HXD1机车牵引电机转轴组件断裂失效分析

HXD1型电力机车的牵引电机转轴和小齿轮轴采用圆锥过盈配合传动结构(下称转轴组件),使用中该组件出现了早期断裂失效.本文通过理化检测、断口和配合面宏/微观形貌观察等失效分析技术对失效组件进行了分析.结果表明,材料成分、组织和显微硬度正常,小齿轮轴和电机转轴的失效形式分别为高周疲劳断裂和微动疲劳断裂.造成组件失效的原因和过程是,小齿轮轴近齿端油槽-油孔交界线处有较大的结构应力集中,油槽底部周向加工刀痕造成附加应力集中,在应力集中和旋转弯曲疲劳载荷作用下油孔边两个应力集中点萌生了疲劳裂纹并扩展;随小齿轮轴裂纹的不断扩展转轴组件结构刚度减小,继而诱发了与小齿轮轴匹配的电机轴配合面的微动疲劳,电机轴疲劳裂纹萌生于微动区的边缘处;电机转轴先于小齿轮轴完全断裂.基于本文的分析结果提出了提高组件抗疲劳断裂的技术措施.     

轴承用20CrMoH钢S-N疲劳曲线的拟合

为了合理并高效地设计20CrMoH钢轴类零件的安全服役应力,根据轴类零件使用工况用标准旋转疲劳试样进行了旋转弯曲疲劳试验,并采用Parabola曲线模型拟合了中寿命区到长寿命区的中值S-N曲线以及在0.1%失效概率和95%置信度条件下的P-S-N曲线,最后利用疲劳应用统计学,对线性数学模型和Parabola曲线模型两种拟合方法进行了对比。初步研究发现:无论是在50%失效概率还是在0.1%失效概率、95%置信度条件下,与线性数学模型拟合方法相比,Parabola曲线模型拟合得到的S-N曲线结果均具有较高的相关系数,在中、低应力区有着较为保守的疲劳寿命估计,而在高应力区也更贴近原始数据。     

摩托车从动轴断裂原因分析

采用断口分析、金相检验,力学性能测试和化学分析等方法,对摩托车传动轴断裂的原因进行了失效分析.结果表明,断口宏观上有明显的贝纹线花样,贝纹区面积较小,瞬断区面积较大,因此轴的断裂属于早期疲劳断裂.该轴环形键槽R小,在热处理时应力大而集中,是导致早期断裂的主要原因.     

煤矿风机叶片支杆轴断裂失效分析

空气流通是煤矿安全生产必须具备的首要条件,要满足这一条件要求,风机的安全运行是关键.某煤矿曾产生一起因一个风机叶片支杆轴的早期疲劳断裂,而导致其余全部叶片轴被撞断的停风事故.应用理化检验技术和失效分析理论,找出了失效的根源.     

基于声发射技术监测疲劳磨损失效的研究进展

现代工业的一些重要零部件在变载荷的作用下易发生疲劳磨损失效.声发射技术作为一种新型的无损监测技术,可以实现早期的安全预警,被广泛应用在机械零件、工程构件及涂层的失效监测上.参数分析法是最常用的声发射信号处理方法.典型的声发射特征参数包括能量、计数、幅值等.对声发射信号参数法分析轴类零件及涂层的失效模式的研究现状进行了较为全面的综述,最后总结了目前存在的问题,简述了解决思路,以期为声发射技术监测疲劳磨损失效奠定良好的基础.     

进料泵传动轴断裂分析

采用显微组织分析、扫描电镜分析和拉伸试验等方法对进料泵传动轴的断裂进行了失效分析。结果表明,泵轴断裂属疲劳失效,轴中段键槽处在制造过程中存在淬火裂纹是导致疲劳断裂的主要原因。     

高压压缩机联轴器用螺栓失效分析

针对现场一起国产化联轴器法兰紧固螺栓的断裂失效事故,采用多种典型失效分析方法分析了螺栓失效的过程和螺栓的材质,认为对螺栓受力环境的低估和选材不当是导致螺栓无法承受工作载荷而产生疲劳断裂失效的主要原因.     

自动扶手电梯传动轴断裂分析

采用一系列金属物理测试手段对自动扶手电梯传动轴的断裂失效进行了分析，该轴使用态为未经热处理的热轧棒材，加之ＡＢ两轴的轴线偏离主两轴之间的倒角Ｒ不规范，最终导致断裂，提出了改进意见－合理地选材和精心地机加工。     

挤出机推力轴承盘失效分析

挤出机推力轴承服役几个月推力盘便发生了断裂失效。采用宏观分析、化学成分分析、硬度测试、金相检验和断口扫描电镜分析等方法对断裂的推力盘进行了分析。结果表明：该轴承推力盘失效形式为起源于次表层的接触疲劳,装配和使用过程造成推力盘过载是导致其早期接触疲劳失效的主要原因。     

电力机车电机转轴组件断裂分析

通过宏观及微观分析方法对电机转轴组件发生非正常早期断裂的原因进行了分析。结果表明:在腐蚀环境及循环应力的共同作用下,电机转轴组件产生局部腐蚀开裂及疲劳扩展,导致了组件的最终失效,属腐蚀疲劳断裂,且电机转轴先于其内套小齿轮轴发生断裂。     

45钢传动轴断裂原因

某45钢传动电机轴在使用中发生早期断裂,通过宏观与微观分析、化学成分分析、硬度测试和金相检验等方法对该轴的断裂原因进行了分析。结果表明:传动轴的断裂性质为旋转弯曲疲劳断裂,疲劳源位于轴肩根部。主要原因是根部倒圆半径偏小引起应力集中和调质处理不合格导致抗疲劳强度偏低,最终传动轴在交变载荷下发生早期疲劳断裂。     

齿轮的疲劳失效与预防

介绍了齿轮的疲劳失效,并针对齿轮的疲劳失效模式提出了从结构设计、材料选择、热处理、零件加工和表面强化等方面来预防其发生失效的措施.     

加力缸后盖轴断裂原因分析

某40Cr钢加力缸后盖轴在正常服役条件下发生断裂。通过对断口进行宏观观察、微观观察、非金属夹杂物评定、金相检验及硬度测试,分析了加力缸后盖轴断裂的原因。结果表明:该轴材料热处理工艺控制不当,导致材料表面组织不正常,减弱了材料的强度和硬度,条带状夹杂物严重超标并破坏了金属基体的连续性;两方面的综合因素导致加力缸后盖轴在交变应力作用下于轴的变径处出现疲劳裂纹,从而引起早期疲劳断裂失效。     

反应器冷却水管失效分析与改进措施

应用化学分析、金相和电子探针显微分析技术对反应器中冷却水管的失效原因进行了分析.结果表明,冷却水管发生早期失效是由于构件发生应力腐蚀开裂所致.基于材料使用环境考虑,在选材和结构设计两个方面采取了改进措施,延长了冷却水管的使用寿命.     

双频激振下带V形缺口轴的疲劳寿命研究

针对金属轴类零件在实际复杂工况下易产生应力集中而发生疲劳破坏的问题，利用双频激振系统，研究带V形缺口轴的疲劳寿命随缺口几何参数的变化规律。首先，提出了促进轴疲劳裂纹萌生的激振频率控制曲线，同时采用响应曲面法中的Box-Behnken设计法对V形缺口的夹角、圆角半径和深度进行三因素三水平的实验设计；其次，建立了疲劳寿命多元回归预测模型，并采用方差分析法对模型进行可靠性评价；最后，利用响应曲面和等高线图分析了缺口的夹角、圆角半径和深度对轴疲劳寿命的影响规律，并进行了预测模型的应用。研究结果表明：疲劳寿命预测值与实测值之间的误差在4.2%以内，预测精度较高，预测模型可靠；缺口几何参数对疲劳寿命从大到小的影响次序是缺口深度、缺口圆角半径、缺口夹角，以圆角半径和深度的交互作用对轴疲劳寿命的影响最为显著。研究结果可为金属轴类零件的抗疲劳设计提供重要参考。     

28mm光杆断裂失效分析

φ28mm光杆使用78天后断裂.通过对断裂光杆的设计强度校核,断口的宏观形貌分析、材质及显微组织的检验,认为,由于光杆未按要求进行热处理,导致出现非正常显微组织,降低了零件的疲劳性能,加上光杆表面有损伤造成的应力集中,因此在使用后不久便发生断裂失效.     

轻型管状扭转梁的材料及退火工艺研究

目的针对某自主品牌高性能管状扭转梁的开发需求,确定最佳的扭力梁选材和相应的退火工艺方案。方法采用两种不同的超高强钢材料完成了扭转梁的制管、预成形和液压成形等过程,并对成形零件进行了不同的退火工艺尝试,分析了焊管、成形件和退火件的显微组织、硬度及力学性能特征,并完成了扭转疲劳性能测试,最后对疲劳失效零件进行了失效原因分析。结果相较于STAM690进口材料,采用国产CP800材料的扭转梁,通过退火工艺调节,在保持显微组织不变的情况下可得到最佳的综合性能,屈服和抗拉强度均达到800 MPa以上,且其伸长率达到17%以上,同时,疲劳耐久性能可达10万次以上。结论推荐CP800材料作为高性能管状扭力梁的选材,相应的退火工艺为550℃,保温25 min。     

销轴断裂原因分析

采用金相分析、硬度测试及化学成分分析等方法对销轴断裂的原因进行了分析。结果表明,由于零件未按要求进行热处理,导致表面脱碳层超标、组织中有马氏体等非正常组织,加上在螺纹牙底容易造成应力集中,因此在使用后不久便发生了销轴在螺纹处断裂失效。     

接轴半联轴节的失效分析

利用化学分析、力学性能测定及金相检验等手段，对服役6个月即发生断裂的初轧机接轴半联轴节失效原因进行了分析。结果表明．由于联轴节硅含量太低、力学性能不足，加之机加工不当，导致联轴节早期疲劳断裂。     

某油田钻具失效统计分析

对某油田2002-2004年钻具失效情况进行了系统调查,查清了不同钻具的失效形式和失效次数。通过统计分析发现钻铤断裂次数最多,占钻具失效总数的比例最大。对钻铤断裂机理和受力状态进行了分析,认为钻铤断裂性质主要属于早期疲劳失效。对钻铤标准和实际使用状况进行了分析,找出了钻铤标准中存在的问题。对钻铤断裂原因从螺纹接头结构应力、残余应力和材料韧性等方面进行了分析,指出了导致钻铤断裂的产品质量问题。通过使用工况和钻井参数对钻铤的受力状态进行了分析,指出了使用操作对钻铤断裂的影响。最后对该油田依据上述结论采取措施后2009-2011年钻具失效情况进行了统计分析,发现钻具失效事故大幅度减少。