2 齒面疲勞Surface Fatigue
齒面疲勞是由表面或次表面的疲勞裂紋擴(kuò)展而成的一種齒面損傷，它取決于相嚙合齒面的接觸應(yīng)力和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。
齒面疲勞裂紋常呈現(xiàn)為不規(guī)則的細(xì)線狀。疲勞裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，使齒面金屬脫落而形成凹坑。這些凹坑的大小，視材料性能、載荷大小等因素而定。這些凹坑，有的不再擴(kuò)展，有的則不斷擴(kuò)展而連成一片。
2.1 點(diǎn)蝕Pitting
它是一種齒面呈麻點(diǎn)狀的齒面疲勞損傷。
2.1.1 早期點(diǎn)蝕Initial Pitting
出現(xiàn)的麻點(diǎn)一般較小、數(shù)目不多，常發(fā)生在局部過(guò)高應(yīng)力區(qū)。齒面跑合后，接觸應(yīng)力趨向均勻，麻點(diǎn)不再繼續(xù)擴(kuò)展。如果早期點(diǎn)蝕的點(diǎn)蝕坑面積在工作齒面上占的比例過(guò)大，就會(huì)發(fā)展成為破壞性點(diǎn)蝕。
圖13 早期點(diǎn)蝕
船舶齒輪m=5mm，材料40Cr硬度HB255～280，輪齒工作齒面節(jié)線附近呈現(xiàn)較細(xì)小的麻點(diǎn)。
圖14 早期點(diǎn)蝕
試臉齒輪m＝5mm，材料45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)不久齒面出現(xiàn)少量麻點(diǎn)，直至循環(huán)次數(shù)大于107，麻點(diǎn)也未擴(kuò)大。
通常早期點(diǎn)蝕是由于相嚙合的齒面貼合不良造成局部過(guò)載而引起的。齒形誤差、齒面凹凸不平或軸姆歪斜等都能導(dǎo)致這種損傷。
2.1.2 破壞性點(diǎn)蝕 Destructive Pitting
這種點(diǎn)蝕的麻點(diǎn)，常比早期點(diǎn)蝕的大而深，一般首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上，并且不斷擴(kuò)費(fèi)，最后導(dǎo)致輪齒失效。通常破壞性點(diǎn)蝕是由于齒面上過(guò)高的應(yīng)力引起的，隨著應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的增多，敘點(diǎn)蝕不斷擴(kuò)展，從而導(dǎo)致運(yùn)轉(zhuǎn)不良和噪聲增大。
圖15 破壞性點(diǎn)蝕
軋鋼機(jī)齒輪m=16mm，材料40Cr ，節(jié)線附近齒面點(diǎn)蝕麻坑擴(kuò)展，幾乎達(dá)整個(gè)齒寬。
2.2 剝落Spalliog
剝落是指齒面上的材料成片剝離的一種輪齒損傷．剝落坑的形狀不規(guī)則，一般較為淺平，而且比點(diǎn)蟲坑大些。
這種損傷通常都是在過(guò)高的接觸應(yīng)力反復(fù)作用下，疲勞裂紋發(fā)展到一定程度后齒面材料碎裂而形成的。
剝落可以在點(diǎn)蝕坑的邊緣碎裂擴(kuò)大連接而成，這種情況一般在中硬材料的輪齒上最為常見(jiàn)。
表面硬化處理的輪齒，由于材料缺陷、熱處理毛病、磨削過(guò)熱以及載荷過(guò)大等原因使齒表層或次表層的應(yīng)力超過(guò)該處材料的極限應(yīng)力，裂紋就在表層或次表層內(nèi)產(chǎn)生。然后裂紋在表層內(nèi)或沿著齒表層軟硬過(guò)渡區(qū)延伸和擴(kuò)展，齒面金屬被壓碎呈片狀剝落而形成剝落坑，這種剝落損傷通常也稱表層壓碎。
圖16 剝落
軋鋼機(jī)人字齒輪mn=33mm，材料4oCr，硬度HB 217～255，齒面大塊剝落是由點(diǎn)蝕坑碎裂擴(kuò)展而成。
圖17 剝落
鋁鐵青銅蝸輪m＝20mm，呈現(xiàn)大面積剝落。
圖18 剝落
汽車齒輪m＝9.879mm，材料20MnVB，滲碳淬火表面硬度HRC56～62，由于載荷過(guò)大造成齒表面金屬壓碎剝落。
圖19 剝落
本圖為圖18 齒輪輪齒的金相試樣局部放大，約3.5 倍。
圖20剝落
汽車齒輪m=9.879mm，材料20MnVB，滲碳淬火表面硬度HRC56～62，硬化層過(guò)渡區(qū)的裂紋擴(kuò)展到齒面造成齒面材料大片脫落。
圖21 剝落
本圖為圖20 齒輪輪齒的局部放大，約3.5倍，由圖可見(jiàn)過(guò)渡區(qū)裂紋的擴(kuò)展情況。
