損壞現象︰齒根部之折斷(Breakage at gear flank)
解說︰
1.折斷部位多半發生在齒根部(Gear flank),且為全面折斷。
2.折斷面保持全面之金屬結晶粒狀,看不出塑性破斷之跡象。
3.折斷面週圍呈銳利邊緣(sharp edge)。
4.折斷面之顏色均一,看不出先後不同之色層。
5.屬於急性損壞之情況。
原因︰
1.設計錯誤,齒輪強度與實際負荷有很大之差距。
2.負荷不穩定,突然發生極大之超額應力(over stress)。
3.運轉過程中發生意外之超額衝擊性負荷(Impact load)。
4.其他運轉上之意外事故。
對策︰
1.重新確實設計,尤其使用不久立即發生如此折斷時顯然表示齒輪強度不夠,一定要做設計上之查核。
2.重新核對使用條件,尤其注意起動負荷(starting load),慣性問題(Inertia problem),振動衝擊問題等。
3.排除意外之原因。
損壞現象︰齒端部份折斷(breakage at gear edge)
粒狀斷面
解說︰
1.折斷部位發生在齒輪之單邊端部。
2.折斷面保持金屬結晶粒狀,看不出塑性破斷之跡象。
3.折斷面呈現銳利邊緣。
4.折斷面之顏色均一,看不出先後不同之色層。
5.屬於急性損壞之情況。
原因︰
1.負荷沒有均衡地分佈在齒幅上,而片面地集中在端部,以致產生極大之應力集中(stress concentration)。
2.導致應力集中之主要原因為齒輪軸心位置(Gear shaft alignment)有錯誤引起。
3.其他齒輪箱或支承架之剛性不足,易變形所致。
對策︰
1.提高齒輪軸間平行精度。
2.以補強方式加強齒輪箱,支承架之剛性。
3.採用修幅齒形(Crowing gear teeth)。
4.拉近齒輪軸軸承(Bearing)距離。
5.加粗齒輪軸之尺寸。
損壞現象︰齒冠部之折斷(Breakage at gear face)
解說︰
1.折斷發生在齒冠部位,且斷面有不同之色澤或色層。
2.折斷破面留有金屬結晶及擠壓塑性變形之痕跡。
3.折斷面週圍邊緣不夠銳利。
4.可發現條狀之不規則破碎片塊及異物。
5.尚可視為急性損壞之情況。
原因︰
1.齒輪夾進硬度高之條狀異物發生擠壓折斷。
2.齒輪之中心距離不正確(比正確值大許多),而在運轉中受到了負荷之突變或衝擊性負荷。
3.其他
對策︰
1.檢查周邊之機件確實固定鎖緊,不得墮落在齒輪組上。
2.確實保持正確中心距離之全深咬合運轉。
3.消除各種衝擊負荷,突變負荷之發生可能。
4.排除各種意外之一切原因。
損壞現象︰疲勞折斷(Fatigue failure)
解說︰
1.折斷面看不出金屬結晶粒狀,呈現被擠壓之光滑塊,且有方向性之纖維狀紋路(Fiberous metal folw)。
2.折斷面不呈現銳利邊緣。
3.折斷現象非瞬間一刻產生,而是由某一邊開始沿著一定方向逐漸發達。斷面可發現先後不同之色層帶。
4.顯然屬於慢性之時效損壞。
原因︰
1.顯然是長期高速運轉下材質疲勞(Fatigue) 所引發之破損。
2.齒面不光滑,有微小凹凸、抓痕、龜裂紋等,會在高速週期性運轉下產生應力集中,加速疲勞折斷。
3.設計時對疲勞限度(Endurance limit)之考量不足,以致材料之疲勞抗力不彰引發折斷。
4.生袘G蝕之齒輪較易產生疲勞折斷。
對策︰
1.重新考慮疲勞限度因素,設定許容應力,重新設計。
2.採用淬火加硬,表面光滑之齒面,如磨齒(Gear grinding)可大大提高抗疲勞效果,另防衒僧I對抗疲勞很有效果。
3.徹底檢驗,不採用︰表面粗、微細紋路、龜裂、抓痕等之齒輪。
4.改變齒輪材料,採用高韌性鋼材如JIS之SNCM系列。
   

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