给水泵轴断裂原因分析

某电厂一台给水泵发生轴断裂事故。通过断口宏观及微观分析、化学成分分析、力学性能测试及金相检验等,对水泵轴断裂的原因进行了分析。结果表明:断裂泵轴存在魏氏组织、网状铁素体以及沿晶界分布的屈氏体等组织缺陷,材料的强度和韧性不足,使其在密封槽应力集中区产生裂纹;在交变应力的作用下,泵轴发生疲劳开裂;给水泵在运行时出现气蚀,也加速了泵轴的断裂。     

失效分析技术及其应用——第七讲 疲劳断裂失效分析

1.l 疲劳断裂机械构件或材料由于循环负载或交变应力作用所引起的断裂现象称为疲劳断裂,其断裂表面称为疲劳断口.疲劳断裂是受循环应力、拉应力及塑性应变这三者的共同作用而发生的.若这三者中的一种不存在,则疲劳裂纹的萌生及其扩展便不会产生.疲劳断裂形成的疲劳断口具有特殊的形貌.它们可分成三个断裂区或三个断裂发展阶段:(1)第Ⅰ阶段 疲劳断裂的成核阶段,即疲劳裂纹的萌生.(2)第Ⅱ阶段 疲劳裂纹的扩展阶段,即疲劳裂纹的亚稳扩展.(3)第Ⅲ阶段 疲劳的最终断裂或瞬时断裂阶段,即疲劳裂纹的失稳扩展.     

发动机用灰铸铁的低周疲劳行为

研究了发动机缸体用灰铸铁材料在室温、150℃和250℃下的低周疲劳行为。根据对拉伸应力-应变、循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据的分析,给出了疲劳参数。结果表明:在高温下灰铸铁的弹性模量、强度降低,延伸率增大;循环应力响应表明,在较小的应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂,而在高温和较大应变幅下几乎没有硬化阶段,循环软化至断裂;其室温疲劳寿命最长,150℃最短,250℃居中。微观分析结果表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端、夹杂物及孔洞处,沿石墨扩展,夹杂物导致分支裂纹及裂纹偏转,延缓裂纹的扩展;灰铸铁的疲劳断裂方式为沿晶和准解理断裂的复合机制,存在扇形解理面和二次裂纹,解理台阶上观察到疲劳条带和韧窝。     

电厂外供泵轴断裂原因分析

某外供泵在运行期间其泵轴发生断裂。通过宏观和微观检验、化学成分分析以及硬度测试等方法对泵轴断裂的原因进行了分析。结果表明:该轴的热处理没有达到要求,使各项强度指标显著降低,加上在应力集中部位键槽根部产生了疲劳裂纹,并进一步扩展,最终导致泵轴断裂。     

压力机摇杆轴断裂分析

采用化学成分、金相检查、粗晶试验、力学性能等试验方法对摇杆轴断口的裂纹进行了分析.结果表明,轴的焊缝中存在气孔、夹渣、未熔合、冷裂纹等焊接缺陷,成为应力集中的发源地,产生数个疲劳裂纹源,大大降低了焊缝金属的疲劳强度,这些裂纹在工作应力的作用下快速扩展,当实际工作应力超过材料的疲劳极限时,导致摇杆轴疲劳断裂.     

金属疲劳裂纹扩展形式和过程的研究

金属疲劳断裂,是指金属材料在低于拉伸强度极限的交变应力反复作用下缓慢发生的疲劳裂纹,经逐步扩展后导致突然破坏的断裂。根据交变载荷(应力)振幅的大小,一般可分为应力和应变疲劳,或称高循环和低循环疲劳。 疲劳问题的重要性,不但在于绝大多数工程零件(估计约占90％)的提前破坏属于疲劳断裂,而且因为疲劳裂纹的产生和扩展,往往     

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。     

陶瓷基复合材料在循环压应力条件下的疲劳研究

本文对ＳｉＣ颗粒及部分稳定ＺｒＯ２复合增强Ａｌ２Ｏ３基陶瓷材料在循环压载荷作用下的疲劳特性进行了研究。带有缺口的试样在循环压应力的作用下，缺口根部将产生一条垂直于压应力轴的疲劳裂纹。压应力在缺口根部产生的局部不可逆损伤在卸载过程中会形成较大的残余拉应力，这使得裂纹形核并逐渐长大。而随着裂纹的长大，闭合效应逐渐增加，最终导致裂纹扩展完全停止。试样缺口长度和疲劳试验参数对裂纹的扩展速度和最终长度有较大     

曲柄销轴断裂分析

对曲柄销轴在采油设备上的安装配合情况进行了调查，在此基础上，分析了销轴在采油设备工作时的受力情况，并通过化学分析、金相检验和扫描电镜等方法对销轴断裂失效进行了分析。结果表明，该销轴在交变偏斜拉应力的作用下，在销轴的应力集中处——退刀槽根部产生疲劳裂纹，最终导致疲劳断裂。另外钢材质量欠佳、组织不良也促进了断裂过程的进行。     

调速器步进电机轴断裂失效分析

某电厂调速器步进电机轴在开机调负荷过程中发生断裂,对断裂电机轴进行了宏观检验、化学成分分析、硬度测试、金相检验和断口分析,并对步进电机轴材料进行了切应力校核。结果表明:该调速器步进电机轴断裂失效为低应力高周旋转/弯曲疲劳断裂。电机轴断裂失效的主要原因一方面是因为变径部位退刀槽位置容易造成应力集中现象,从而促使步进电机轴表面产生疲劳裂纹;另一方面是因为硫化物、碳化物等夹杂物的存在会降低材料的塑性、韧性和疲劳强度,进一步造成应力叠加,材料力学性能降低,加速疲劳裂纹的形成和扩展。     

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.     

汽车发动机曲轴断裂失效分析

某厂生产的发动机曲轴在用户使用过程中,3个月内共发生了4起曲轴断裂失效事故,采用化学成分分析、金相检验、硬度测试以及断口的宏、微观形貌分析等方法对断裂曲轴进行了分析。结果表明：曲轴断裂为高周低应力弯曲疲劳断裂,导致其断裂的主要原因是在曲轴第一曲拐过渡圆角R附近的曲柄表面聚集分布着机加工刀痕,形成了应力集中;在用户行驶过程中因车况、路面等复杂因素形成的过载或冲击载荷等作用下,在第一曲拐轴颈尺附近曲柄表面应力集中的机加工刀痕处萌生疲劳裂纹,并逐步扩展直至断裂失效。     

Failure Analysis of Reverse Shaft in the Transmission System of All-Terrain Vehicles

This paper presents a failure analysis of a reverse shaft in the transmission system of an all-terrain vehicle (ATV). The reverse shaft with splines fractured into two pieces during operation. Visual examination of the fractured surface clearly showed cracks initiated from the roots of spline teeth. To find out the cause of fracture of the shaft, a finite element analysis was carried out to predict the stress state of the shaft under steady loading and shock loading, respectively. The steady loading was produced under normal operation, while the shock loading could be generated by an abrupt change of operation such as start-up or sudden braking during working. Results of stress analysis reveal that the highest stressed area coincided with the fractured regions of the failed shaft. The maximum stress predicted under shock loading exceeded the yield strength and was believed to be the stimulant for crack initiation and propagation at this weak region. The failure analysis thus showed that the premature fatigue fracture of the shaft was caused by abnormal operation. Finally, some suggestions to enhance service durability of the transmission system of ATV are discussed.     

某电传操纵系统弹簧拉杆可调叉形接头断裂原因

某飞机电传操纵系统弹簧拉杆可调叉形接头在运行过程中发生断裂,通过宏微观分析和金相检验等方法对拉杆接头的断裂原因进行了分析。结果表明:拉杆接头断裂为疲劳断裂,断裂的根本原因是其显微组织不均匀的同时出现了魏氏组织,使接头的抗疲劳性能严重降低,导致疲劳裂纹的萌生与扩展;而拉杆的受力不均匀则加速了其疲劳裂纹的扩展。     

Investigation on the failure of the gear shaft connected to extruder

In respect to the fracture of the gear shaft of an extruder, the torque on the shaft replaced the fractured one is measured under typical work conditions. The fatigue and material mechanics properties of the fractured shaft are obtained by tensile and fatigue test. Based on the analysis of cyclic fatigue load and the stress of gear shaft, the reason of the shaft fracture is discussed. The analysis indicates that when the extruder is running, high mean stress occurs in the gear shaft, the failure of the gear shaft was caused by fatigue and material strength degradation. Finally, suggestions are given to guide the future operating of the extruder to prevent the gear shaft from fracture.     

Fretting fatigue fracture of the supporting shaft in a rotary kiln

The fracture failure of the supporting shaft in a rotary kiln was analyzed to determine the failure mechanism. The rotary kiln was used to heating and mixing nickel ores and was supported by four group riding wheels with two wheels in each group. One of the supporting shafts was found fractured after it was used for about two years. The fracture was located at the interface between the supporting shaft and the sleeve. This location was 100–120 mm far from the transition arc of the supporting shaft where high stress concentration usually occur. A failure analysis was carried out, using characterization techniques such as scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and so on. Obvious fatigue propagation zone caused by multi-initial cracks were observed at the circle edge of the fracture surface. Adhesive wear and some circumferential cracks were found on the outside surface of the supporting shaft. It was considered that fatigue due to the fretting wear between the shaft and sleeve was the most probable mechanism.     

40Cr钢机油泵轴断裂分析

采用化学成分分析、断口分析、硬度测试及金相检验等方法,对某汽车机油泵轴的断裂原因进行了分析。结果表明:该泵轴的断裂为早期疲劳断裂,造成疲劳断裂的主要原因是未按要求对泵轴进行调质处理,致使材料的力学性能未达到设计要求,疲劳强度降低。     

贝氏体钢轨矫直断裂失效分析

采用宏观及微观断口分析、化学成分分析、硬度测试及金相检验等方法,对某贝氏体钢轨在矫直时发生断裂的原因进行了分析。结果表明:造成该贝氏体钢轨矫直断裂的主要原因是其显微组织中存在大量的针状马氏体晶间脆性组织,当钢轨受到矫直外力作用时,便从马氏体脆性相应力集中部位的夹杂物处开始起裂,裂纹沿脆性晶界迅速扩展最终导致断裂。     

蜗轮连接螺栓断裂失效分析

装卸料机上的蜗轮连接螺栓材料为35钢,强度等级为10.9级,在设备运行大约10a后发生断裂。对断裂螺栓进行宏观、化学成分、硬度、金相、能谱和断口分析后得出,该螺栓的断裂性质为双向弯曲疲劳断裂,螺栓表面的脱碳和螺纹颈部的应力集中降低了该部位的疲劳性能。通过综合分析和螺栓受力估算后得出,螺栓断裂的主要原因是螺栓和内齿轮螺栓孔之间存在较大的间隙,使螺栓的受力状态和受力大小过早地发生了变化,造成连接螺栓疲劳断裂。