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行业技术|20CrMnTiH齿轮轴断裂原因分析

   更新日期:2017-03-26     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:27    评论:0    
核心提示:某公司用20CrMnTiH作为农用三轮车变速箱上的四轮曲轴齿轮主选材,安装该批齿轮轴的三轮车发生多起断轴现象,断轴时行使时间大约100h。齿轮轴原加工工艺:圆钢(Φ45mm)经冷剪下料→反射炉加热模锻→正火→机加工渗碳淬火→180~200℃回火→喷砂→磨加工(花键外圆)→尺寸检验合格发货。设计齿轮轴渗碳硬化层厚度0.6~

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博一建材讯:某公司用20CrMnTiH作为农用三轮车变速箱上的四轮曲轴齿轮主选材,安装该批齿轮轴的三轮车发生多起断轴现象,断轴时行使时间大约100h。齿轮轴原加工工艺:圆钢(Φ45mm)经冷剪下料→反射炉加热模锻→正火→机加工渗碳淬火→180~200℃回火→喷砂→磨加工(花键外圆)→尺寸检验合格发货。设计齿轮轴渗碳硬化层厚度0.6~1.0mm,齿面硬度58~64HRC,心部硬度33~40HRC。

对发生断裂的齿轮轴用线切割取样,宏观检测端口表面形状,进行力学性能、化学成分和金相组织分析,找出发生断裂的原因。

齿轮轴的化学成分符合GB/T5216-2004钢规范要求,材料低倍组织基本正常。齿轮轴渗碳层厚度和渗碳层硬度符合设计要求,但是心部组织为回火贝氏体+块状铁素体,组织硬度低于设计要求,材料热处理后强度偏低。

齿轮轴是在较大的扭曲应力为主的应力作用下在边界面台阶直角根脚线表面应力集中处其形成的一次性快速脆性断裂。热处理后基体强度偏低和相对于承载能力而言工作应力较大是导致齿轮轴发生快速脆性断裂的主要原因。

齿轮轴加工工艺使用多年,较为成熟,没有问题。对此次使用的淬火液进行检查发现淬火液存在碳化现象,已明显老化(属超期使用),冷却能力明显不足。更换冷却液后小批量投入生产,随即取两根齿轮轴进行性能检验。材料心部屈服强度、断后伸长率和断面收缩率均满足GB/T3077对20CrMnTi钢淬火和低温回火后的力学性能要求,可看出更换淬火液后齿轮轴基体热处理后的强度高于该材料热处理后的参考值。

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