與馬脊梁洗煤廠皮帶機(jī)配套使用的ZSY450型硬齒面減速器，在使用過程中發(fā)生了高速齒輪軸斷裂的情況該軸所使用材料為20CrMnMo，熱處理技術(shù)要求為：齒部滲碳淬火，滲碳層深度為0.8~1.3mm，齒面硬度為HRC58~ 62，芯部硬度為HRC30-40，其結(jié)構(gòu)見20CrMnMo高級(jí)滲碳鋼，滲碳淬火后具有較高的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，有良好的低溫沖擊韌性，適用于制造要求表面硬度高，耐磨性能好的滲碳件，因此選材是合理的。
1.2強(qiáng)度校核齒輪軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，主要受兩方面的作用力，一是經(jīng)聯(lián)軸器傳遞的力偶矩M；二是作用于齒輪上的嚙合力，而嚙合力又可分解為徑向力Pr和圓周力P，見（a）圓周力P向軸線簡化后得到作用于軸線上的橫向力P和力偶矩PD/2，見（b）由平衡條件2Mx=0，可知PD/2=M0力偶矩M和PD/2引起齒輪軸的扭轉(zhuǎn)變形；而橫向力P和徑向力Pr引起軸在水平平面內(nèi)的彎曲變形根據(jù)軸的計(jì)算簡圖，分別做出軸的扭矩Mn圖垂直平面內(nèi)的彎矩Mz圖和水平平面內(nèi)的彎矩My圖，見（c）在AE段內(nèi)，各截面上的扭矩均相等，但在截面e上的My及尬都為極大值，故截面E（即齒輪的兩側(cè)面）均為危險(xiǎn)截面在危險(xiǎn)截面上李潤蓮（1968-），女，山西大同人，從事機(jī)械方面的教學(xué)和科研工作，037003山西省大同市的內(nèi)力矩是：垂直平面內(nèi)的彎矩Mzmax=Prab/L.水平平面內(nèi)的彎矩Mymax=Pab/L.而聯(lián)軸器端只承受扭矩的作用。強(qiáng)度校核如下：f 1.3原工藝分析④滲碳；⑤淬火，低溫回火；⑥磨齒；⑦組裝對(duì)原加工過程分析后認(rèn)為，造成斷裂的主要原因是生產(chǎn)廠家對(duì)非滲碳部位沒有采取有效的防滲碳保護(hù)，造成含碳量過高，韌性下降這類零件一般采用整體滲碳，在這種無碳勢(shì)控制的滲碳?xì)夥罩袧B碳時(shí)，20CrMnMo這種材料中的碳容易飽和，使零件表層含碳量往往相當(dāng)高，一般為1.2%~1.4，在晶界上行成大量的大塊碳化物，嚴(yán)重的甚至成為封閉網(wǎng)狀。表層粗大碳化物的存在，使零件淬火后韌性下降，脆性升高為了在滲碳后將含有粗大碳化物的滲層去除，一般應(yīng)該采用增大加工余量或?qū)嵤┓罎B碳保護(hù)。
綜合以上分析可知，高速齒輪軸斷裂的原因是原來的工藝有缺陷，所以主要對(duì)工藝作了改進(jìn)工（齒輪部分加工到尺寸，其余部分單邊留余量5mm包括總長）；④粗滾齒（單齒單面留余量1mm）；⑤滲碳；⑥高溫回火；⑦機(jī)加工（以齒面校正，取總長重新鉆頂尖孔，去滲碳層，外徑留余量4mm，長度方向不留余量）；⑧滾齒（單齒單邊留余量0.15~0l18mm，齒深滾好）；⑨淬火；低溫回火；1車削加工并銑鍵槽（以齒面校正修磨頂尖孔，各粗糙度Ra1.6處留余量。5mm，其它部分加工到尺寸）；2磨外圓、磨齒；3組裝2改進(jìn)后的工藝分析滲碳后的高溫回火，是為了使?jié)B碳后油冷得到的針狀馬氏體和殘余奧氏體能轉(zhuǎn)變?yōu)榫鶆虻募?xì)粒狀或點(diǎn)狀索氏體，便于機(jī)械加工，并為下一步淬火作準(zhǔn)備。
時(shí)間為5h左右。若停留時(shí)間不足，只能使?jié)B碳層的最外部分分解為屈氏體，但滲碳層中間部分卻來不及分解，在冷卻后會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，容易引起裂紋的產(chǎn)生淬火的加熱溫度為850°C，在油中的冷卻時(shí)間為4~15min（目的是為了避免滲碳層析出網(wǎng)狀碳化物），工件冷卻至100~130°C出油空冷油淬主要是為了防止淬火裂紋的產(chǎn)生低溫回火溫度為200°C，保溫5h左右出爐空冷。
3結(jié)語齒輪軸采用新工藝后，使齒部表面硬度高，耐磨性好，具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度，芯部具有一定的韌性足夠的強(qiáng)度和硬度，而非齒部能夠保持該材料原有的特性。實(shí)踐證明，改進(jìn)后的新工藝效果良妊
：鞏經(jīng)理
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