减速机轴断裂分析.docx

减速机轴断裂分析yangliu导语：某减速机使用30多小时后，齿轮减速机轴发生弯曲，该轴在进展冷校直时发生断裂。摘要：某减速机使用30多小时后，齿轮减速机轴发生弯曲，该轴在进展冷校直时发生断裂。通过对断裂轴的断口宏微观分析、金相检验以及硬度测定，以为该轴是在应力集中条件下承受对称旋转弯曲载荷作用，产生早期疲惫断裂。造成疲惫断裂的原因是由于热处理工艺不公道，致使材料力学性能未到达设计要求，导致轴的疲惫抗力降低，加之圆角加工较差，工作时产生应力集中，加速了轴的疲惫断裂。关键词：减速机;轴;疲惫断裂;退刀槽某煤矿从国外购进的减速机，安装使用30h余后,齿轮减速机轴发生弯曲,无法正常使用,在对弯曲的减速机轴进展冷校直时，轴忽然发生断裂。查阅减速机轴的有关技术资料,该轴采用17CrNiMo6钢制造，轴整体经调质处理后，外表进展中频处理，使轴外表及退刀槽根部洛氏硬度到达5962HRC。1理化检验1.1断轴宏观分析断裂位于减速机轴外表退刀槽根部，见图1。align=center图1轴断裂位置mm/alignalign=center图2宏观断口形貌/align宏观断口见图2,断口外表有较明显的贝壳状把戏,属于典型的疲惫断裂。断口由疲惫裂源区、裂纹扩展区和瞬连续裂区三个区域组成。仔细观察断口裂纹源区,其外表较平坦，尺寸在距外表5mm范围内图2A处。裂纹扩展区贝纹线比拟扁平。瞬连续裂区在裂源的对面，呈椭圆形，断口形貌为纤维状，说明减速机轴主要受旋转弯曲应力。断口瞬断区域较小、较圆约占整个断口面积的1/6，讲明轴整体受力较小，属典型的高周疲惫断裂。由疲惫区及贝纹线的形态可知,疲惫裂纹扩展经过中两侧较快，讲明退刀槽根部有应力集中现象。1.2断口微观分析用AMRAY21000B型扫描电镜观察样品断口，断裂起源于轴外表退刀槽根部，该处有机加工刀痕，见图3裂纹扩展区可见疲惫条纹，见图4瞬断区为细小韧窝。align=center图3断裂源形貌/alignalign=center图4裂纹扩展区疲惫条纹/align1.3化学成分分析化学成分分析试样取自断口附近,分析结果质量分数列于表1,化学成分符合技术要求。表1失效轴的化学成分1.4洛氏硬度检测在断口附近取样，将横截面磨平，从边沿向心部逐点进展硬度测定，结果均在3637HRC范围内；沿轴的纵向外表测定硬度，结果在3839HRC范围内。从硬度结果看出，轴的外表硬度与心部硬度相近,且均低于设计要求。1.5金相检验在裂源附近取样进展金相分析，非金属夹杂物为A2，B1，D1e按GB10561-1989评定；晶粒度7.5级按GB6394-1986评定；疲惫源区及外表与心部显微组织均为回火索氏体。通过金相组织分析,以为该轴是在调质热处理状态下,未经任何外表处理直接投入使用的。2分析与讨论1减速机轴纵向外表与轴横端面的洛氏硬度检测结果说明，失效轴硬度值在3639HRC，远低于技术要求的5962HRC，显然与设计要求不符。2该轴从外表至心部的组织为回火索氏体,讲明该轴是在调质热处理状态下使用的，这与所测得轴的洛氏硬度相吻合。轴的工作状态要求其外表硬度较高、耐磨,心部硬度相对较低，韧性较好。通常情况，轴外表一般经高频或者中频处理后才使用1，而失效轴的调质使用状态与理论要求的高频或者中频外表处理使用状态不相符，由于工艺上的不公道，造成轴的疲惫抗力降低。3从减速机轴断裂的位置看，疲惫起源于轴的退刀槽应力集中处。从微观断口看，有明显的三个区域即裂纹源区、扩展区和瞬断区，属典型的疲惫断裂。断口贝纹线比拟扁平，裂纹扩展前沿线两侧的裂纹扩展速度较大，瞬断区在裂纹源的对面，由此可见,失效轴主要受旋转弯曲应力。而从瞬断区较小较圆看,失效轴整体受力较小2。根据上述断口分析结果及断裂形貌，以为轴断裂属中等名义应力集中条件的旋转弯曲产生的疲惫断裂。轴在承受旋转弯曲应力的作用下，由于轴的外表硬度较低，加上退刀槽应力集中，使轴在正常工作应力下在退刀槽处过早的产生疲惫裂纹,随着循环载荷的作用，疲惫裂纹不断向基体内扩展，致使轴的有效承载尺寸减少，并产生弯曲,当进展冷校直时，对轴的突出方向施加一定向下的外力时，导致轴的断裂。3结论减速机轴断裂是由于热处理工艺不公道致使材料力学性能低于设计要求，以及退刀槽底部有应力集中存在，造成轴的疲惫强度降低，产生疲惫裂纹和弯曲变形，在校直经过中发生断裂。