湘潭大學畢業(yè)設計說明書 英文翻譯及原文 附錄 A 英文翻譯 對應用于 聚合物生產的齒輪泵的失效分析 要 在這一項研究中，調查了由 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進行硬度測試、化學分析和冶金的試驗。 顯微組織對失效的效果也被考慮。詳細的冶金分析是建立在運轉中毀壞齒輪與未毀壞齒輪的對比之上的，結果表明齒輪硬度價值比在資料中陳述高。 齒輪的幾何學分析表明了結構的早期失效從齒輪鍵槽與軸孔半徑一個銳角應力集中處開始的。 關鍵字 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 年代早期以后已經被用于制造業(yè)的生產流程。從那時起高壓 (100 – 200 氣壓計 )聚合物齒輪泵成功被用于生產 像多元酯，聚苯乙烯，多元乙稀 ,其他的設計了聚合物生產。它們被用來制作產品如燈絲，釣釘，薄片和薄膜。 這些高壓齒輪泵也被用于再循環(huán)過程 , 如轉換成 抗腐蝕樹脂。 這些泵高壓的正變位式抽水機具有很長的使用壽命， 在過程控制和聚合物化學應用廣泛 ,在齒輪泵接管輸出以及計量器計量產品中起重要作用?，F(xiàn)在許多廠為分解聚合 物且傳送它到處理器，在混合機的下游采用一個齒輪泵。一個高壓的齒輪泵的使用壽命很長，但是它也意謂著一個泵即使工作了 10 –15 年，有時更久，也還沒有達到在現(xiàn)代工作標準。自從 1970 年代早期以后，只有通過在泵工藝學方面的較小改變提高生產使用壽命。 然而，透過最近的研究和調查，公司現(xiàn)在可以通過靠加生產數(shù)量或消除應力再拋光或提高維修基金來提高聚合物齒輪泵的性能 [1]. 粉末冶金 (P/M) 已經被用于聚合物泵齒輪的生產。 P/ M 過程是在設計級中制造的優(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制?；旌现圃煸?，將合金制成粉狀而且使裝滿一個模具的型腔 ,壓力成形后熔化或在一個控制加熱爐中加熱冶金黏住顆粒。 基本上，它是一個廉宜的金工過程，而且 P/ M 材料的利用率到達 97%。 因為這， P/ M 是一個能和保存過程的材料。 P/ M 過程是效率很高的生產方法在生產中簡單的或合成物分開在 , 生產的最后尺寸或非常接近零件設計尺寸 ,效率很高每小時能生產 110 道 1100 個零件。 且只輔修無需任何機制。 P/ M 零配件也可能為比較靠近的設計尺寸比被按規(guī)定尺寸制作及 [或 ] 鑄造 為兩者的有較高的密度和強度 [1 – 3] P/ M 物質的強度是一種被許多因數(shù)影響的非常復雜的現(xiàn)象。 圖 1 為 P/ M 鋼的 數(shù)被屈服圖。 氣孔增加應力集中 ,然而藉由變更氣孔形，分布和尺寸，疲勞和靜止的強度能被改良。 同種的和顯微組織的異種狀態(tài)也影響 P/M 材料的疲勞運轉。 化學成分，表面品質，殘留應力和凹口也影響 P/ M 強度 [4]. 湘潭大學畢業(yè)設計說明書 英文翻譯及原文 圖 1. 影響 P/ M 的傳遞因數(shù)使強度堅如鋼。 表 1 操作齒輪式泵浦為條件 操作溫度 300° C 操作壓力 70 – 90 轉加速 25 每分鐘 水位號 2 流動的物質 聚合物 在這一項研究中，被損壞的齒輪式泵浦被調查。 他們已經作為聚合物通過料量。 幾乎一個抽水機齒輪每個月在聚合物 - 紡織品的工廠中被損害。 被損壞齒輪那抽水機被評估，而且一個齒輪的破面因素對于一個聚合物噴射泵套筒經由 P/M 制造被發(fā)現(xiàn)。 操作條件的抽水機有表 1 。 安培齒輪式泵浦的攝影被屈服圖 2 。 機械的和顯微鏡下組織分析的數(shù)目被實行決定因素的安培破面。 圖 2. 齒輪式泵浦。 把兩個被損壞的齒輪樣品進行了各種不同的試驗。下列就是所進行的實驗項目 : 1）視覺檢驗和斷口金相檢驗 ; 2) 硬度試驗 ; 3) 化學成分 分析 ; 湘潭大學畢業(yè)設計說明書 英文翻譯及原文 4）金屬圖象分析。 3. 分析和結果 視覺檢驗和斷口金相檢驗 結構的起始研究通往破面可能已經由鍵槽所引起尖銳圓角的檢視 ,然而無也失效了齒輪結構表示相似的結構細部。 因此 ,它是考慮過的毀壞的因素不可能是銳利墻角孤獨的 ,但是對毀壞的他們貢獻不能夠在由于應力集中的出現(xiàn)被低估。無分開了齒輪 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當破面表面被檢查的時候 ,指出毀壞是一脆的破面的型態(tài)。當做在圖 3 中顯示，所有的破面因為高度在一個鍵槽內圓角半徑似乎啟動在這一個可能被材 料的貧窮碰撞能量混合的區(qū)域應力集中用。除了銳利墻角擴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 ,非常小的鍵槽內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洛氏硬度試驗機上進行的。測量在三個不同的表面積。 硬度數(shù)值被屈服表 2. 從外部的表面機器 ,硬度數(shù)值在內部上也被測量。 結果對給定的表 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該是最大的 55 – 60 ,5,6]. 在那之上其他的手 ,對于被損壞的齒輪，硬度被觀察如 64 – 65 是比較高的超過最大的硬度。 化學分析 失效的齒輪化學成分材料被光譜學化學分析決定了。齒輪的化學成分被屈服表 3 。 表 2 失效的齒輪材料的硬度數(shù)值 表 3 齒輪材料的化學分析 湘潭大學畢業(yè)設計說明書 英文翻譯及原文 已了解的 P/ M 的化學成分材料是高的合金鋼。 因為合金元件是高的在成分中 , 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, 引起結構在一個脆的光褐色中失效。 析 在錠冶金學 / 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)學中，裂紋感染機械的，實際的，和化學者 , 電的和熱材料的性質。 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構。 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 (的術語已經用來熔化分類 形狀對鍛結的材料和率他們的熱處理。 美國標準鍛結進行 ,顆粒身份是失去的 ,孔隙結構變成整修路面工具，而且小的孔隙進入較大的孔隙之內合并。 從一歷史的透視圖 ,定量 經缺乏客觀性。 計算 地貌 , 如此的如更重要的顆粒界線和角孔隙銳利 , 或使用比較的術語 , 如此的如貧窮的，公平的或好 ,有被用 , 湘潭大學畢業(yè)設計說明書 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準的技巧進入命令檢查裂紋結構。 明的光學顯微鏡被用于調查。失效的齒輪結構材料在無花果樹中被顯示 。 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。失效的齒輪結構材料在無花果樹中被顯示。 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 結論 在這一個研究中，調查齒輪的顯微鏡下組織，化學成分和硬度的影響。從實驗的觀測后作出下列的結論 : P/ M 鋼作為這些齒輪的生產，可由低的合金鋼生產， 同時 , 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中，得出的結論為破裂從鍵槽半徑應力集中處開始。 鍵槽齒根過渡曲面半徑裂紋被擴大。 同時 , 在設計級，齒根過渡曲面半徑應該為輪轂的 40% 的鍵槽深度減少局部應力濃度。 代替一個鍵 , 如此的其他系結物方法如打小樁 , 分離尖細的襯套而且按裝配能被應用； 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。 士以及為這一項研究提供援助的 司和 司。