热加工工艺

作者：罗家元, 张洪强, 杨承霖,

关键词：重载齿轮, 残余应力, 时变啮合刚度, 动态啮合力, 轮齿内部疲劳断裂(TIFF),

风电机组中渗碳齿轮服役于重载工况，其失效形式多数为齿轮内部疲劳断裂。为探究淬火残余应力对风电机组重载齿轮裂纹扩展的影响，建立三维渗碳-淬火数值模型，在考虑渗碳材料属性改变和分析淬火残余应力分布规律基础上，计算残余应力作用下齿轮啮合过程中的时变啮合刚度。利用集中参数法建立直齿轮副的六自由度动力学模型，求解得到振动响应并提取动态啮合力。将其转化为等效力矩求解不同渗碳深度下的应力强度因子，揭示淬火残余应力和渗碳处理对重载荷齿轮裂纹扩展的影响规律。结果表明：风电重载齿轮因热处理残余应力中拉应力的存在导致裂纹萌生于轮齿两侧内部渗碳层与心部的过渡区域；残余应力使得应力强度因子提高了近65%；随着动态载荷循环次数的增加，裂纹长度逐渐增加，扩展速率不断增大；在达到最佳渗碳深度前的相同裂纹长度下，渗碳深度越深，循环次数增加且增幅大于线性增量。

来源：2026年第6期

《热加工工艺》期刊编辑部

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