齒輪表面Cr-CrN涂層復(fù)合制備工藝及齒輪承載性能研究.pdf

1、齒輪傳動(dòng)作為機(jī)械傳動(dòng)的重要組成部分常因齒面損傷或輪齒折斷而失效中止工作，通常因齒面失效所引起的機(jī)械傳動(dòng)失效所占比重較大。因此，如何改善提高齒輪齒面承載能力具有十分重要的研究意義和價(jià)值。目前，國內(nèi)外常用的齒輪表面強(qiáng)化手段主要包括兩類：即傳統(tǒng)齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)（如滲C，滲N，C、N共滲，表面淬火等）和新型齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)（如高能束表面強(qiáng)化，表面鍍膜，表面合金化等）。然而，隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些方法逐漸表現(xiàn)出各自無法彌補(bǔ)的不足之處。<

2、br>　　針對(duì)上述單一技術(shù)所存在的不足，本文擬采用多項(xiàng)技術(shù)復(fù)合處理的方法對(duì)齒輪齒面進(jìn)行涂層制備，包括：電子束（EB）、離子滲氮（N）、PVD（Cr/CrN）等技術(shù)手段。通過對(duì)比分析不同工藝處理試樣的微觀組織、硬度分布、摩擦磨損性能、接觸疲勞性能和彎曲疲勞性能等，總結(jié)出制備齒面涂層較好的技術(shù)路線。文章內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）總結(jié)了電子束、離子滲氮、PVD等改性技術(shù)各自的特點(diǎn)，提出了通過技術(shù)復(fù)合制備齒面涂層的學(xué)術(shù)思想。<

3、br>　?。?）通過綜合對(duì)比不同工藝條件下齒輪材料的微觀組織、硬度分布、粗糙度和摩擦磨損性能等，確定“40Cr+電子束+Cr/CrN”和“40Cr+N+電子束+Cr/CrN”為制備齒面涂層的較優(yōu)工藝路線。
　?。?）齒輪材料滾動(dòng)接觸疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：“40Cr+電子束+Cr/CrN”為方案一中最優(yōu)工藝路線；當(dāng)可靠度P=0.99時(shí)，其接觸疲勞性能增長約17.73％。
　?。?）齒輪材料滾動(dòng)接觸疲勞失效分析表明：滾子表面以點(diǎn)蝕、

4、剝落等為主要失效特征，相鄰剝落坑會(huì)產(chǎn)生群連反應(yīng)且剝落坑內(nèi)存在大量金屬氧化物；而從截面的角度則可將裂紋分為外裂紋和內(nèi)裂紋兩類，文章對(duì)它的產(chǎn)生原因和擴(kuò)展機(jī)理做了分析討論。
　　（5）齒輪彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：“40Cr+電子束+Cr/CrN”為方案一中最優(yōu)工藝路線，具備較好的彎曲疲勞性能；當(dāng)可靠度R=0.99時(shí)，其彎曲疲勞性能提升約22.67%。
　?。?）齒輪彎曲疲勞失效分析表明，齒輪斷面主要分為兩個(gè)區(qū)：即瞬斷區(qū)和剪切唇區(qū)，文

5、章分別對(duì)其產(chǎn)生原因作了宏觀和微觀的失效分析。
　　通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可知，“電子束、離子滲氮、PVD”等技術(shù)可作為制備齒面復(fù)合涂層的有效方法。且以“40Cr+N+電子束+Cr/CrN”和“40Cr+電子束+CrN”的綜合改性效果為佳。與此同時(shí)，齒輪材料接觸疲勞實(shí)驗(yàn)和齒輪彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)了上述工藝路線的優(yōu)越性。因此，這種“技術(shù)復(fù)合”的方法可作為提高齒輪承載性能，延長齒輪疲勞壽命的有效方式。
　　本文創(chuàng)新性著重體現(xiàn)在