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殘余應(yīng)力對(duì)齒輪性能的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:疲勞壽命,承載能力與應(yīng)力分布,抗腐蝕與耐磨性,制造工藝的敏感性及微觀組織關(guān)聯(lián)性。
1. 疲勞壽命的影響
殘余壓應(yīng)力:可顯著提高齒輪疲勞壽命,通過(guò)抵消外部載荷產(chǎn)生的拉應(yīng)力,延緩裂紋萌生和擴(kuò)展。研究表明,表層殘余壓應(yīng)力可使疲勞壽命延長(zhǎng)數(shù)倍。例如噴丸強(qiáng)化形成的壓應(yīng)力層(-800~-1200MPa)能有效抑制裂紋擴(kuò)展。
殘余拉應(yīng)力:會(huì)降低疲勞強(qiáng)度,加速裂紋擴(kuò)展,使疲勞壽命縮短30%以上。齒根處拉應(yīng)力可能導(dǎo)致早期斷裂。
2. 承載能力與應(yīng)力分布
淬火殘余壓應(yīng)力可降低齒根彎曲應(yīng)力約15%,提升抗彎疲勞性能。
殘余應(yīng)力與外部載荷耦合作用時(shí),危險(xiǎn)區(qū)域仍集中在齒根,但壓應(yīng)力可優(yōu)化應(yīng)力分布。
3. 抗腐蝕與耐磨性
殘余壓應(yīng)力使材料微觀結(jié)構(gòu)更緊密,增強(qiáng)抗應(yīng)力腐蝕能力。
滲碳淬火形成的壓應(yīng)力層(如HRC58-63)可提高齒面耐磨性。

4. 制造工藝的敏感性
磨削齒根圓槽會(huì)破壞殘余壓應(yīng)力,導(dǎo)致拉應(yīng)力,顯著降低壽命。
冷卻速率過(guò)快(如淬火)可能產(chǎn)生更大熱應(yīng)力,需控制介質(zhì)選擇。
5. 微觀組織關(guān)聯(lián)性
殘余壓應(yīng)力常伴隨晶粒細(xì)化、位錯(cuò)密度增加等組織強(qiáng)化效應(yīng),進(jìn)一步改善性能。
滲碳異常層或粗大馬氏體會(huì)削弱殘余應(yīng)力的積極作用。
6. 調(diào)控建議
優(yōu)先采用噴丸強(qiáng)化、滲碳等工藝引入壓應(yīng)力。
避免過(guò)度磨削齒根,保留噴丸強(qiáng)化層。
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