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工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析

大型齿轮常用作高速运行的传动部件，因此齿轮表面的啮合部位必须具有较高的强度和耐磨性，齿根部位的抗弯曲疲劳的强度要求也非常高。工件表层必须具有较高的强度，心部具有较高的韧性。这就需要对齿轮产品进行表面渗碳的淬火处理，提高工件表面强度和耐磨性，同时增加心部的强韧性，只有这样才能达到工件的性能和使用要求。
在实际生产过程中发现渗碳后齿轮表面出现剥落现象，为了分析问题原因采用DANTE建模仿真。
 

工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析(图1)

工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析(图2)

 

一、无脱碳表面应力分布情况

齿轮经过渗碳和油淬之后，假定没有脱碳现象产生，通过DANTE预测淬火后齿轮表面的压缩残余应力，显示出最后轮齿表面拉伸应力的大小不足以导致其表面发生开裂现象 。
 

工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析(图3)

最小主应力，MPa

工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析(图4)

最大主应力，MPa

 

二、有脱碳表面应力分布情况

假定脱碳层约为0.1mm，其轮齿表面碳分布情况如下图所示。
 

工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析(图5)

 
预测轮齿表面拉应力很大，但深度很浅。深度受脱碳深度的影响很大，通过仿真结果来看拉应力的深度约为0.3毫米，足以在实际齿轮中产生表面开裂甚至材质剥落的风险。
 

工程师及研发团队对大型齿轮淬火脱碳仿真分析(图6)

 
通过DANTE对有脱碳和无脱碳情况的轮齿表面拉应力情况分析，可以对热处理过程工艺进行指导，有效预防齿轮脱碳现象产生，节约实验成本。 |
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