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工程師及研發團隊對大型齒輪淬火脫碳仿真分析

大型齒輪常用作高速運行的傳動部件，因此齒輪表面的嚙合部位必須具有較高的強度和耐磨性，齒根部位的抗彎曲疲勞的強度要求也非常高。工件表層必須具有較高的強度，心部具有較高的韌性。這就需要對齒輪產品進行表面滲碳的淬火處理，提高工件表面強度和耐磨性，同時增加心部的強韌性，只有這樣才能達到工件的性能和使用要求。
在實際生產過程中發現滲碳后齒輪表面出現剝落現象，為了分析問題原因采用DANTE建模仿真。
 

 

一、無脫碳表面應力分布情況

齒輪經過滲碳和油淬之后，假定沒有脫碳現象產生，通過DANTE預測淬火后齒輪表面的壓縮殘余應力，顯示出最后輪齒表面拉伸應力的大小不足以導致其表面發生開裂現象 。
 

最小主應力，MPa

最大主應力，MPa

 

二、有脫碳表面應力分布情況

假定脫碳層約為0.1mm，其輪齒表面碳分布情況如下圖所示。
 

 
預測輪齒表面拉應力很大，但深度很淺。深度受脫碳深度的影響很大，通過仿真結果來看拉應力的深度約為0.3毫米，足以在實際齒輪中產生表面開裂甚至材質剝落的風險。
 

 
通過DANTE對有脫碳和無脫碳情況的輪齒表面拉應力情況分析，可以對熱處理過程工藝進行指導，有效預防齒輪脫碳現象產生，節約實驗成本。 |

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