講解如何對(duì)減速機(jī)斷裂軸進(jìn)行檢驗(yàn)？

時(shí)間：2020-01-05作者：上海銳進(jìn)減速機(jī)有限公司瀏覽：847

講解如何對(duì)減速機(jī)斷裂軸進(jìn)行檢驗(yàn)？ 某煤礦從國(guó)外購(gòu)進(jìn)的減速機(jī),安裝使用30h余后,齒輪減速機(jī)軸發(fā)生彎曲,無(wú)法正常使用,在對(duì)彎曲的齒輪減速電機(jī)行星減速器軸進(jìn)行冷校直時(shí),軸突然發(fā)生斷裂。 查閱減速機(jī)軸的有關(guān)技術(shù)資料,該軸采用17CrNiMo6鋼制造,軸整體經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后,表面進(jìn)行中頻處理,使軸表面及退刀槽根部洛氏硬度達(dá)到59～62HRC。 1　理化檢驗(yàn) 1.1　斷軸宏觀分析 宏觀斷口見圖2,斷口表面有較明顯的貝殼狀花樣,屬于典型的疲勞斷裂。斷口由疲勞裂源區(qū)、裂紋擴(kuò)展區(qū)和瞬間斷裂區(qū)三個(gè)區(qū)域組成。 仔細(xì)觀察斷口裂紋源區(qū),其表面較平坦,尺寸在距表面5mm范圍內(nèi)(圖2A處)。裂紋擴(kuò)展區(qū)貝紋線比較扁平。瞬間斷裂區(qū)在裂源的對(duì)面,呈橢圓形,斷口形貌為纖維狀,表明減速機(jī)軸主要受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力。斷口瞬斷區(qū)域較小、較圓約占整個(gè)斷口面積的1/6,說(shuō)明軸整體受力較小,屬典型的高周疲勞斷裂。由疲勞區(qū)及貝紋線的形態(tài)可知,疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程中兩側(cè)較快,說(shuō)明退刀槽根部有應(yīng)力集中現(xiàn)象。 1.2　斷口微觀分析 用AMRAY21000B型掃描電鏡觀察樣品斷口,斷裂起源于軸表面退刀槽根部,該處**加工刀痕,見圖3;裂紋擴(kuò)展區(qū)可見疲勞條紋,見圖4;瞬斷區(qū)為細(xì)小韌窩。 1.3　化學(xué)成分分析 化學(xué)成分分析試樣取自斷口附近,分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))列于表1,化學(xué)成分符合技術(shù)要求。 1.4　洛氏硬度檢測(cè) 在斷口附近取樣,將橫截面磨平,從邊緣向心部逐點(diǎn)進(jìn)行硬度測(cè)定,結(jié)果均在36～37HRC范圍內(nèi);沿軸的縱向表面測(cè)定硬度,結(jié)果在38～39HRC范圍內(nèi)。從硬度結(jié)果看出,軸的表面硬度與心部硬度相近,且均**設(shè)計(jì)要求。 1.5　金相檢驗(yàn) 在裂源附近取樣進(jìn)行金相分析,非金屬夾雜物為A2,B1,D1e(按GB10561-1989評(píng)定);晶粒度7.5級(jí)(按GB6394-1986評(píng)定);疲勞源區(qū)及表面與心部顯微組織均為回火索氏體,見圖5。 　通過(guò)金相組織分析,認(rèn)為該軸是在調(diào)質(zhì)熱處理狀態(tài)下,未經(jīng)任何表面處理直接投入使用的。 2　分析與討論 (1)減速機(jī)軸縱向表面與軸橫端面的洛氏硬度檢測(cè)結(jié)果表明,失效軸硬度值在36～39HRC,遠(yuǎn)**技術(shù)要求的59～62HRC,顯然與設(shè)計(jì)要求不符。 (2)該軸從表面至心部的組織為回火索氏體,說(shuō)明該軸是在調(diào)質(zhì)熱處理狀態(tài)下使用的,這與所測(cè)得軸的洛氏硬度相吻合。軸的工作狀態(tài)要求其表面硬度較高、**,心部硬度相對(duì)較低,韌性較好。通常情況,軸表面一般經(jīng)高頻或中頻處理后才使用[1],而失效軸的調(diào)質(zhì)使用狀態(tài)與理論要求的高頻或中頻（污水處理移動(dòng)廁所）表面處理使用狀態(tài)不相符,由于工藝上的不合理,造成軸的疲勞抗力降低。 (3)從減速機(jī)軸斷裂的位置看,疲勞起源于軸的退刀槽應(yīng)力集中處。從微觀斷口看,有明顯的三個(gè)區(qū)域即裂紋源區(qū)、擴(kuò)展區(qū)和瞬斷區(qū),屬典型的疲勞斷裂。斷口貝紋線比較扁平,裂紋擴(kuò)展*線兩側(cè)的裂紋擴(kuò)展速度較大,瞬斷區(qū)在裂紋源的對(duì)面,由此可見,失效軸主要受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力。而從瞬斷區(qū)較小較圓看,失效軸整體受力較小[2]。根據(jù)上述斷口分析結(jié)果及斷裂形貌,認(rèn)為軸斷裂屬中等名義應(yīng)力集中條件的旋轉(zhuǎn)彎曲產(chǎn)生的疲勞斷裂。軸在承受旋轉(zhuǎn)彎曲應(yīng)力的作用下,由于軸的表面硬度較低,加上退刀槽應(yīng)力集中,使軸在正常工作應(yīng)力下在退刀槽處過(guò)早的產(chǎn)生疲勞裂紋,隨著循環(huán)載荷的作用,疲勞裂紋不斷向基體內(nèi)擴(kuò)展,致使軸的有效承載尺寸減少,并產(chǎn)生彎曲,當(dāng)進(jìn)行冷校直時(shí),對(duì)軸的凸起方向施加一定向下的外力時(shí),導(dǎo)致軸的斷裂。 3　結(jié)論 減速機(jī)軸斷裂是由于熱處理工藝不合理致使材料力學(xué)性能**設(shè)計(jì)要求,以及退刀槽底部有應(yīng)力集中存在,造成軸的疲勞強(qiáng)度降低,產(chǎn)生疲勞裂紋和彎曲變形,在校**程中發(fā)生斷裂。


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