為了對57步進(jìn)電機行星減速機齒輪的開(kāi)裂原因進(jìn)行研究并提出相應的改進(jìn)措施，利用體式顯微鏡、掃描電鏡、直讀光譜儀和金相顯微鏡研究了齒輪的裂紋形貌、化學(xué)成分和微觀(guān)組織。57步進(jìn)電機行星減速機結果表明: 齒輪的化學(xué)成分和硬度符合技術(shù)要求。齒輪的有效硬化層深度超過(guò)了技術(shù)要求，這會(huì )導致芯部受到較大的拉應力，是導致開(kāi)裂的第 1 個(gè)原因。裂紋源位于斷口芯部，并且有較多的 O、Al、Ca、Na 等元素組成的非金屬夾雜物，這些夾雜物硬度較高，容易割裂材料的基體，受到外力時(shí)容易產(chǎn)生應力集中形成裂紋源，是導致開(kāi)裂的第 2 個(gè)原因。針對上述開(kāi)裂原因制定相關(guān)的改進(jìn)措施，首先是不允許拼爐混裝，其次是減少材料中的夾雜物。通過(guò)上述工藝改進(jìn)，徹底解決了齒輪的早期開(kāi)裂問(wèn)題。
57步進(jìn)電機行星減速機是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪( 或蝸桿、齒輪-蝸桿) 傳動(dòng)所組成的獨立部件，一般在原動(dòng)機和工作機之間起匹配轉速和傳遞轉矩的作用，在冶金、有色、煤炭、建材、工程機械及石化等行業(yè)有極為廣泛的應用[1]。某
減速機在裝配后試運行時(shí)發(fā)生異響，打開(kāi)減速機殼體發(fā)現其錐齒輪小端部位出現了掉塊，其二維平面見(jiàn)圖 1 所示，減速器齒輪長(cháng) 302 mm，模數 11，大端模數 10.68，速比 3.545，在裝配后試車(chē) 15 min 后發(fā)現齒輪出現碎裂，其服役環(huán)境是在有潤滑油的封閉箱體內，最高轉速為 1850 r /min，輸出扭矩 12 000 N·m，這種齒輪的早期失效會(huì )導致減速機不能正常服役，從而延長(cháng)了交貨期限。生產(chǎn)單位決定對本批次總共 27臺減速機齒輪的風(fēng)險進(jìn)行評估，對開(kāi)裂的齒輪進(jìn)行了失效分析以便于采取相應的針對性措施。
57步進(jìn)電機行星減速機的齒輪機加工流程為: 下料→鍛造→調質(zhì)→粗車(chē)( 各個(gè)表面至 3.2 μm) →半精車(chē)( 各個(gè)表面)→滾齒→倒角→滲碳→車(chē)螺紋部位滲碳層→淬火+低溫回火→磨齒( 內孔、端面) →清洗→強化噴丸→清洗→成品檢查入庫。其鍛造溫度為 1 200 ℃，調質(zhì)工藝為 880 ℃ ×2 h油冷淬火+ 530 ℃ × 2.5 h 高溫回火，半精車(chē)∅43mm、∅57mm、∅65mm、∅70mm、∅174mm、∅34.5 mm，滲碳淬火工藝為 920 ℃ ×6 h 滲碳+830 ℃ ×2 h 油冷淬火+200 ℃×3 h 低溫回火，磨齒成形精度至 0.8 μm，噴丸覆蓋率 120%。
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