1)非金屬夾雜物。其作為微型缺口可引起應(yīng)力集中而使彎曲疲勞強(qiáng)度降低。
2)表面脫碳。將使彎曲疲勞極限降低。
3)金相組織。淬火鋼表層含有5%的非馬氏體(體積分?jǐn)?shù))組織時(shí)，彎曲疲勞極限將降低10%。
4)齒根的幾何狀態(tài)。包括齒根圓角半徑和表面粗糙度。齒根圓角經(jīng)優(yōu)化后，齒根應(yīng)力集中將大大改善。
5)殘余應(yīng)力。齒面的殘余壓應(yīng)力可降低彎曲拉應(yīng)力峰值。經(jīng)噴丸處理后，對(duì)殘留奧氏體含量、內(nèi)氧化層及殘余應(yīng)力都產(chǎn)生了影響，相應(yīng)地提高了齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。
疲勞試驗(yàn)可以預(yù)測(cè)材料或構(gòu)件在交變載荷作用下的疲勞強(qiáng)度，一般該類試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，所需設(shè)備比較復(fù)雜，但是由于一般的力學(xué)試驗(yàn)如靜力拉伸、硬度和沖擊試驗(yàn)，都不能夠提供材料在反復(fù)交變載荷作用下的性能，因此對(duì)于重要的零構(gòu)件進(jìn)行疲勞試驗(yàn)是必須的。
金屬材料疲勞試驗(yàn)的一些常用試驗(yàn)方法通常包括單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法、升降法、高頻振動(dòng)試驗(yàn)法、超聲疲勞試驗(yàn)法、紅外熱像技術(shù)疲勞試驗(yàn)方法等。
1、單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法
適用于金屬材料構(gòu)件在室溫、高溫或腐蝕空氣中旋轉(zhuǎn)彎曲載荷條件下服役的情況。該種方法在試樣數(shù)量受限制的情況下，可近似測(cè)定疲勞曲線并粗略估計(jì)疲勞極限。試驗(yàn)所需的疲勞試驗(yàn)機(jī)一般為彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)和拉壓試驗(yàn)機(jī)。
2、升降法疲勞試驗(yàn)
升降法疲勞試驗(yàn)是獲得金屬材料或結(jié)構(gòu)疲勞極限的一種比較常用而又精確的方法，在常規(guī)疲勞試驗(yàn)方法測(cè)定疲勞強(qiáng)度的基礎(chǔ)上或在指定壽命的材料或結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)直接測(cè)定的情況下，一般采用升降法疲勞試驗(yàn)間接測(cè)定疲勞強(qiáng)度。
確定齒輪接觸疲勞強(qiáng)度應(yīng)在齒輪試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)齒輪的負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)。當(dāng)齒面出現(xiàn)接觸疲勞失效或齒面應(yīng)力循環(huán)次數(shù)達(dá)到規(guī)定的循環(huán)基數(shù)N。而未失效時(shí)(以下簡(jiǎn)稱“越出”)，試驗(yàn)終止并獲得齒面在試驗(yàn)應(yīng)力下的一個(gè)壽命數(shù)據(jù)。當(dāng)試驗(yàn)齒輪及試驗(yàn)過(guò)程均無(wú)異常時(shí)，通常將該數(shù)據(jù)稱為“試驗(yàn)點(diǎn)”。根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康?，選擇小列不同的試驗(yàn)點(diǎn)的組合，經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，確定試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞特性曲線及接觸疲勞極限應(yīng)力。
(1)常規(guī)成組法
常規(guī)成組法用于測(cè)定試驗(yàn)齒輪的可靠度-應(yīng)力-壽命曲線(即R-S-N曲線)，求出試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力。
試驗(yàn)時(shí)取4～5個(gè)應(yīng)力級(jí)，每個(gè)應(yīng)力級(jí)不少于5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)(不包括越出點(diǎn))。最高應(yīng)力有中的各試驗(yàn)點(diǎn)的齒面應(yīng)力循環(huán)次數(shù)不少于1×106。最高應(yīng)力級(jí)與次高應(yīng)力級(jí)的應(yīng)力間隔為總試驗(yàn)應(yīng)力范圍的40%～50%，隨著應(yīng)力的降低，應(yīng)力間隔逐漸減少。最低應(yīng)力級(jí)至少有一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)越出。
材料在受到隨時(shí)間而交替變化的荷載作用時(shí)，所產(chǎn)生的應(yīng)力也會(huì)隨時(shí)間作用交替變化，這種交變應(yīng)力超過(guò)某一極限強(qiáng)度而且長(zhǎng)期反復(fù)作用即會(huì)導(dǎo)致材料的破壞，這個(gè)極限稱為材料的疲勞極限。
提高疲勞強(qiáng)度有哪些途徑
(1)減應(yīng)力集中中一對(duì)于零件上截面變化處，如孔、鍵槽、過(guò)渡圓角、螺紋等處要注意截面變化不可突然，孔的邊緣、過(guò)渡圓角處應(yīng)圓滑，表而要光潔。例如曲柄過(guò)渡圓角半徑不應(yīng)小于曲柄銷徑直徑的5%，否則就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的彎曲應(yīng)力集中。
(2)增強(qiáng)表層強(qiáng)度一采用滲碳、滲氮、碳氮共滲等表面化學(xué)熱處理可有效地提高零件的表面疲勞強(qiáng)度：對(duì)構(gòu)件表面實(shí)施冷機(jī)械加工，如采用噴丸、表面滾壓等表面強(qiáng)化工藝可使表面形成一層預(yù)壓應(yīng)力層，降低了容易萌生疲勞裂紋的表面拉應(yīng)力，顯著提高零件表面的疲勞。
