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.     

发动机启动发电机弹性轴断裂分析

通过硬度检验、断口分析和金相检验等方法,确认断裂的发动机启动发电机弹性轴为扭转疲劳断裂失效,弹性轴锥体和衬套间配合松动导致的反复冲击是其断裂失效的关键因素,键槽设计的深度较大和加工质量粗糙进一步增大了转角处的应力水平,促进了裂纹萌生。     

空压机曲轴断裂失效分析

某空压机曲轴在运行约5 000h后发生断裂失效,通过宏观检验、断口分析、金相检验以及硬度测试等方法,对空压机曲轴断裂原因进行了分析。结果表明:由于曲轴中存在严重的疏松缺陷,在运行过程中于曲轴轴颈和轴拐R过渡表面疏松处萌生裂纹,在交变应力作用下,裂纹以疲劳方式扩展直至曲轴断裂失效。     

注水阀弹簧断裂原因分析

注水阀弹簧在使用约6个月发生断裂。采用宏、微观检验和化学成分分析等方法对失效件进行了检测。结果表明,该弹簧断裂为腐蚀疲劳断裂。疲劳裂纹的形成是由于消毒氯水在弹簧应力最大的第一与第二圈并圈处产生许多蚀坑,材料中非金属夹杂物加速了腐蚀向基体内延伸,为弹簧的疲劳断裂提供了裂纹源,在工作应力的作用下导致弹簧断裂失效。     

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。     

某汽车轮毂轴断裂原因分析

某汽车在行驶过程中,其后轮毂轴在安装轴承附近发生断裂,该车累计行驶里程为17km,轮毂轴材料为65Mn弹簧钢。通过外观检查、断口宏微观观察、能谱分析、化学成分分析、硬度检测和金相检验等实验,确定了轮毂轴的失效性质及失效原因。结果表明:轮毂轴失效性质为疲劳断裂;轮毂轴内部存在锻造裂纹是轮毂轴发生疲劳断裂失效的主要原因;锻造裂纹的产生可能为切削量不足导致轮毂轴原材料料头端部存在块状缺陷。     

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。     

吊钩断裂原因分析

某起重机吊钩使用1a(年)多突然断裂。采用宏、微观检验方法，对吊钩断裂失效原因进行了分析。结果表明，吊钩断裂的直接原因是由于低周疲劳所产生的裂纹，在外应力的作用下扩展所致；通过对吊钩材料化学成分分析和吊钩受力进行理论计算，认为材料选择不当，强度偏低是造成吊钩断裂的另一重要原因。     

带式输送机滚筒轴断裂失效分析

某快递物流公司的带式输送机用滚筒轴在运转时经常发生断裂,严重影响物流线的正常运行。通过宏观分析、金相检验、扫描电镜断口分析、化学成分分析以及受力分析等方法,对滚筒轴断裂原因进行了分析。结果表明:由于滚筒轴未进行调质处理,降低了材料的强度和疲劳性能;轴表面在加工时留下粗糙刀痕,成为疲劳裂纹源;滚筒轴轴径变化处的过渡圆角半径偏小,造成该处应力集中严重;滚筒轴在工作中处于不停的运转中,极易在轴肩角应力比较集中的位置发生疲劳断裂。最后提出了相应的改进措施。     

某余热锅炉集箱端盖断裂脱落原因分析

对某余热锅炉省煤器集箱端盖在运行24个月后发生整体断裂脱落事故进行了分析,通过对失效端盖进行宏观分析、化学成分分析、硬度测试、金相检验、扫描电镜以及能谱分析,找出了端盖断裂失效原因。结果表明:端盖失效性质为腐蚀疲劳断裂;端盖内的运行介质中含有具有腐蚀性的氯离子,在较高温度和应力作用下促使端盖内壁产生裂纹,并在集箱内温度波动造成的热疲劳应力作用下快速扩展最终导致端盖断裂脱落。     

自动扶梯主驱动链条外链板断裂分析

某自动扶梯主驱动链条外链板在运行过程中断裂失效。采用宏观检验、化学成分分析、硬度测试、非金属夹杂物检验以及金相检验等方法对外链板的断裂原因进行了分析。结果表明:外链板表面打印字头底部过渡圆角尖锐并存在折叠缺陷,同时部分原材料存在表面脱碳缺陷,导致外链板打印字头底部过渡圆角处应力集中以及材料表面抗疲劳性能降低;在多重应力的作用下外链板表面打印字头底部缺陷处萌生疲劳裂纹,裂纹不断扩展最终导致外链板疲劳断裂失效。     

聚丙烯粒料均化风机电机轴断裂失效分析

从断口宏微观特征、化学成分、力学性能、显微组织等方面对某聚丙烯粒料均化风机电机轴的断裂原因进行了分析。结果表明:该电机轴断裂属于脆性疲劳断裂;电机轴材料存在疏松性孔洞、沿晶微裂纹等缺陷以及未进行调质处理,导致其力学性能不足,是电机轴发生断裂的内在因素;电机轴台阶下部的机加工刀痕与材料分层缺陷重叠导致应力集中,产生多源疲劳,是电机轴发生断裂的外在因素。     

45钢电机轴断裂分析

通过化学成分分析、力学性能测试、金相检验及断口分析等对45钢电机轴断裂的原因进行了分析。结果表明:由于电机轴过渡台阶根部加工圆角曲率半径偏小,加工粗糙度大而引起的应力集中,是轴发生失效的重要外在因素;同时电机轴退火态组织强度级别不高,非金属夹杂物硫化锰含量较高,导致材料性能下降,使电机轴在交变载荷的作用下发生了疲劳断裂。     

脱硫氧化风机轴断裂原因分析

利用金相检验、化学成分分析和力学性能测试等试验手段,结合疲劳强度校核和现场情况调研,对35CrMo钢脱硫氧化风机轴在使用过程中发生断裂的原因进行了分析。结果表明:风机轴在应力集中的键槽处产生疲劳裂纹,裂纹先沿轴向扩展,后沿轴横截面方向扩展,最终造成风机轴横向低应力高周疲劳断裂;风机轴的力学性能符合标准要求,根据疲劳强度校核,在正常载荷下,键槽处的风机轴是安全的;脱硫氧化风机运行环境恶劣,振动和长时间超负荷运行是造成该风机轴过早疲劳断裂的根本原因。     

动力站碱液输送泵泵轴断裂原因分析

某动力站碱液输送泵泵轴在运行期间发生断裂,通过断口分析、化学成分分析、金相检验、硬度测试、拉伸试验和垢样分析等方法对泵轴断裂原因进行了分析。结果表明:泵轴断裂一方面是因为泵轴材料没有进行调质处理,疲劳强度降低;另一方面是因为输送泵机械密封不良造成碱液泄漏,生成的结晶物使轴套间的间隙阻塞,导致泵轴动作不灵甚至卡死,增加了泵启动的阻力和轴的扭矩,从而使泵轴发生了疲劳脆性断裂。     

挖掘机销轴断裂分析

利用宏观检验、断口分析、化学成分分析、金相检验以及硬度检测等方法,对42CrMo钢挖掘机销轴的断裂原因进行了分析。结果表明:销轴断裂为双向弯曲疲劳断裂。由于销轴表面存在较脆的白亮层ε相,且白亮层分布有较严重的疏松,增加了销轴表面的脆性,使销轴表面形成了较多的微裂纹,导致了疲劳裂纹的萌生;销轴的渗氮层深度和硬度偏低也降低了销轴的疲劳强度,加速了疲劳裂纹的扩展,最终使销轴发生早期疲劳断裂。     

电机轴断裂原因分析

通过宏观检验、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、断口分析等,研究了电机轴快速断裂的原因。结果表明:电机轴断裂的直接原因是轴边部大颗粒硅酸盐夹杂物在电机运转过程中造成应力集中,形成裂纹源;间接原因是由于内部非金属夹杂物较多,皮下气泡严重,已形成表面裂纹,材料整体呈脆性及冲击功偏低。     

电梯驱动轴断裂原因分析

某电梯公司生产的材料为Q345A钢的电梯驱动轴在短期内发生断裂失效,采用化学成分分析、金相检验、硬度测试、扫描电子显微镜分析等方法对驱动轴断裂原因进行了分析。结果表明:该驱动轴断裂属性为多源旋转弯曲疲劳断裂;断裂源位于驱动轮盘和驱动轴过渡的环焊缝热影响区的应力集中处,加之驱动轴表面加工刀痕明显,且存在硬而脆的马氏体非正常组织,进一步加剧了该处的应力集中,在扭转力作用下萌生多源裂纹,裂纹不断扩展最终导致断裂。     

磨煤机电机轴断裂原因分析

利用光学金相显微镜、化学分析、硬度测试等实验手段,对35号钢电机轴在使用过程中发生的断裂原因进行分析。结果表明,电机轴表面的焊接热加工使得电机轴变径台肩处的次表面部位产生高硬度马氏体组织,造成该处的严重应力集中。在长期交变载荷的作用下,电机轴的变径台肩处产生微裂纹,构成多处裂纹源。随着这些裂纹长大并不断扩展,最终造成电机轴的疲劳断裂。     

自行车链轮曲柄断裂原因分析

采用化学成分分析、微观组织检验、断口宏观和微观观察及能谱分析等方法对自行车链轮曲柄断裂的原因进行了分析。结果表明：曲柄断裂为疲劳断裂;由于材料的过烧,使晶界上产生复熔共晶球,脆化了材料的晶界,使用时产生沿晶裂纹,降低了材料的疲劳强度,致使曲柄产生早期疲劳失效断裂。