湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 英文翻譯及原文 附錄 A 英文翻譯 對(duì)應(yīng)用于 聚合物生產(chǎn)的齒輪泵的失效分析 要 在這一項(xiàng)研究中，調(diào)查了由 P/ M( 粉末冶金 ) 制造的聚合物注入泵的齒輪失效。為了了解失效的原因，樣品從失效的齒輪上分離出來(lái)進(jìn)行硬度測(cè)試、化學(xué)分析和冶金的試驗(yàn)。 顯微組織對(duì)失效的效果也被考慮。詳細(xì)的冶金分析是建立在運(yùn)轉(zhuǎn)中毀壞齒輪與未毀壞齒輪的對(duì)比之上的，結(jié)果表明齒輪硬度價(jià)值比在資料中陳述高。 齒輪的幾何學(xué)分析表明了結(jié)構(gòu)的早期失效從齒輪鍵槽與軸孔半徑一個(gè)銳角應(yīng)力集中處開始的。 關(guān)鍵字 齒輪 ; 破裂 ; 粉末 冶金 ; 失效分析 ; 銳角 ; 顯微組織 1. 介紹 聚合物齒輪泵自從 1970 年代早期以后已經(jīng)被用于制造業(yè)的生產(chǎn)流程。從那時(shí)起高壓 (100 – 200 氣壓計(jì) )聚合物齒輪泵成功被用于生產(chǎn) 像多元酯，聚苯乙烯，多元乙稀 ,其他的設(shè)計(jì)了聚合物生產(chǎn)。它們被用來(lái)制作產(chǎn)品如燈絲，釣釘，薄片和薄膜。 這些高壓齒輪泵也被用于再循環(huán)過程 , 如轉(zhuǎn)換成 抗腐蝕樹脂。 這些泵高壓的正變位式抽水機(jī)具有很長(zhǎng)的使用壽命， 在過程控制和聚合物化學(xué)應(yīng)用廣泛 ,在齒輪泵接管輸出以及計(jì)量器計(jì)量產(chǎn)品中起重要作用?，F(xiàn)在許多廠為分解聚合 物且傳送它到處理器，在混合機(jī)的下游采用一個(gè)齒輪泵。一個(gè)高壓的齒輪泵的使用壽命很長(zhǎng)，但是它也意謂著一個(gè)泵即使工作了 10 –15 年，有時(shí)更久，也還沒有達(dá)到在現(xiàn)代工作標(biāo)準(zhǔn)。自從 1970 年代早期以后，只有通過在泵工藝學(xué)方面的較小改變提高生產(chǎn)使用壽命。 然而，透過最近的研究和調(diào)查，公司現(xiàn)在可以通過靠加生產(chǎn)數(shù)量或消除應(yīng)力再拋光或提高維修基金來(lái)提高聚合物齒輪泵的性能 [1]. 粉末冶金 (P/M) 已經(jīng)被用于聚合物泵齒輪的生產(chǎn)。 P/ M 過程是在設(shè)計(jì)級(jí)中制造的優(yōu)良選擇。 P/ M 過程考慮到精密的牙齒，邊緣和需要 的孔。 金屬粉狀齒輪不需要另外的機(jī)制?；旌现圃煸?，將合金制成粉狀而且使裝滿一個(gè)模具的型腔 ,壓力成形后熔化或在一個(gè)控制加熱爐中加熱冶金黏住顆粒。 基本上，它是一個(gè)廉宜的金工過程，而且 P/ M 材料的利用率到達(dá) 97%。 因?yàn)檫@， P/ M 是一個(gè)能和保存過程的材料。 P/ M 過程是效率很高的生產(chǎn)方法在生產(chǎn)中簡(jiǎn)單的或合成物分開在 , 生產(chǎn)的最后尺寸或非常接近零件設(shè)計(jì)尺寸 ,效率很高每小時(shí)能生產(chǎn) 110 道 1100 個(gè)零件。 且只輔修無(wú)需任何機(jī)制。 P/ M 零配件也可能為比較靠近的設(shè)計(jì)尺寸比被按規(guī)定尺寸制作及 [或 ] 鑄造 為兩者的有較高的密度和強(qiáng)度 [1 – 3] P/ M 物質(zhì)的強(qiáng)度是一種被許多因數(shù)影響的非常復(fù)雜的現(xiàn)象。 圖 1 為 P/ M 鋼的 數(shù)被屈服圖。 氣孔增加應(yīng)力集中 ,然而藉由變更氣孔形，分布和尺寸，疲勞和靜止的強(qiáng)度能被改良。 同種的和顯微組織的異種狀態(tài)也影響 P/M 材料的疲勞運(yùn)轉(zhuǎn)。 化學(xué)成分，表面品質(zhì)，殘留應(yīng)力和凹口也影響 P/ M 強(qiáng)度 [4]. 湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 英文翻譯及原文 圖 1. 影響 P/ M 的傳遞因數(shù)使強(qiáng)度堅(jiān)如鋼。 表 1 操作齒輪式泵浦為條件 操作溫度 300° C 操作壓力 70 – 90 轉(zhuǎn)加速 25 每分鐘 水位號(hào) 2 流動(dòng)的物質(zhì) 聚合物 在這一項(xiàng)研究中，被損壞的齒輪式泵浦被調(diào)查。 他們已經(jīng)作為聚合物通過料量。 幾乎一個(gè)抽水機(jī)齒輪每個(gè)月在聚合物 - 紡織品的工廠中被損害。 被損壞齒輪那抽水機(jī)被評(píng)估，而且一個(gè)齒輪的破面因素對(duì)于一個(gè)聚合物噴射泵套筒經(jīng)由 P/M 制造被發(fā)現(xiàn)。 操作條件的抽水機(jī)有表 1 。 安培齒輪式泵浦的攝影被屈服圖 2 。 機(jī)械的和顯微鏡下組織分析的數(shù)目被實(shí)行決定因素的安培破面。 圖 2. 齒輪式泵浦。 把兩個(gè)被損壞的齒輪樣品進(jìn)行了各種不同的試驗(yàn)。下列就是所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 : 1）視覺檢驗(yàn)和斷口金相檢驗(yàn) ; 2) 硬度試驗(yàn) ; 3) 化學(xué)成分 分析 ; 湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 英文翻譯及原文 4）金屬圖象分析。 3. 分析和結(jié)果 視覺檢驗(yàn)和斷口金相檢驗(yàn) 結(jié)構(gòu)的起始研究通往破面可能已經(jīng)由鍵槽所引起尖銳圓角的檢視 ,然而無(wú)也失效了齒輪結(jié)構(gòu)表示相似的結(jié)構(gòu)細(xì)部。 因此 ,它是考慮過的毀壞的因素不可能是銳利墻角孤獨(dú)的 ,但是對(duì)毀壞的他們貢獻(xiàn)不能夠在由于應(yīng)力集中的出現(xiàn)被低估。無(wú)分開了齒輪 1 而且分開了齒輪 2 表示了相似的毀壞而且沒有忍受任何指示疲勞裂痕成長(zhǎng)當(dāng)破面表面被檢查的時(shí)候 ,指出毀壞是一脆的破面的型態(tài)。當(dāng)做在圖 3 中顯示，所有的破面因?yàn)楦叨仍谝粋€(gè)鍵槽內(nèi)圓角半徑似乎啟動(dòng)在這一個(gè)可能被材 料的貧窮碰撞能量混合的區(qū)域應(yīng)力集中用。除了銳利墻角擴(kuò)充之外到那在齒輪的外面 , 被減少的厚在鍵槽和齒輪牙底高圈協(xié)助了毀壞。同時(shí) ,非常小的鍵槽內(nèi)圓角半徑增加開槽影響。 圖 3. 被損壞的齒輪。 硬度分析 失效齒輪材料的硬度是在一個(gè)洛氏硬度試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的。測(cè)量在三個(gè)不同的表面積。 硬度數(shù)值被屈服表 2. 從外部的表面機(jī)器 ,硬度數(shù)值在內(nèi)部上也被測(cè)量。 結(jié)果對(duì)給定的表 2 的數(shù)值非常相似。 被觀察被損壞的齒輪穿越被增加硬度但是不表面硬化。 齒輪外部的表面硬度應(yīng)該是最大的 55 – 60 ,5,6]. 在那之上其他的手 ,對(duì)于被損壞的齒輪，硬度被觀察如 64 – 65 是比較高的超過最大的硬度。 化學(xué)分析 失效的齒輪化學(xué)成分材料被光譜學(xué)化學(xué)分析決定了。齒輪的化學(xué)成分被屈服表 3 。 表 2 失效的齒輪材料的硬度數(shù)值 表 3 齒輪材料的化學(xué)分析 湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 英文翻譯及原文 已了解的 P/ M 的化學(xué)成分材料是高的合金鋼。 因?yàn)楹辖鹪歉叩脑诔煞种?, 高的硬度數(shù)值被獲得。 齒輪材料的成分含有高的 C ， 鏌和 W, 引起結(jié)構(gòu)在一個(gè)脆的光褐色中失效。 析 在錠冶金學(xué) / 形成的顯微鏡下組織之間的最初區(qū)別材料和一制造藉著在藉由熔化被后繼的壓入壓粉冶金路線是后者的裂紋的出現(xiàn)。 在它的各種不同的形態(tài)學(xué)中，裂紋感染機(jī)械的，實(shí)際的，和化學(xué)者 , 電的和熱材料的性質(zhì)。 因此 ,能夠數(shù)量地表示顯微鏡下組織的特色是重要的壓粉冶金零配件和結(jié)構(gòu)。 圖 4. 齒輪 1 的顯微鏡下組織 .(不蝕刻 ,) 圖 5. 齒輪 2 的顯微鏡下組織 .(不蝕刻 ) 圖 6. 齒輪 1 的顯微鏡下組織 .(以硝酸腐蝕液蝕刻 ) 圖 7. 齒輪 2 的顯微鏡下組織 .(以硝酸腐蝕液 蝕刻 ) 在 P/M 中，熔碴 (的術(shù)語(yǔ)已經(jīng)用來(lái)熔化分類 形狀對(duì)鍛結(jié)的材料和率他們的熱處理。 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)鍛結(jié)進(jìn)行 ,顆粒身份是失去的 ,孔隙結(jié)構(gòu)變成整修路面工具，而且小的孔隙進(jìn)入較大的孔隙之內(nèi)合并。 從一歷史的透視圖 ,定量 經(jīng)缺乏客觀性。 計(jì)算 地貌 , 如此的如更重要的顆粒界線和角孔隙銳利 , 或使用比較的術(shù)語(yǔ) , 如此的如貧窮的，公平的或好 ,有被用 , 湘潭大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 英文翻譯及原文 藉由有限制的成功 樣品首先土地 , 拋光并且蝕刻使用標(biāo)準(zhǔn)的技巧進(jìn)入命令檢查裂紋結(jié)構(gòu)。 明的光學(xué)顯微鏡被用于調(diào)查。失效的齒輪結(jié)構(gòu)材料在無(wú)花果樹中被顯示 。 被失效的區(qū)域顯微鏡下組織是屈服圖 8 。 裂紋在 P/M 材料中被同種地傳布 , 除了在被失效的鍵槽之外區(qū)域。失效的齒輪結(jié)構(gòu)材料在無(wú)花果樹中被顯示。 4 – 7. 被失效的區(qū)域顯微鏡下組織是屈服圖 8 。 裂紋在 P/M 材料中被同種地傳布 , 除了在被失效的鍵槽之外 結(jié)論 在這一個(gè)研究中，調(diào)查齒輪的顯微鏡下組織，化學(xué)成分和硬度的影響。從實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)后作出下列的結(jié)論 : P/ M 鋼作為這些齒輪的生產(chǎn)，可由低的合金鋼生產(chǎn)， 同時(shí) , 使用滲氮合金鋼 , 表面硬化和硬且薄的表皮深度。 2. 齒輪硬 度非常高。 因此，在熱處理之后，為了要獲得塑性應(yīng)該退火； 3. 裂紋出現(xiàn)率最高的是在鍵槽切線區(qū)域中 , 但是法線及其他區(qū)域中也有； 4. 在失效的零配件的試驗(yàn)中，得出的結(jié)論為破裂從鍵槽半徑應(yīng)力集中處開始。 鍵槽齒根過渡曲面半徑裂紋被擴(kuò)大。 同時(shí) , 在設(shè)計(jì)級(jí)，齒根過渡曲面半徑應(yīng)該為輪轂的 40% 的鍵槽深度減少局部應(yīng)力濃度。 代替一個(gè)鍵 , 如此的其他系結(jié)物方法如打小樁 , 分離尖細(xì)的襯套而且按裝配能被應(yīng)用； 5. 另外的一種可能性是泵超過被制造廠商給的壓力可能在一個(gè)較高的壓力下使用。 致謝 感激地以下教授們的支持 。 士 教授。 士以及為這一項(xiàng)研究提供援助的 司和 司。