工业齿轮耐磨性能试验

检测项目

耐磨性能核心检测：

• 磨损量测定：质量损失（Δm/g，参照GB/T12444-2006）、体积损失（ΔV/mm³，阿基米德排水法）
• 摩擦系数分析：动态摩擦系数（μd，滑动速度0.1-5m/s、载荷10-500N）、静态摩擦系数（μs，接触压力0.5-2MPa）
• 表面磨损程度评估：齿面磨损宽度（W/mm，显微镜测量）、齿根磨损深度（D/μm，轮廓仪扫描）

表面状态与硬度关联检测：

• 表面硬度检测：维氏硬度（HV10，载荷10kgf、保压10s）、洛氏硬度（HRC，载荷150kgf、金刚石圆锥压头）
• 表面粗糙度测定：轮廓算术平均偏差（Ra/μm，GB/T1031-2009）、微观不平度十点高度（Rz/μm，取样长度0.8mm）
• 残余应力分析：轴向残余应力（σr/MPa，X射线衍射法、ψ=0°/45°/90°）、径向残余应力（σθ/MPa，误差±5MPa）

摩擦学特性综合分析：

• 润滑状态评价：油膜厚度（h/μm，光干涉法）、润滑失效临界载荷（F/N，四球试验机法）
• 磨损温度监测：齿面最高温度（T/℃，红外热像仪、响应时间≤0.1s）、油温变化（ΔT/℃，热电偶、精度±0.5℃）
• 摩擦功计算：摩擦系数×正压力×滑动距离（W/J，数据采集系统实时记录）

力学性能与耐磨相关性检测：

• 拉伸试验：屈服强度（Rp0.2/MPa，GB/T228.1-2021）、抗拉强度（Rm/MPa）、断后伸长率（A/%）
• 冲击试验：夏比V型缺口冲击功（KV2/J，ASTME23-22、试验温度-40℃~室温）
• 疲劳寿命试验：弯曲疲劳寿命（N/次，旋转弯曲试验机、应力比R=-1）

疲劳与磨损协同验证：

• 接触疲劳磨损试验：齿面接触疲劳寿命（N/次，FZG齿轮试验机、载荷等级10-12）
• 弯曲疲劳磨损试验：齿根弯曲疲劳强度（σb/MPa，脉动循环载荷、频率10-50Hz）
• 累积磨损疲劳：循环磨损-疲劳复合试验（次数≥10^6、载荷波动±10%）

环境适应性磨损测试：

• 高温磨损试验：温度200-800℃、保温时间1-4h，磨损量增量（Δm/g）
• 低温磨损试验：温度-60-0℃、预冷时间2h，摩擦系数变化率（±5%）
• 腐蚀磨损试验：盐雾环境（5%NaCl溶液、pH6.5-7.2），腐蚀磨损速率（mm/year）

材料组织结构影响分析：

• 金相组织观察：渗碳层深度（δ/mm，硝酸酒精浸蚀）、马氏体级别（1-5级，GB/T13298-2015）
• 晶粒度检测：奥氏体晶粒度（G级，≥5级，ASTME112-13）、碳化物分布（网状/点状，面积分数≤5%）
• 非金属夹杂物评级：氧化物（A类）、硫化物（B类），等级≤2级（GB/T10561-2005）

磨损机理诊断检测：

• 磨损表面形貌分析：磨料磨损痕迹（犁沟深度/宽度，SEM观察）、粘着磨损点（面积/%，EDS元素mapping）
• 磨损产物分析：磨屑形态（片状/颗粒状，激光粒度仪、粒径0.1-100μm）、磨屑成分（Fe3O4、Fe2O3含量，XPS）
• 磨损类型判定：磨料磨损（占比≥30%）、粘着磨损（占比≥20%）、疲劳磨损（占比≥15%）

尺寸稳定性与精度保持性检测：

• 齿距偏差：累积齿距偏差（Fp/μm，GB/T10095.1-2008）、单个齿距偏差（fpt/μm）
• 齿形偏差：齿形总偏差（Fα/μm）、齿形鼓形量（Cα/μm，允许0-5μm）
• 齿向偏差：齿向总偏差（Fβ/μm）、接触线偏差（ΔFb/μm）

抗胶合性能专项评估：

• FZG胶合试验：胶合负荷等级（L10-L12，ISO14635-1:2021）、胶合失效时间（t/min）
• 热胶合试验：临界温度（Tc/℃，齿面温度突变点）、胶合磨损面积（%，图像分析）
• 润滑失效胶合：无润滑状态下，胶合发生时的最小载荷（F/N）

检测范围

1.渗碳淬火齿轮钢：涵盖20CrMnTi、20CrNiMo、18Cr2Ni4WA等牌号，重点检测渗碳层深度均匀性、表面硬度分布及接触疲劳磨损性能

2.氮化齿轮钢：包括38CrMoAlA、42CrMo等，侧重氮化层脆性（维氏硬度梯度≤100HV/μm）、白亮层厚度（0.01-0.05mm）及抗腐蚀磨损能力

3.不锈钢齿轮：304、316L、17-4PH等，重点评估抗点蚀磨损、抗腐蚀磨损性能及高温环境下的摩擦系数稳定性

4.塑料齿轮：PA66+GF30、POM、PEEK等，检测摩擦系数（≤0.15）、磨损量（≤0.05g/10^6循环）及温度对耐磨性的影响（25-120℃）

5.铸铁齿轮：HT250、QT500-7、ADI（等温淬火球墨铸铁），侧重石墨形态（片状/球状）对磨损的影响及齿面硬度（HBW180-300）

6.粉末冶金齿轮：Fe-Cu-C系、Fe-Ni-C系，重点检测孔隙率（≤5%）、渗油率（≥0.5%）及孔隙对磨损量的贡献（≤20%）

7.陶瓷齿轮：氧化锆（ZrO2）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC），评估脆性磨损特性（断裂韧性≥5MPa·m^1/2）及抗冲击磨损能力

8.表面涂层齿轮：DLC（类金刚石）、TiN、CrN涂层，检测涂层耐磨性（磨损率≤1×10^-6mm³/N·m）、结合强度（≥50N）及涂层厚度（2-10μm）

9.大型重载齿轮：模数≥20mm、直径≥1000mm的齿轮，重点检测齿面接触疲劳磨损（载荷≥100kN）、齿根弯曲疲劳强度及尺寸磨损后的精度保持性（齿距偏差≤0.05mm）

10.微型精密齿轮：模数≤0.5mm、齿宽≤2mm的齿轮，侧重尺寸磨损后的齿形偏差（≤0.005mm）、齿向偏差（≤0.003mm）及摩擦系数稳定性（≤0.1）

11.风电齿轮：增速箱齿轮、主轴齿轮，重点检测低周疲劳磨损（循环次数≤10^5）、盐雾环境下的腐蚀磨损及低温（-40℃）启动磨损

12.汽车变速箱齿轮：手动/自动变速箱齿轮，检测换挡过程中的冲击磨损（载荷波动±20%）、润滑失效后的胶合磨损及高温（150℃）下的磨损量

13.矿山机械齿轮：破碎机、输送机齿轮，侧重高载荷（≥500kN）下的磨料磨损（矿石颗粒尺寸5-50mm）及齿面抗刮伤性能

14.航空航天齿轮：直升机主减速器齿轮、发动机齿轮，重点检测轻量化材料（钛合金、铝合金）的耐磨性能及高温（300-600℃）下的尺寸稳定性

检测方法

国际标准：

• ASTMG99-17(2022)金属材料往复滑动摩擦磨损试验方法
• ISO14635-1:2021齿轮磨损试验方法第1部分：固定载荷条件下的试验
• ISO20808:2017塑料齿轮磨损试验方法
• ASTME23-22金属材料夏比V型缺口冲击试验方法

国家标准：

• GB/T12444-2006金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验
• GB/T3960-2016塑料滑动摩擦磨损试验方法
• GB/T10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法
• GB/T228.1-2021金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法

方法差异说明：ASTMG99采用恒定载荷（±1%）及固定滑动速度，适用于材料级磨损评估；GB/T12444允许变载荷（±10%）及变速度，更贴近实际齿轮运行工况。ISO14635-1针对齿轮整体进行磨损试验，强调齿面接触状态的模拟；GB/T3960则采用平板-滑块试样，更适用于塑料材料的基础耐磨性能测试。ASTME23与GB/T229（金属材料夏比冲击试验方法）的主要差异在于试样尺寸（ASTM为10×10×55mm，GB为10×10×55mm或7.5×10×55mm）及试验温度范围（ASTM为-196℃~室温，GB为-196℃~600℃）。

检测设备

1.微机控制摩擦磨损试验机：MMW-1型（济南试验机厂），载荷范围0-1000N，转速0-2000r/min，滑动速度0.01-5m/s，精度±0.5%

2.表面轮廓仪：TalysurfCCILite（英国泰勒霍普森），分辨率0.1nm，测量范围0-10mm，采样长度0.25-8mm

3.电子分析天平：SartoriusME204（德国赛多利斯），最大载荷220g，精度0.1mg，重复性±0.05mg

4.维氏硬度计：WilsonVH3100（美国威尔逊），试验力10g-10kg，维氏硬度范围5-3000HV，精度±1%

5.洛氏硬度计：HR-150A（上海联尔），载荷150kgf，压头直径1.5875mm（HRC），精度±1HRC

6.FZG齿轮试验机：FZGA10（德国FZG），试验齿轮模数2.5mm，齿数26/34，载荷等级1-12，循环次数≤10^7

7.扫描电子显微镜（SEM）：ZEISSSigma300（德国蔡司），分辨率1.0nm（15kV），加速电压0.1-30kV，放大倍数5-1,000,000×

8.X射线衍射仪（XRD）：BrukerD8Advance（德国布鲁克），Cu靶（λ=0.15418nm），扫描范围5-90°，步长0.02°，转速30r/min

9.激光粒度仪：Mastersizer3000（英国马尔文），测量范围0.01-3500μm，精度±1%，重复性±0.5%

10.红外热像仪：FLIRT660（美国菲力尔），温度范围-40-1200℃，分辨率320×240，热灵敏度≤0.03℃（30℃时）

11.万能材料试验机：Instron5982（美国英斯特朗），载荷范围0-250kN，精度±0.5%，试验速度0.001-1000mm/min

12.盐雾试验机：YWS-010（无锡苏南试验设备），工作室尺寸1000×1000×1000mm，喷雾量1-2mL/h，温度35±2℃

13.高温摩擦磨损试验机：HT-1000（郑州机械研究所），温度范围室温-1000℃，载荷0-500N，转速0-1000r/min，加热方式电阻加热

14.低温环境试验箱：GDWS-500（北京中科环试），温度范围-80-100℃，降温速率1-5℃/min，均匀度±2℃

15.激光测径仪：KeyenceLK-G5000（日本基恩士），测量范围0-50mm，精度±0.5μm，采样频率1000Hz

16.四球试验机：MQ-800（济南超能测试技术），载荷范围0-8000N，转速0-2000r/min，钢球直径12.7mm（GCr15）

17.金相显微镜：OlympusBX53（日本奥林巴斯），放大倍数50-1000×，分辨率0.2μm，照明方式明场/暗场/偏光

北检(北京)检测技术研究院【简称：北检院】

报告：可出具第三方检测报告(电子版/纸质版)。

检测周期：7~15工作日，可加急。

资质：旗下实验室可出具CMA/CNAS资质报告。

标准测试：严格按国标/行标/企标/国际标准检测。

非标测试：支持定制化试验方案。

售后：报告终身可查，工程师1v1服务。

以上是与"工业齿轮耐磨性能试验"相关的简单介绍，具体试验/检测周期、检测方法和仪器选择会根据具体的检测要求和标准而有所不同。北检研究院将根据客户需求合理的制定试验方案。