滲碳齒輪鋼軸類鍛件失效分析及工藝優化

文／李海龍，郭忠昌，黃佳偉·湖州吉凱思檢測服務有限公司

湯敏僧，梁光書·浙江杰德機械科技有限公司

齒輪箱在機械制造中的應用很廣泛，尤其在風力發電機組中經常用到，而且是一個重要的機械部件，其主要功用是將風輪在風力作用下所產生的動力傳遞給發電機并使其得到相應的轉速。通常風輪的轉速很低，遠達不到發電機發電所要求的轉速，必須通過齒輪箱齒輪副的增速作用來實現，故也將齒輪箱稱之為增速箱。

高速軸在齒輪箱中起到紐帶作用，承受較大的扭矩及沖擊力，因此軸本身的質量好壞影響著齒輪箱的使用壽命，本文針對某公司生產的高速軸失效情況進行分析，通過高低倍檢測、無損檢測、宏觀斷口分析及成分分析等手段找出影響軸失效的根本原因，從而優化生產過程的工藝執行和控制。

高速軸的技術要求

高速軸的材質為20Cr2Ni2Mo，生產工藝流程為電渣錠→下料→加熱→鍛造→熱處理→機加工→檢驗→發貨。

技術要求

⑴表面硬度要求≤300HBW，單件硬度差≤30HBW。

⑵鍛比≥4。

⑶性能檢測要求：抗拉強度≥1080MPa；屈服強度≥850MPa；延伸率≥11%；斷面收縮率≥35%。

⑷無損檢測UT 齒部單個缺陷當量≤0.8mm；非齒部單個缺陷當量≤1.6mm，不允許有密集缺陷。

⑸晶粒度細于5 級。

⑹夾雜物要求見表1。

表1 夾雜物要求

⑺鋼錠采用電弧爐+精煉+真空脫氣+電渣重熔，化學成分見表2，[H]≤1.5PPm；[O]≤15PPm；[N]=70 ～160PPm。

表2 高速軸的化學成分含量(wt%)

高速軸的生產過程

⑴采用1.5t 鋼錠去除水冒口后下料，單件產品重量670kg，加熱溫度1220℃，保溫3 小時后開始鍛造，鍛造采用兩鐓三拔工藝，鍛比大于7。……