4 轮齿折断Breakage
轮齿折断是指齿轮一个或多个齿的整体或其局部的断裂。它通常是由于轮齿的交变应力超过了材料的疲劳极限所造成。有时，也可能由短时过载所造成。
4.1 疲劳折断Fatigue Breakage
疲劳折断是指起源于齿根处的疲劳裂纹不断扩展所造成的断齿。这种疲劳裂纹常发生在齿根圆角半径方向，呈细线状。疲劳折断的断口一般分为疲劳扩展区和瞬时折断区。疲劳扩展区的表面通常较光滑，常可观察到由疲劳源开始的“贝壳纹”状的疲劳扩展迹线。疲劳源及其附近区域，在外观上常呈“眼”状，但有的“眼”在宏观上不明显。瞬时折断区的表面粗糙，参差不齐。
疲劳断齿的根本原因是：轮齿在过高的交变应力多次作用下，从齿根疲劳源起始的疲劳裂纹不断扩展，使轮齿剩余截面上的应力超过其极限应力．传动系统中的动载荷轮齿接触不良、齿根圆角半径过小和齿根表面粗糙度过高、滚切时的拉伤、材料中的夹杂物、热处理产生的微裂纹磨削烧伤及其他有害残余应力等因素，都会促成轮齿疲劳折断。
图28 疲劳裂纹
齿根圆角部分呈现疲劳裂纹。
图29 疲劳折断
破碎机小锥齿轮m= 30mm ，材料40Cr 调质硬度HB233 ，轮齿断口呈现明显的贝纹状疲劳裂纹扩展区和表面粗糙不平的瞬时折断区。
图30 疲劳折断
轧机齿轮m＝16mm，材料35SiMn2MoV，中频淬火HRC>45，轮齿断口可见明显的疲劳源和疲劳裂纹扩展的迹线。
4.2 过载折断Overload Breakage
过载折断通常是由于短时意外的严重过载所造成的，其断口一般较粗糙，没有疲劳折断断口的典型特征。
图31 过载折断
起重机齿轮m＝8mm,45号钢调质，由于突然过载造成多个轮齿从根部弯断。
过载折断主要是由于轮齿的应力超过其极限应力所造成的。载荷的严重集中、动载荷过大、轴承损坏、传动件失效以及有较大硬质异物进入啮合处等，均能引起过载折断。
4.3 随机断裂Random Fracture
随机断裂是指不与齿根圆角截面有关的疲劳断齿，它可以由缺陷或过高的有害残余应力位置而发。其断口与一般疲劳折断的断口相似。
随机断裂通常是由于轮齿缺陷、点蚀或其他应力集中源在该处形成过高局部应力集中引起的。夹杂物、微细磨削裂纹等轮齿的缺陷在交变应力作用下不断扩展导致齿的断裂。不适当的热外理所形成的过高有害残余应力能引起齿的局部断裂。较大的异物进入啮合处也会使局部轮齿产生低周疲劳折断。
图32 随机断裂
贝氏体球墨铸铁齿轮，m＝5mm，硬度HRC43，由于齿面缺陷造成随机断裂。
图33 随机断裂
采煤机双联齿轮m=10mm，材料30CrMnTi渗碳淬火HRC58～62，由于热处理缺陷造成过渡层裂纹导致随机断裂。
图34 随机断裂
本图是图33 轮齿损伤的断面图。
