摘要:本文详细分析了第一级行星齿轮的失效分析。合金钢用于制造机械传动系中的通用齿轮。使用标准冶金技术对断裂的行星齿轮齿进行了详细分析。从失败的行星齿轮齿的失效表面的目视检查，它表明，裂纹类型是疲劳。齿轮的光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)进行了测定。通过对失效面的分析，得出失效是由于疲劳和异常载荷引起的。组织中含有低碳马氏体。行星齿轮的失效是在加工过程中由齿产生的点蚀开始的。

　　关键词:行星齿轮，失效分析，疲劳，点蚀。

　　一、介绍

　　对一级行星齿轮的失效进行了详细的分析。分析了可能出现的故障原因。行星齿轮传动是由三个行星齿轮组成的齿轮系统，围绕一个太阳齿轮旋转。通常，行星齿轮安装在行星架上，行星架本身可相对于太阳齿轮旋转。所有齿轮的轴线通常是平行的，如图所示。1.用于制造齿轮的材料取决于强度和使用条件，如磨损、音等。钢是用于高强度齿轮，它可以是普通碳素钢或合金钢。钢齿轮通常进行热处理，以使韧性和齿的硬度得到适当的结合。一般来说，用于齿轮应用的钢必须满足易于制造和加工的两个基本要求。制造和加工要求包括机械加工性、锻造性和热处理性[1]。通常情况下，齿轮是用来降低速度，从而增加扭矩。在大多数情况下，所需的减速比、传动功率和小齿轮速度可以从产品设计规范中识别。行星轮、太阳轮和齿圈的参数见表一。输入转速与输出转速之比取决于每个齿轮的齿数，以及哪个部件保持静止。动力传输输入是22KW在1440rpm和最终输出功率将是18rpm。对于这种巨大的减少使用三级行星齿轮箱。齿轮减速可采用(1+R/S)的速比来实现。这种传动装置偶尔用于拖拉机、铸造部门和建筑设备，以提供高扭矩来驱动车轮。在这种情况下，第一级行星齿轮损坏。

　　二、实验考核

　　失效分析是收集和调查统计数据以总结失效的原因以及如何避免再次发生的途径。它是制造业中的一个重要控制，是开发新产品和升级现有产品的一个非常重要的工具。它依赖于收集失败的行星齿轮，以便使用各种方法，特别是显微镜检查失败的原因。调查失效的程序包括四个方面：初步观察、本底资料、实验室研究和失效综合[2]。失效分析的裂纹失效分析方法说明如下：

　　用独立眼进行超声检查。

　　光学显微镜(OM)测试方法为ASM IX。使用3%的硝酸钠作为蚀刻剂。

　　在扫描电子显微镜(SEM)中观察开裂表面。

　　三、视觉检查

　　目视检查是最广泛使用的方法，用于检测和检查表面，这是特别重要的，因为它们的结构失效机制的关系。即使用其它非破坏性技术来检测表面，目测也常常是一种有益的补充。[3]. 故障表面最初是用独立的眼睛观察到的，如图所示。2. 损坏是一致的固体颗粒，它是由行星齿轮表面的压力下，重负荷。因此，行星轮齿的大部分会因载荷过大而损坏。

　　四、能量色散X射线

　　EDX显示材料从行星齿轮齿转移到根部。值得注意的是，行星齿轮是由铁铬镍锰硅钢[5].大部分鳞片富含铁元素。EDX分析证明，氧化物形成在这个表面上。元素权重和计数的结果列于表二。

　　五、光学测试

　　一个部件的总寿命可以与连续事件，即裂纹萌生、裂纹扩展和最终断裂的累积效应有关。[6].在这种情况下，起始寿命主要受表面和亚表面现象的控制，而传播寿命则受微观结构的控制。图图5示出了由在淬火过程中开裂的合金钢制成的第一级行星齿轮的显微组织。淬火裂纹位于深压痕附近，显微组织显示整个组织为低碳马氏体，如图2所示。3(a和6)

　　六、扫描电镜检查

　　金属失效的方式多种多样，原因也各不相同。确定故障的原因对干防止再次发生至关重要。有关失效原因的最重要的信息来源之一是断裂面本身。断裂面是零件失效历史的详细记录。它包含加载历史、环境影响和材料质量的证据。用于分析这一证据的主要技术是电子分形学。应用这项技术的基础是了解金属如何断裂以及环境如何影响断裂过程。从靠近故障源的行星齿轮上切下适当的样本件。失败的行星齿轮的表面进行了检查，在扫描电子显微镜，以确定疲劳引发的原因。在检查行星齿轮箱时，22个行星齿轮中有8个被发现损坏。用扫描电镜对行星轮齿的失效表面进行了检测，如图所示。第四节(甲、乙和丙)。二次电子成像技术通过发现行星轮齿的失效表面，使其可见。微观疲劳沟槽的存在在较高的放大率下显示了疲劳的增长，这与行星齿轮在严重的疲劳载荷下的机械疲劳破坏是可靠的。目前的研究表明，大多数的服务故障发生在行星齿轮的疲劳和齿轮载荷也是至关重要的信息。

　　七、结论

　　本文研究了一级行星轮齿的损伤问题。扫描电子显微镜观察和光学显微镜分析，以确定不足的技术和齿轮故障模式。在这一持续的研究中，研究了行星齿轮在循环载荷作用下的疲劳活动，并对其齿轮的微观结构进行了评价。母材为含铁、氧、铬、锰、铝、硅的合金钢。齿轮材料可以得出以下结论。确定齿轮轮齿失效的起源原因的方法。大部分的失效都是在循环荷载作用下发生的。凹陷是从牙根开始的。对行星齿轮的失效表面分析表明，齿轮齿面疲劳生长方向的表面特征与所研究的齿轮箱函数中所揭示的相似。EDX分析证明，氧化物形成在这个表面上。火裂纹位于深压痕附近，组织中普遍存在低碳马氏体。齿轮的失效是由于齿在运行过程中产生的点蚀而引起的。