大型电机轴锻件断裂失效分析_赖春雷
高温高压屏蔽电泵螺栓的断裂失效及分析
c o ig tss a d e c s ie c mp n n e e d n n e p rme tl me im . T kn h hg o l e t n x e sv o o e td p n i g o x e n i n a d u a ig t e ih—
第卷 盖l (P sN RoE C IMCN1 第4 卷 (总 ) 4 (薯6 6 第1 6 期 E LI —oFLTC A I X S O x 0o P O E R HE O )
2 01
r l扎 万 龟 艺 爆'
高温高压屏蔽 电泵螺栓 的断裂失效及分析
于春燕 张永生 纪繁祥 , ,
0 引 言
高温高压屏蔽电泵在 热态试验 后拆 检时 , 有
时会发现联结隔热部件和定子的双头螺栓出现裂 纹或 断裂 现 象 , 裂 型 式 为 裂 纹 或 脆性 断 裂 。金 断 属断裂就是金属在外加载荷或内应力等外界因素
作用下破损成两部分或更多部分。整个断裂过程 般包含两个阶 段 : 纹的产生和 裂纹 的扩展 。 裂
l佳木 斯 电机 股份 有 限公 司 , 黑龙 江佳木 斯 (50 2 140 )
2海军驻哈 尔滨地区舰船配套 军事代表 室, 黑龙 江哈 尔滨(506 104 )
摘 要 高温高 压屏 蔽电泵因设计结构 不合理 、 过程控 制失效 、 料规格 代用 、 材 多次升降 温试 验后多次预 紧 、 试验介质规定成 分超标等 因 素 , 会在 热态 试验后 发生 螺栓断 裂失效 。结合 高温高 压屏蔽 电泵产 品实例 , 认识 、 分析引起螺栓断 裂的根源 , 出有效 的控制措施 。 提 关键 词 断裂 ; 裂纹 ; 脆性 ; 腐蚀 ; 渗透检 测
p o e s atr aie mae a s e iiain, mutp e i tre t n fe l p e e t g n r c s , l n t t rl p cf to e v i c l l n ev ni s atr mut l h ai a d i o i n
关于某型号齿轮油泵断轴的异常分析
关于某型号齿轮油泵断轴的异常分析摘要:大型旋转机械常常需要油泵为轴承供油,油泵本身的可靠性直接决定产品的运行可靠性。
本文结合某型号齿轮油泵在工作过程中断轴异常,从应力应变、断口形貌、材料成分、硬度、金相等方面逐项分析,最终锁定断轴原因,为后续设计油泵轴提供重要参考依据,避免再出现类似问题。
关键词:齿轮油泵;断轴Abnormal Analysis on Broken Shaft of a Gear Oil PumpNanJiang,RuiXing ZhongGREE Electric Appliances Inc., Zhuhai, Zhuhai Guangdong, 519070Abstract: Large rotating machinery often needs oil pump to supplyoil to the bearing, and the reliability of the oil pump itselfdirectly determines the operation reliability of the product. In combination with the abnormal shaft interruption of a certain type of gear oil pump in the working process, this paper analyzes the causesof shaft breakage item by item from the aspects of stress and strain, fracture morphology, material composition, hardness, and metallography, and finally locks the causes, providing an important reference for the subsequent design of oil pump shaft to avoid similar problems.Keywords: gear oil pump ; broken shaft ;第一作者:蒋楠,Email:**********************通讯作者:钟瑞兴,Email:************************通讯地址:广东省珠海市前山金鸡西路789号格力电器商技一部邮编:5190700引言大型旋转机械常常需要油泵为轴承供油,油泵本身的可靠性直接决定产品的运行可靠性。
火电厂凝结水泵变频调速后泵轴断裂失效分析
卷 第 期 年 月
电 力技 术
火 电厂 凝 结 水 泵 变 频 调 速 后 泵轴 断裂 失效 分析
鲁玉龙 ,, 薛守洪 , , 张世军 , 卫志刚 , 蒙达 发 电有 限责 任 公 司 , 内 蒙 古 郑 尔 多斯
内蒙古 电力科 学研 究院 , 内蒙古
呼 和浩特
【 摘
要 】某 电厂
凝结 水泵进行 以 节能为 目的的 变须 改造 , 运行须率 由固定频率
力学性能分析
表 凝结水泵轴室温力学性能
断后 伸长率 断面收缩率 冲击吸收功 备注
誊
万
屈服 强度
抗拉 强度
图
邪 喇 酬
『 『 卿
凝结水泵轴 金相组织
泵轴
如图
泵 轴 出厂 值
所示 ,
凝结 水 泵轴 金相组织 为 回火 贝
氏体
回火索 氏体 , 泵轴 金相组 织 无 网状 晶 界及 其
全
全
上
出 厂标 准
它缺 陷 , 组织正常 。 凝结水泵轴 扫描 电镜 断 口分析
全
七
全 中
一
全
史礴
全
一
对
凝 结 水 泵 轴 断 裂处 附 近 取 样 进 行 室 温 力 。 凝结 水 泵轴 原始 一 交直 流 电机
学性 能试 验 , 试验 数据 见表 出厂 力学性 能 数据 符 合 一 一
轴锻 件技 术条 件及 出厂标 准 , 其 出厂标 准 高于
, 但 屈服 强度 及抗拉 强度 值不符 合
物 形 成断 裂源 。
图
凝结水泵轴断面取样部位
、 扫描电镜分析
凝 结 水泵轴 断面 取 样部位 断裂 面的放射 区与 放射棱 , 如 图 貌 为不规 则分 层状 , 说 明
某台12MW背压式汽轮机轴承乌金碎裂分析
1 3 } } 汽轮 机 组 简介 3 } } 汽轮机组是南京汽轮机厂生产的 1 2 MW 单缸次高压冲动背 压 式机 组 , 额定 进 汽 量 1 4 5 t / h , 额 定 进 汽 压力 5 . 0 Mp a ( 表) , 排 汽压 力 0 . 9 8 M p a ( 表) 。转子的结构为一个双列复速级 , 三个压力级 , 叶轮与 转轴 的连接方式为套装 , 支撑方式为椭圆瓦支撑 。机组 自投产后一 直存在轴瓦振动大以及带不满负荷( 最高 1 0 5 0 0 k w ) 、 汽耗高 、 调速系 统摆 动 大 、 轴 瓦振 动 大 的缺 陷 。1 9 9 7年转 子 因振 动 问 题复 速 级 叶轮 叶 片及 压 力 级 叶 轮 断 叶 片返 厂 大 修 。2 0 0 3 年 为 了解 决 轴 瓦振 动大 问题 , 转子返厂检修厂家检查发 现转子弯 曲, 怀疑是后汽封两个套 筒过长引起的 ,将后汽封的两个长套简中间切开变成四个短套筒 , 以消 除套筒与转子之间因同轴度导致转子弯 曲问题 , 但 由于转轴上 没有 与四 个套 筒 相 对 应 的轴 肩 ,套 筒 只 能采 用 采 用 螺钉 径 向定 位 , 此系为第一次改造 。 改造后 , 轴 瓦振动得到了改善 。 但却产生 了新的 问题 ,1 #瓦碎瓦 。为了找到瓦振合格但轴瓦频繁碎裂 的原因, 当时 请 了天 津 电科 院的 技术 人 员对 转 子 振 动 进行 监 测 , 监 测 后 发 现转 子 在运行存在振动跳动现象 , 尤其是在加减负荷时尤其 明显 。电科 院 技术人员对碎 瓦给 出的结论是蒸汽转子通流中有扰动 , 扰动力导致 转子出现不规律 的振动突变从而产生激振力 , 激振力作用在轴瓦钨 金上 , 使得轴瓦钨金疲劳碎裂。 为了解决碎瓦问题 , 制造厂家也多次 提出过很多方案 ,但效果一直不明显。2 0 0 5 年为了解决上述 问题 , 由哈 尔 滨 汽 轮 机 厂对 其 进 行 了第 二 次 改造 ,更 换 了转 子 叶轮 及 叶 片、 隔板 及叶片 , 前汽封套筒 , 因预算问题保 留了老转轴 以及后汽封 套 筒 的结 构形 式 。改造 后 带 不 满负 荷 问题 得 以消 除 , 汽耗 也 有 了 明 显的改善 , 但轴振大碎瓦 问题依然存在 , 到2 0 1 2 年 3 月为止 3 # 机 直 处 于带 病 运 行 状态 。2 0 1 2 年 1 2 月2 1日, 3 } } 机1 #瓦 温在 油温 保持不变的情 况下 波动 , 从 5 4 ℃~ 5 9 ℃, 滤油时发现油纸发黑 , 根据 分厂安排停机检修 。检修 时发现 1 #瓦下瓦乌金碎 , 上瓦乌金碎 , 更 换 1 #瓦上下瓦。2 0 1 3年 1 月1 1日在小修换瓦后再次启动 , 在转速 达到 1 0 3 3 r p m时 , 1 #瓦轴振 x向达到 2 0 0 u m, 无法 中速 暖机 , 分 厂 决定停机讨论方案 。在讨论 中初步认定 3 #机的转子可能存在永久 性的弯曲或者套装部件出现热松动导致动静摩擦 , 已经不具备开机 运行条件一次改造后可能诱发 的缺陷。因此公司决定将 主轴更换 。 并 且 利 用 重 新 加 工 轴 的 机 会 ,将 1 #瓦 的 轴 颈 从 1 6 0 m m 增 加 到 1 7 0 m m。 这样做的 目的是为了提高转轴的抗弯刚度 。 3 #机组与同类 型机 组相 比有 一个 特 点 , 压力 级 设 计少 一 级 , 一般 为 4 级。 但 转 轴 比 其 他机 组 的转轴 细 ,同类 型 的机组 1 #瓦 处 的轴 颈 一 般 设 计 为 1 8 0 m m。 将 1 6 0 m m与 1 7 0 m m分别带入上式 , 两式相比我们可 以计算 出改造后转轴的抗弯强度是改造前 的 1 . 3 倍。 与之相 匹配的将 1 # 轴
45号钢电机轴断裂失效分析
2江苏王牌 直流 电机制 造有 限公 司 , 江苏宝应 2 5 0 ) 280
摘 要 利 用光学金相显微 镜 、 学分析 、 化 扫描 电镜及能谱 分析 , 4 对 5号钢 电机轴在 使用过
程 中发生的断裂进行检测和 分析 , 结果 表明钢 中有非金 属夹 杂物 , 表观质 量差 、 金相 组织不 够优
表 1 化 学 成 分 分析 结 果
零件 常 用材料 , 经 过 调 质 ( 火 ) , 得 到 较 它 正 后 可 好 的切 削性能 , 且 能 获 得较 高 的强 度和 韧 性 等 而
综合 机械 性能 。失效 主 要是指 某零件 由于某种 原 因导致 某尺寸 、 形状 或 材 料 的组 织 与 性 能 的变 化
辉 纹 , 部出现 二次 裂纹 , 局 故可 推断 电机 轴 的断 裂 形 式为疲 劳断 裂 。比较光 滑 的疲 劳 区产 生 的原 因 是 由于在 疲劳 裂 纹 发 生和 发 展 的 区域 , 循 环 载 在 荷 的作 用下 , 多次发 生撞击 和研 磨现 象 , 疲劳 区 使 形成 光滑 的外 观 , 且应 力循环 的次数 越 多 , 劳 并 疲
区越 光滑 。在 最 后破 断 区 由于是 突 然 性 破坏 , 呈
1 失效 分 析
1 1 化 学分 析 . 来自表 1所示 为样 品化 学 分析 结 果 , 可见 锻 件 的 化学 成 分 符 合 标 准 J / 3 7 2 0 《 型 碳 素 B T69 - 06 大
驱动轴外星轮断裂分析与优化
Research and / Discussion /
\+ HI
驱动轴外星轮断裂分析与优化
程天杰,王冲,姜发同,孙震,马秋 (吉利汽车研究院(宁波)有限公司,宁波315336)
摘要:某PHEV车型在进行耐久试验过程中,驱动轴外星轮发生断裂。利用SEM、金相显微镜、OES、维氏硬度计等对 零件进行了断口和理化分析。结果表明:驱动轴的化学成分与热处理工艺符合技术要求,台架试验模拟失效情况,确
引言 随着现代汽车工业的发展,用户对汽车性能提高的 需求不断升高,要求汽车有更好的动力性和操纵性,驱 动轴是汽车驱动系统中的重要装置,在动力传输中起到 至关重要的作用[1]o驱动轴零件可以将两个不重合的轴 连接起来,并使两轴以相同的角速度传递运动,是传动 系统中的重要部件,驱动轴应具有足够的强度和耐久 度卩,鶴汽车为广大用户带来便利生活的同时,能源危 机和气候恶化的问题也日益突出叫各大主机厂推出更 多的新能源车型,相比传统燃油车,新能源车型往往有
2021 年 6月 /June 2021 136
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输入轴断裂失效分析
( S h a n x i F e n x i He a v y I n d u s t r y C o . , L t d ,T a i y u a n 0 3 0 0 2 4 C h i n a )
Ab s t r a c t :I n p u t s h a f t p r o d u c t s o f a g e a r d r i v e b r a n c h o c c u r r e d f r a c t u r e a t f e r a p e i r o d o f t i me .T h e p a p e r wa s t e s t e d a n d a n ・
a l y z e d .L o w a c i d l e a c h i n g t e s t s h o we d t h a t t h e f o r g i n g d e n s i t y i s p o o r e r ;g r a i n d e re g e o f i n p u t s h a t f o f h i g b p o we r s e t wa s
[ 3 】 孙盛玉, 戴雅 康. 热处理裂纹 分析 图谱 【 M】 . 大连: 大连 出版
社. 2 0 0 2 .
( 责任编辑
王
雯)
表明纯净度差 ,不合格 ,说明宏 观低倍层状断 口与
An a l y z i n g F r a c t u r e Fa i l u r e o f I n p u t S h a t f
织 不 良 ,导 致材 料 力学 指标 不 足 ,服 役 过程 中在较
心部组 织
人造金刚石制造设备铰链梁断裂失效分析
《 大型铸锻件》
HEA VY CA S TI N G AND F 0RG I NG
J a n u a r y 2 0 1 4
6 综 合分 析
组织 中的各种 缺 陷 , 为 后续 的热 处 理 做 好 组织 准
备 。魏氏组织和树枝晶都是大型铸件组织中常见 的缺陷, 钢中伴随着晶粒粗大的魏 氏组织的存在 ,
[ 1 ] 钟群鹏 , 赵子华. 断 口学. 北京 ] 刘永铨. 钢的热处理. 北京 : 冶金工业 出版社 , 1 9 8 1 .
高压油推动活塞产生工作高压 , 同时高压也作用 于铰链 梁 内壁 , 形 成 巨大 的挤 压应 力 , 它与 同时作 用于缸体端面平 台的挤压应力共 同作用, 使铰链 梁 耳部 附近 的缸 体 外 表 面形 成 应 力 集 中 敏感 区 ,
虽 然对 抗拉 强度 影 响 不 大 , 但 却 能显 著 地 降 低 基
综合以上检验和分析结果可知 , 失效铰链梁
化学 成分 符合 技术条 件要 求 。铰链 梁耳部 外表 面
的机械粘砂层未被清理是导致裂纹源萌生于耳部
附近 外表 面 的主要原 因。调质 热处 理前未 进行 有 效 的退火 预处 理 , 使 粗 大树 枝 晶和 发 达 的魏 氏组
不 . 不 乖 ! 铞 . 不 . 币 不 不 不 . 不 . ’ ! 矫
编辑
杜青 泉
.
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( 上接第 2 2页 )
( 2 ) 冶炼 抽 真 空 效 果 不 好 , 造 成 钢 中氢 含 量
现有 的炉 号加 热 时 间较 长 , 如 有 的 炉号 总 加 热 时
高, 且轧制后试样缓冷扩氢效果不好 , 致使拉伸试
样 因氢 的作用 导致 脆 断 。
失效分析
1、调查现场失效信息
• 调查现场失效信息是失效分析的第一步,它是
整个失效分析工作的基础,也是逻辑推理的必 要前提。 • 一般以机械失效现场为出发点,细致、客观、 全面、系统地观察、收集失效对象、失效现象、 失效环境等现场失效信息以获得真实、可靠的 感性材料。如:路况、行驶速度、载重、天气、 事故现场状况等。
• 根据调查情况、试验分析及模拟试验 结果,运用逻辑推理(归纳推理、演 绎推理、类比推理)综合分析失效的 原因。
6、改进措施及写出失效
分析报告
• 失效分析的最终目的是要针对失效原因,提 出改进和提高机械产品质量的各种措施,并 能够按这些措施进行试生产验证,然后写出 失效分析报告。
7、效果验证
• 对改进后的试验性小批产品装机进行实际运行考 验,如果运行正常,说明改进措施是切实可行的、 有效的。反之,必须及时调整试验方法,重新认 识失效过程,直至改进和提高产品质量为止。
3、塑性断裂
当工件所受的实际应力大于材料的屈服强 度时,将产生塑性变形,应力进一步增大就会 产生断裂,称为韧性或塑性断裂。 宏观断口特征:断口附近有明显的宏观变 形,断口表面粗造呈暗灰色,一般可分为三个 特征区-即纤维区、放射区和剪切唇区。
微观断口特征
• 韧窝花样(见图1)、 蛇形滑动、滑移痕迹、 涟波花样、延伸花样。 韧窝越深,平均直径越 大,材料韧性越好。
一失效分析术语
• 1、失效(故障):产品丧失规定的功能(不可修复)。 • 2、故障:产品丧失部分规定的功能,但是可以修复。 • 3、失效分析:判断失效产品的失效模式,查找产品失效机 理和原因,提出预防再失效的技术活动和管理活动。 • 4、规定功能:是指国家法规、质量标准以及合同等规定的 对产品适用、安全及其特殊的要求。 • 5、失效模式:是指失效的外在宏观表现形式和过程规律。 • 6、失效机理:是指失效件的物理、化学变化的本质及微观 (可以追溯到原子、分子)尺度和结构的变化,以及与此 相对应的一系列宏观的性能、性质变化和联系。
40Cr泵轴断裂失效分析
图 1 断 口 宏 观 形 貌
图 2 键 槽 边 缘 处 裂 纹
将图1中的 断 口 部 位 线 切 割 取 样,样 品 编 号 为1号~4 号,如 图 3 所 示. 采 用 体 视 显 微 镜 观 察2号样品的轴 芯 孔 处,可 见 其 螺 纹 孔 齿 表 面 上 有 较 为 严 重 的 机 械 损 伤 ,如 图 4 所 示 . ������������������������������������������������������������������
收 稿 日 期 :2018G07G06. 作者简介:王辉,1986年毕业于 东 北 工 学 院 (现 东 北 大 学)金 属物理专业,学士,长 期 主 要 从 事 石 化 装 置 设 备 检 验 及 技 术 管 理 工 作 ,工 程 师 . Email:wanghui3640321@sina.com. 基金项目:国家重点 研 发 计 划 «非 铁 磁 性 材 料 脉 冲 涡 流 与 微 磁检测关键技术研究及仪器 研 制»(编 号:2017YFF0209701) 项目资助
摘 要:通过化学成分分析、机械性能试验、微观组织分析和断口 SEM 观察等方法,对40Cr泵轴断裂的 原因进行了分析研究.结果表明:带状组织和魏氏体组织使轴的屈服强度和抗拉强度下降,芯部螺纹孔的 机 械加工损伤、材料中的非金属夹杂物等缺陷处形成应 力 集 中,在 内 应 力 以 及 外 加 扭 矩 载 荷 的 作 用 下,萌 生 微 裂 纹 并 进 一 步 扩 展 ,最 终 导 致 了 泵 轴 的 脆 性 断 裂 .
关 键 词 :40Cr合 金 结 构 钢 泵 轴 带 状 组 织 魏 氏 体 组 织 脆 性 断 裂 doi:10.3969/ji.ssn.1006-8805.2018.05.004
1.5MW风力发电机组变桨轴承开裂失效分析
1.5MW风力发电机组变桨轴承开裂失效分析变桨轴承的结构形式通常有单排四点接触球轴承和双排同径四点接触球轴承两类,驱动形式有无齿、内齿、外齿三类。
本文获得的样品为某风电场提供的1.5MW风力发电机组的一开裂变桨轴承,其结构为内齿驱动的双排同径四点接触球轴承。
WindML包含软件开发工具包(SDK)和驱动开发工具包(DDK)2个组件,其中:SDK用来实现应用程序的开发;DDK用来实现驱动程序的开发。
WindML能满足嵌入式计算机的所有图形要求,保证开发人员在VxWorks实时操作系统上建造功能齐全、丰富多彩、可嵌入式的图形界面。
[1]1. 宏观分析(1)外观检验本文进行失效分析的对象包括轴承内圈(2块,其中一块含有裂纹)、轴承外圈(2块)、滚子(10个),分析变桨轴承样块的外观尺寸,可确定该轴承为内齿双排同径四点接触球轴承。
测得外圈高度H=158mm,外圈安装孔直径Dn=33mm,内圈安装孔直径dn=33mm,钢球直径Dw=40mm。
参照GB/T 29717—2013《滚动轴承风力发电机组偏航、变桨轴承》中表5,可判断该变桨轴承的型号应为FD-033.40.1900.03K。
其材料为42CrMo,预备热处理方式为调质处理。
FD-033.40.1900.03K型轴承的外形尺寸如表1所示。
(2)断口宏观检验宏观可观察到轴承内圈螺栓孔附近有一条长约70mm的裂纹,从齿根向滚道方向扩展,未完全穿透整个轴承截面,如图1所示。
用线切割取出裂纹(断口),经清洗后拍照,如图2所示。
从断口宏观形貌可以观察到典型的贝纹线特征,表明变桨轴承为疲劳开裂。
从贝纹线走向,可判断疲劳源位于变桨轴承内圈轮齿的齿根处。
图1 变桨轴承内圈上的裂纹表1 FD-033.40.1900.03K轴承外形尺寸(mm)外形尺寸安装孔尺寸齿轮参数内齿参数D d T H h D1 d1 Dn n1 dn n2 b m x da z 2080 1716 168 158 10 2000 1800 33 54 33 54 100 12+0.5 1637.3 139图2 变桨轴承内圈裂纹断口宏观形貌(3)摩擦磨损表面宏观检验用超景深数码显微镜分别观察轴承内圈轮齿、轴承套圈滚道以及轴承滚子的表面形貌,其中轮齿表面形貌如图3所示。
涡喷发动机高温高速轴承失效机理及改进措施
涡喷发动机高温高速轴承失效机理及改进措施王黎钦1, 2 , 李秀娟1 , 古乐1 , 齐毓霖1(1 哈尔滨工业大学, 哈尔滨 150001; 2 重庆大学, 重庆 630000) 王黎钦摘 要: 介绍了涡喷发动机高温高速轴承中导引面严重磨损和轴承的热失稳等失效形式的特征, 分析了保持架和内圈引导面之间“软磨硬”的异常磨损失效机理, 指出“软磨硬”是由轴承保持架内引导面对套圈的高速高频振动造成 的, 轴承引导面材料摩擦性能不匹配和润滑油严重污染加速了磨损进程。
同时, 从轴承的性能参数方面分析了轴承 的热失稳产生的原因。
台架模拟实验再现了导引面严重磨损的主要失效形式, 提出并实验验证了采用陶瓷轴承和导 引面材料改性技术克服异常磨损的技术措施。
关 键 词: 球轴承; 失效机理; 胶合; 冲击磨损; 改进措施 中图分类号: V 43文献标识码: AF a ilure M echan is m an d I m provem e n t M ea s ure s of H i gh - t em pera t ure an d H i gh - s peed Ba l l Bea r i n g s f o r T urbo j e t E n g i n eW A N G L i 2q i n 1, 2 , L I X iu 2juan 1 , G U L e 1 , Q I Yu 2lin 1(1H a r b in In st i tu t e o f T ech n o lo g y , H a r b in 150001; 2 C h o n gq i n g U n ive r s ity , C h o n gq i n 630000)A b stra c t :B a l l bea r i n g s in m issile tu rbo je t en g i n e s op e r a t e un de r th e co n d i t i o n s o f h igh tem p e r a t u re an d h igh sp e ed. In th is p a p e r , th e bea r i n g fa i lu re ch a r ac t e r i st i c s w h ich in c l ude h e avy ab ra s i o n be t w een th e re t a i n e r an d r i n g o n th egu ide su rface an d th e r m a l in stab ility a r e in t r o d uced. T h e abno r m a l i m p a c t ab ra s ive fa i lu re typ e w h ich is ca lled " th e h a r d w o rn by th e so f t " an d o c cu r s be t w een th e re t a i n e r an d r i n g s in th e gu ide p lan e is an a l yzed. It is p o in t ed o u t th a t " t h e h a r d w o rn by th e so f t " is cau sed by h igh 2sp e ed an d h igh 2f r equen cy v i b ra t i o n be t w een th e gu ide su rface s o f th e re t a i n e r an d r i n g s an d t r i bo lo g i ca l in com p a t i b lity o f m a t e r i a l s , an d acce l e r a t ed by o il co n tam i n a t i o n . T h e rea 2so n s fo r bea r i n g th e r m a l in stab ility a r e a l so p re s en ted . T h e fa i lu re typ e " th e h a r d w o rn by th e so f t " is recu r r ed an dve r i f i ed by th e si m u la t i o n te s t s. T h e p a p e r a l so p rop o se s som e m e t ho d s such a s u sin g ce r am ic b ea r i n g o r gu ide su r 2 face m o d i f i ca t i o n to re s t r a i n th e abno r m a l w ea r fa i lu re w h ich h a ve been p ro v ed effec t i ve by te s t s . Key words : B a l l bea r in g ; F a i lu re m ech a n is m ; I m p a c t w ea r ; C e r am ic b ea r i n g ; Gu ide su rface m o d i f i ca t i o n提高轴承可靠性和延长其使用寿命是目前小型高速发动机的关键技术之一。
45钢轴类零件断裂分析及预防
eat TreatmentH热处理45安徽省宿州模具热处理研究中心 (234000) 赵昌胜安徽省煤田地质局水文勘探队机厂 (234000) 杨 峰 崔 晴45钢由于价格便宜,来源方便,加工性能好,淬火后具有较高的硬度,调质处理后具有良好的强韧性、高的强度和一定的耐磨性,被广泛地应用于中低档的轴类零件。
但是45钢轴在热处理过程中,由于材料本身的原因,热加工不当和热处理工艺安排不合理,往往容易产生热处理断裂或在工作中发生早期失效,造成产品报废,严重影响生产。
1. 柴油机曲轴热处理产生的裂纹及预防某柴油机厂生产一批柴油机曲轴,该工厂采用圆钢锻造,为了赶工期,采取的加工工序是:下料→锻造→粗加工→调质→精加工→检验入库。
该批曲轴在淬火后,一部分曲轴的曲拐处产生裂纹,造成了产品报废。
分析工序安排可看出,因为锻后没有进行退火或正火,钢材在锻造时产生的锻造应力没有很好地被消除,因此在热处理淬火时,淬火产生的应力和原来轴中存在的应力叠加,当叠加应力超过材料的强度极限时,45钢曲轴表面应力集中处即产生裂纹。
针对45钢锻造曲轴产生裂纹原因,对45钢锻造后的曲轴进行正火热处理,不仅消除了锻造产生的1. 喷砂清理采用手动压缩空气(0.5~0.6MPa)喷枪,经过压缩空气带动细石英砂向螺纹部表面喷射清理。
喷砂清理时注意,应及时转动齿轮,不得过度清理某处,以防其尺寸减小。
喷砂采用的压缩空气应经过滤,保证无油、无水。
此方法特点是清理效率较高,但现场粉尘较大,应安装除尘装置。
图5为齿轮喷砂清理示意。
2. 钢丝轮清理利用电动机带动钢丝轮传动机构,设计并制成合理的主动齿轮卡位机构,以利于对主动齿轮尾部螺纹等进行均匀、彻底、安全的清理。
此方法特点是清理干净,效率高。
图6为主动齿轮螺纹清理机示意。
图5 齿轮喷砂清理示意1.转台2.喷嘴3.枪体4.主动齿轮3.化学清理将涂覆涂料部位浸泡在温度为60~80℃的10%~15%NaOH溶液中2~3h,可使其残留的防渗涂层溶解。
某汽车轮毂轴断裂原因分析
zone
2(b)
翟
图3断口3区微观形貌
Fig.3
图4瞬断区韧窝形貌
3 Fig.4 Dimple feature of the final fracture
zone
Micro
appearance
Байду номын сангаас
of
zone
1.3能谱分析
表1能谱分析结果(质量分数/%)
Table
1
对断El 1区和2区进行能谱分析,结果见表1。 由分析结果来看,断El 1区和2区发生严重氧化,未见 腐蚀性元素。
cause
hub axle is fatigue
auto
of the forging cracks was massive defect in the end of raw material of
to
short of cutting output.
Key words:auto hub axle;fatigue fracture;forging crack;defect
马伟众.汽车轮毂轴承加工方法研究EJ3.应用科学,2010,(6):
1 26—127.
[2]赖春雷,宋梅.大型电机轴锻件断裂失效分析EJ].金属热处理,
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工艺,2007,(11):65
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[4]刘喜明,张庆茂,邦成菊,等.轿车后轮毂轴早期疲劳断裂的原因
某汽车轮毂轴断裂原因分析
23
某汽车轮毂轴断裂原因分析
Failure Analysis
on an
Auto Hub Axle
一种主动轴的失效原因及工艺改进
扫码了解更多的主动轴,在使用过程中,出现批量断裂事故。
对此,需通过判断零件的失效模式,查找产品失效机2018年第10期热加工F断裂失效ractureFailure39图1 零件断裂部位示意瞬断区图2 断口形态裂纹源图3 调质组织瞬断区断裂纹的评级均为0.5级,非金属夹杂物评级结果满足技术要求;试样经4%硝酸酒精浸蚀后进行金相组织检验,因为该批主动轴零件的热处理工序为:调质处理和感应淬火+低温回火,所以针对图样要求的指标逐一进行检验。
(1)调质指标试样腐蚀后的组织为回火索氏体+少量的细条状铁素体,如图3所示,依据GB/T 13320—2007进行评级,结果显示回火组织评级为2级;在调质位置进行硬度检测,结果为270~280H B W,均满足图样要求(调质组织≤4级,硬度262~302HBW)。
(2)感应淬火指标在断裂部位(见图4)取样,检测其淬硬层深、马氏体级别和表面硬度。
参照我企业Q/YT 310.4—2014标准,所检感应淬火结果如下:断裂部位轴颈处淬硬层深2.2mm,马氏体5级(见图5)表面硬度55~56H R C,符合图样要求,但是卡环槽底部无淬硬层(感应淬火层深1~2.5m m,表面硬度52~57HRC)。
图4 断裂部位图5 淬硬层组织3.原因分析通过以上的分析可知,该主动轴起裂于卡环槽根部,根据断口分析可以判定,该轴的断裂性质为低应力高周旋转弯曲疲劳断裂;通过对其材质的分析可知,在试样上未发现非金属夹杂物、疏松等材料类缺陷,并且该轴的调质组织和感应淬火组织以及相应的硬度均满足图样要求,说明该主动轴的材质本身状态良好;但是值得注意的一点是,在卡环槽的底部无淬硬层。
一般来说,影响疲劳断裂失效的主要因素有零件的结构形状、表面状态、材料及其组织状态、使用环境及载荷频谱等。
通过以上分析发现:卡环槽表面光滑,表面粗糙度满足要求;在断口上未发现腐蚀、高温等环境影响;断口的瞬断区较小,且扩展区域多为光滑细实的平坦面,因此,可排除以上因素对该轴断裂的影响。
350MW机组引风机叶片及叶片轴断裂失效原因分析
(国家电投集团宁夏能源铝业有限公司临河发电分公司,宁夏临河751204)摘要:针对350 MW超临界燃煤直接空冷式发电机组发生断裂的引风机叶片和叶片轴,通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)等分析手段,研究了引风机叶片和叶片轴材料的金相组织和断口形貌,并对叶片和叶片轴断裂试样进行了室温拉伸、冲击、硬度等性能测试。
结果表明,引风机叶片和叶片轴的屈服强度低于标准值,叶片轴的硬度明显高于标准值。
引风机叶片和叶片轴的断裂均为交变应力作用下的疲劳断裂。
关键词:引风机;叶片;叶片轴;疲劳断裂Fracture failure analysis of induced draft fan blade and bladeshaft of 350MW unitJiangfubao,Yangxiaolong(Linhe power plant,Ningxia Energy Aluminium Group, Linhe 751204, China)Abstract:In this paper, the cracked blade and blade shaft of the induceddraft fan of the 350MW supercritical coal-fired direct air-cooled electric generator was analyzed by means of optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), the metallographic structure and fracture morphology of the cracked blade and blade shaft fracture were studied.Tensile, impact and hardness properties of the bladeand blade shaft specimens were also tested at room temperature. The results showthat yield strength of blade and blade shaft is lower than standard value, and the hardness of blade shaft is obviously higher than standard value. The fracture of induced draft fan blade and blade shaft is fatigue fracture under alternating stress.Keywords:Induced draft fan;blade;blade shaft;fatigue fracture近些年来,随着国民经济的快速发展,我国的电力工业,特别是火力发电行业得到了前所未有的发展。
某45钢电机转轴早期断裂失效分析
某45钢电机转轴早期断裂失效分析
杨广舟;齐建波;杨礼林
【期刊名称】《当代化工研究》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】本文对某机床45钢电机转轴早期异常断裂情况,采用直读光谱、扫描电子显微镜、硬度计、蔡司金相显微镜等分析设备对转轴进行了检测和分析,内容包括对断口位置的化学成分、夹杂物,宏观形貌和微观组织,以及显微维氏硬度。
结果表明:化学成分和非金属夹杂物、带状组织、晶粒度,转轴基材符合国标对45钢的要求。
断裂主要原因是轴与轴套接触位置配合不当,应力集中导致在断裂源处发生热摩擦,使转轴表面有过热重熔现象,形成了粗大显微组织,降低了转轴表面强度,从而加快疲劳裂纹的形成和扩展,导致早期异常断裂的发生。
【总页数】3页(P44-46)
【作者】杨广舟;齐建波;杨礼林
【作者单位】内蒙古科技大学材料与冶金学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG142.2
【相关文献】
1.理化分析在注塑机溶胶电机转轴断裂失效分析中的应用
2.45号钢电机轴断裂失效分析
3.S45C-A电机转轴疲劳试验断裂原因分析及其应对措施
4.40Cr钢电机转轴断裂失效分析
5.数控机床45钢转轴断裂失效分析研究
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Fa ilure Analysis of the E lectr icalM achine Shaft F org ing
LA I Chun-le i, SONG M ei
(Techn ique Departm ent, Shanghai E lectric M achine ry Co. , L td. , Shanghai 200240, China)
截面 , 进行硫印检查 , 结果为小点状 , 小于 1级 ;经低倍
检查未发现肉眼可见的宏观缺陷 。利用拉伸试样头部
分别对该轴的横截面 、纵剖面及 45°斜 面进行夹杂物
图 1 锻件的断口形貌 F ig. 1 F rac ture appea rance o f the fo rging
1. 2 超 声波 检查 为确认进厂验收时超声波检查的可信度 , 又对断
垂直于声束入射方向的小平面 , 缺陷波会密集而高 , 不
可能漏检 。 这样 , 可以确认超声波检查验收时存在裂
纹源区缺陷 , 但并未扩展 。 1. 3 化 学检 验
距断裂面 70mm 左右于横截面心部及近断裂面外 圆分别取化学分析试样进行分析 , 结果见表 1。由表 1 可知 , 该轴的化学成分符合 JB /T1271— 1993《交 、直流 电机轴锻件技术条件 》要求 。 1. 4 力 学性 能测 试
0. 30
0. 010 0. 017
基本平行 , 且最后形貌为沿晶态 、没有变形 。这说明裂 纹的形成与锻造有关 , 且形成后又经受了高于再结晶 温度的热处理 , 可判断为锻造过程中或之前就已形成 ,
表 2 试样的力学性能 (20℃)
这里暂且称其为锻造裂纹 。
T ab le 2 M echan ica l proper ties of the sam p les at 20℃
3 改进措施
根据上述分析 , 将原来的圆钢调质处理改为机加 工成筒状后进行调质处理 , 以增大淬透深度 , 即相当于 提高油缸内壁 (卡口在此部位 )的冷却速度 , 并且在淬 火冷却和高温回火冷却操作中加强了工件在淬火油中 的搅动 。经过这两个环节的改进措施 , 再没有出现过 油缸在卡口处横向脆性断裂现象 。
98
《金属热处理 》2006年第 31卷第 2期
对 V 型冲击断口按 GB /T12778— 1991《金属夏比
冲击断口测定法 》检查 , 发现试样断口 纤维断面率仅
为 10% ~ 20%, 亦即 FATT50 >20℃。 1. 5 微 观组 织检 验
(1) 金相检验 在断裂面附近 (约 20cm )切取横
在距断裂面 70mm 左右的锻件心部取 2根轴向拉 伸试棒 , 在拉伸试棒附近取 2根 V 形冲击试样及 2根 U形冲 击试 样 , 分 别在 W E-600万 能试验 机和 JBW 300冲击机上进行测试 , 结果如表 2所示 。
表 1 锻件的 化学成分 (质量分数 , % ) T ab le 1 Chem ical composition of the forging (w t%)
大型电机轴要求以电炉冶炼的优质 45钢锻造 , 并 经正火 +回火而成 。 锻件长约 3m , 重约 1000kg。 轴 锻件于 2004年 1月 6日送入电机制造厂 , 经超声波检 查未发现超标缺陷 。 2004年 3月 5日 在对该轴距端 面约 600mm 、 240mm 档进行粗车加工至 230mm 时 发现周向裂纹 , 继续车削至 200mm 时突然折断 。 为 此 , 作者对此锻件进行了失效分析 。
的裂纹源区 , 超声波探伤时 , 底波有衰减但缺 陷波很
低 。检查人员在高灵敏度探伤情况下如果只注意缺陷
波 (高 )而忽视底波变化 (实际上底波的变化也很难察
觉 , 因为大部分时候底波衰减前后的波峰始终超过满
屏 )并且扫查速度较快的话易造成漏检 。 裂纹扩展后
的情况则完全不同 , 由于扩展面大而粗糙形成了很多
(1)
式中 :S —残余应力 , kg f /mm2 ;E —弹性模 数 ;α—热膨
胀系数 ;a—导热系数 ;H —冷却速度 , ℃ /h;D —毛坯直
径 , 100mm, 根据文献 [ 2] , 从 600℃冷却时 , E α/a 的
值为 3.35, Cайкс指出 , 按上述方法计算出的残余应力 约大于试验中实际应力的 1倍 [ 2] , 则
由此可见 , 由于工序不当, 热处理达不到预期要 求 , 是油缸脆性断裂的关键原因 , 卡痕是次要原因 。 又 由于此脆性断裂非过载破坏 , 又不承受冲击载荷 , 所以 与使用无关 。
参考文献 : [ 1] 崔 . 钢铁材料及有 色金属 材料 [ M ] . .
(650 ~ 550℃)以远大于一般空冷速度冷却 , 形成了较
大的热应力型残余应力 。 根据试验 , 要得到这样的组
织 , 在 650 ~ 550℃范围内应以 20℃ /m in 左右的速度 冷却 , 根据 Cайкс对残余应力的计算公式 [ 2] :
S =1.55 ×8 ×10- 5 ×E α/a ×H D 2
位置 )面积很大 , 呈放射状 , 断面垂直于轴线 , 较粗糙 , 为横断断口 。根据对较少被污染的区域观察 , 断口光 亮有金属光泽 。 瞬断区 (图 1中 C 位置 ), 面积极小 , 有金属光泽 。
滞系数较大 , 油压系统的活塞对油缸卡口的作用力也 不是冲击拉伸载荷 。
上贝氏体较脆 , 促使 27SMi n 钢脆性增 大 。 而 S i 和 M n对高温回火脆性都有促进作用 , S i和 M n同时存 在 , 这种促进作用更大 。尽管没有得到预期的回火索 氏体组织 , 但是 , Si元素在晶界偏聚的事实 , 无疑证明 了只能是高温回火脆性区冷却速度较慢所致 ;晶界偏 聚使晶界弱化 , 是此高温回火脆化的本质 , 也是导致图 3所示的二次沿晶裂纹的原因 , 即仍然存在高温回火 脆性 。 卡环的卡痕 , 在拉应力场中起应力集中的作用 , 尤 其是对质脆的材料 , 这种作用更大 , 极易成为裂纹源 , 所以断口花纹收敛方向指向卡口上的卡痕 。
口进行了仔细的超声波检查 。 结果表明 , 对于平面型
检查 , 结果均为 A0.5, D0.5e, 均属正常 。 对拉伸试样 进行磨抛后以 4%硝酸酒精溶液进行腐蚀 , 结果发现 其晶粒十分粗大 , 显微组织为伪共析形成的珠光体 + 网状铁素体 +魏氏体 , 为严重的过热组织 , 如图 2 所 示。
《金属热处理 》2006年第 31卷第 2期
99
力而只可能是热应力型残余应力 。 当锻件从 A r3 及以 上温度冷却到较低温度时 , 心部开始剧烈收缩 , 但此时 表面硬壳已处于冷硬状态 , 将不能按照心部的要求改 变容积和形状 , 从而对心部的收缩产生阻碍作用 , 形成 了心部受到拉应力 , 表面受到压应力的残余应力分布 状况[ 1] 。 表面与心部 的温差是决定残余应力 大小的 主要因素 , 温差越大残余应力越大 。 同时锻件内心温 度降至 650 ~ 550℃可以确定最大温差 , 快速冷却会引 起大的残余应力 [ 2] 。 从锻件的金相组织看形 成了细 薄的网状铁素体及魏氏组织铁素体 , 说明锻件在 A r3 - (100 ~ 200)℃(通常情况下 45钢的 A r3 为 751℃) 温度范围内有很大过冷度 [ 3] 。 紧随其后又生 成了异 乎寻常多的珠光体 , 则可判断在 650℃以下温度范围 内 , 该锻件发生了严重的伪共析 , 冷速也很快 。 综上 , 该锻件在对残余应力大小起决定性作用的温度范围内
cutting can change the distribution of the residual stress nea r the crack. Low stre ss brittle fracture occursw hen the stress
in the tip o f crack is ove r the critica l va lue. K ey w ord s:frac ture;residua l stress;c rack
作者简 介 :赖春雷 (1974. 12— )男 , 四川自 贡人 , 工程 师 , 学 士 , 主要从事金属材料 失效分 析 、理化 检验 、新工 艺开 发等材 料技 术工作 , 已发 表论文 3篇 。 联 系电 话 :021-64638221-2294, 021-
28 122 51 7 收稿日期 :2005-08-27
/J AKU
/J
≥ 25
≥ 16
20 32 48
49 33 66
57
44
47
48
对于扩展区 , 由于该轴发生的是横断 , 可以断定引 起断裂的应力是轴向拉应力 。 因为锻后整个过程中锻 件都未受大的外力 , 除加热时产生的瞬时应力外 , 仅有 热应力型残余应力符合这种应力状态 。从扩展区的解 理 (穿晶 )形貌及超声波检查的结果来看 , 开裂不可能 发生在加热阶段 , 因而引起开裂的应力不会是瞬时应
大型电机轴锻件断裂失效分析
赖春雷 , 宋 梅 (上海电气集团上海电机厂有限公司 技术部 , 上海 200240)
摘要 :运用金相观察 、SEM 等方法对断裂的 45钢电机轴锻件进行了失效分析 。结果表明 , 由于不正确的热加工 , 锻件存在很大的残余应力和大型锻造裂纹 , 随后的车削加工改变了应力分布 , 导致裂纹尖端应力超过临界应力 值 , 从而发生低应力脆断 。 关键词 :断裂 ;残余应力 ;裂纹 中图分类号 :TG157;TG162. 71 文献标识码 :B 文章编号 :0254-6051(2006)02-0098-04
2 断裂原因分析
对于裂纹源区 , 其方向与锻造时最大切应力方向
试样
C
Mn
Si
S
P
JB /T 1271 0. 42 ~ 0. 50 0. 50 ~ 0. 80 0. 17 ~ 0. 37 ≤ 0. 030 ≤ 0. 030