前言
我们知道,在风电齿轮箱运行过程中,齿轮件和轴承的失效形式有很多,微点蚀是齿轮箱传动零件寿命及可靠性的一个重要影响因素。

什么是微点蚀?
微点蚀不同于点蚀,常出现在硬齿面的齿顶和齿根部位。
一.在齿轮齿面上观察到的表面疲劳现象(实质是齿面出现微小裂纹并伴有少量材料转移),也会出现在滚动轴承中。
二.可能出现表面灰暗、斑点,局部变得粗糙,齿面脱落等。

微点蚀引起的破坏性磨损,可能出现在工作的最初数个小时之内。如果不加以控制,会导致重大的设备故障。目前变速箱设计多采用表面硬化或渗碳齿轮,微点蚀现象越来越突出。变速箱技术的发展,已经可以显著减小其尺寸,同时提升功率传递能力。这就需要所有的设计部件,包括齿轮润滑油,必须提高其性能水平。
产生的原因?
由于两齿面微观结构的波峰发生直接接触,并在较高的接触及剪切应力和相对摩擦作用下,导致齿面局部温度升高,油膜或化学反应膜破裂,进而产生复杂的弹塑性变形,在此过程中也就产生了齿轮表面的微小裂纹和材料转移。影响齿面微点蚀的因素有:
1.润滑介质因素,如油的种类、粘度、油性及添加剂种类等
2.材料种类及热处理状态与组织
3.设计参数及制造工艺方法等
虽然影响微点蚀产生的因素很多,其中关键的因素是表面粗糙度和润滑油的选择。
蚀会导致什么问题?
齿轮上的微点蚀会导致齿轮、轴承和密封的问题。微点蚀在齿轮中产生的磨损会改变齿轮齿的形状。当齿轮上出现微点蚀磨损时,齿轮齿的形状变化,使得载荷集中于较小的区域,从而影响齿轮在通过咬合点时的传动精度。

1.随着时间推移,齿轮的磨损、噪音、振动会增大

2.放大50倍的微点蚀照片单个微点蚀裂纹在5-10μm,深度在10μm

3.从微点蚀区域扩散而来的巨点蚀
当齿轮磨损时,磨损的金属成为润滑油中的污染物。这些颗粒在变速箱中循环,挤压在齿轮和轴承表面上。这称之为“碎痕”,会改变轴承滚动体和轴承套圈的表面,从而导致碎裂。由于碎痕和随后的疲劳失效,微点蚀产生的金属颗粒会缩短变速箱中使用的相关轴承的预期寿命。基于轴承寿命理论和数据,齿轮齿上的微点蚀产生的硬质碎片颗粒,可能降低轴承寿命20%以上。即使是采用过滤,在磨损颗粒从润滑油中排出之前还是会产生很多碎痕和相关损坏。另外,这些碎屑还会引起密封件的磨蚀损坏,导致泄漏和污染物侵入。
如何抑制微点蚀?
一.要控制微点蚀,用户可使用表面极其平滑或超精加工的齿轮和轴承,降低齿面粗糙度。
二.采用适当的表面涂层处理及喷丸强化。
三.选择专用于抑制微点蚀的润滑油,定期检测油液的性能指标,油品不达标时及时更换。 (作者:南京安维士传动技术股份有限公司高级工程师 王敏)