，是開發(fā)新產(chǎn)品和升級現(xiàn)有產(chǎn)品的一個非常重要的工具。它依賴于收集失敗的行星齒輪，以便使用各種方法，特別是顯微鏡檢查失敗的原因。調(diào)查失效的程序包括四個方面：初步觀察、本底資料、實驗室研究和失效綜合[2]。失效分析的裂紋失效分析方法說明如下：

　　用獨立眼進行超聲檢查。

　　光學(xué)顯微鏡(OM)測試方法為ASM IX。使用3%的硝酸鈉作為蝕刻劑。

　　在掃描電子顯微鏡(SEM)中觀察開裂表面。

　　三、視覺檢查

　　目視檢查是最廣泛使用的方法，用于檢測和檢查表面，這是特別重要的，因為它們的結(jié)構(gòu)失效機制的關(guān)系。即使用其它非破壞性技術(shù)來檢測表面，目測也常常是一種有益的補充。[3]. 故障表面最初是用獨立的眼睛觀察到的，如圖所示。2. 損壞是一致的固體顆粒，它是由行星齒輪表面的壓力下，重負荷。因此，行星輪齒的大部分會因載荷過大而損壞。

　　四、能量色散X射線

　　EDX顯示材料從行星齒輪齒轉(zhuǎn)移到根部。值得注意的是，行星齒輪是由鐵鉻鎳錳硅鋼[5].大部分鱗片富含鐵元素。EDX分析證明，氧化物形成在這個表面上。元素權(quán)重和計數(shù)的結(jié)果列于表二。

　　五、光學(xué)測試

　　一個部件的總壽命可以與連續(xù)事件，即裂紋萌生、裂紋擴展和最終斷裂的累積效應(yīng)有關(guān)。[6].在這種情況下，起始壽命主要受表面和亞表面現(xiàn)象的控制，而傳播壽命則受微觀結(jié)構(gòu)的控制。圖圖5示出了由在淬火過程中開裂的合金鋼制成的第一級行星齒輪的顯微組織。淬火裂紋位于深壓痕附近，顯微組織顯示整個組織為低碳馬氏體，如圖2所示。3(a和6)

　　六、掃描電鏡檢查

　　金屬失效的方式多種多樣，原因也各不相同。確定故障的原因?qū)Ω煞乐乖俅伟l(fā)生至關(guān)重要。有關(guān)失效原因的最重要的信息來源之一是斷裂面本身。斷裂面是零件失效歷史的詳細記錄。它包含加載歷史、環(huán)境影響和材料質(zhì)量的證據(jù)。用于分析這一證據(jù)的主要技術(shù)是電子分形學(xué)。應(yīng)用這項技術(shù)的基礎(chǔ)是了解金屬如何斷裂以及環(huán)境如何影響斷裂過程。從靠近故障源的行星齒輪上切下適當?shù)臉颖炯?。失敗的行星齒輪的表面進行了檢查，在掃描電子顯微鏡，以確定疲勞引發(fā)的原因。在檢查行星齒輪箱時，22個行星齒輪中有8個被發(fā)現(xiàn)損壞。用掃描電鏡對行星輪齒的失效表面進行了檢測，如圖所示。第四節(jié)(甲、乙和丙)。二次電子成像技術(shù)通過發(fā)現(xiàn)行星輪齒的失效表面，使其可見。微觀疲勞溝槽的存在在較高的放大率下顯示了疲勞的增長，這與行星齒輪在嚴重的疲勞載荷下的機械疲勞破壞是可靠的。目前的研究表明，大多數(shù)的服務(wù)故障發(fā)生在行星齒輪的疲勞和齒輪載荷也是至關(guān)重要的信息。

　　七、結(jié)論

　　本文研究了一級行星輪齒的損傷問題。掃描電子顯微鏡觀察和光學(xué)顯微鏡分析，以確定不足的技術(shù)和齒輪故障模式。在這一持續(xù)的研究中，研究了行星齒輪在循環(huán)載荷作用下的疲勞活動，并對其齒輪的微觀結(jié)構(gòu)進行了評價。母材為含鐵、氧、鉻、錳、鋁、硅的合金鋼。齒輪材料可以得出以下結(jié)論。確定齒輪輪齒失效的起源原因的方法。大部分的失效都是在循環(huán)荷載作用下發(fā)生的。凹陷是從牙根開始的。對行星齒輪的失效表面分析表明，齒輪齒面疲勞生長方向的表面特征與所研究的齒輪箱函數(shù)中所揭示的相似。EDX分析證明，氧化物形成在這個表面上?；鹆鸭y位于深壓痕附近，組織中普遍存在低碳馬氏體。齒輪的失效是由于齒在運行過程中產(chǎn)生的點蝕而引起的。