某液压系统大型弹簧断裂原因

某液压系统使用的大型圆柱螺旋压缩弹簧在运行20万次后发生断裂,采用断口形貌、显微组织观察,化学成分、硬度测试等方法对弹簧的断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧的断裂为低周疲劳断裂,裂纹源区位于弹簧钢丝近表面位置的大尺寸夹杂物处;夹杂物的存在降低了弹簧钢内部的连续性,弹簧钢受到拉应力和扭转作用力时萌生裂纹,在后续服役过程中裂纹扩展,最终断裂;弹簧喷丸处理形成的硬化层深度不够,不足以抵消弹簧钢丝表面脱碳层对疲劳寿命的不利影响,导致疲劳寿命降低。     

发电机组轮毂变桨轴承螺栓断裂原因分析

某风力发电公司的变桨轴承螺栓在使用半年后发生断裂。采用金相检验、化学成分分析、硬度测试及断口分析等方法对该螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明:裂纹起源于螺帽与螺杆连接的R角处,该处为应力集中部位,在螺栓松动后,垫片在交变载荷的作用下不断撞击螺栓R角处并在螺杆表面造成损伤,当损伤达到一定程度后,再加上螺杆表面存在脱碳现象,造成表面裂纹的萌生,裂纹在交变载荷的作用下扩展,导致螺栓发生疲劳断裂。     

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。     

轧辊断裂原因分析

某轧辊直径由840mm减少到780mm时发生断裂,未达到其正常使用寿命,采用化学成分分析、断口分析、金相检验以及硬度检测等方法对轧辊断裂原因进行了分析。结果表明：轧辊辊颈与辊身交界处的表面存在微裂纹是导致其发生断裂的根本原因;由于套密封环时操件不当使得该处的表层显微组织发生淬火,形成薄且脆的淬火组织,加之该处为应力集中处,从而导致该处产生微裂纹;已经形成的微裂纹在轧辊工作时所承受压力和扭转力的作用下,由于应力集中裂纹尖端不断向轧辊中心扩展,当裂纹达到一定深度后,辊颈处无法承受外力的作用时便会发生瞬间失稳扩展,导致轧辊断裂。     

港口门机“山”字形吊钩螺杆断裂原因分析

某公司码头门机使用的DG20钢吊钩使用不到1a(年)即于螺杆处发生径向断裂,采用化学成分分析、宏观分析、扫描电镜分析、金相检验等方法对吊钩螺杆断裂原因进行了分析。结果表明:吊钩螺杆断裂属于单向弯曲疲劳断裂,断裂起源于螺纹根部的微裂纹;现场操作不当使吊钩螺杆在螺纹根部产生严重的单向应力集中,促使该处萌生微裂纹并不断扩展,最终导致断裂失效。     

喷丸改性对7050铝合金FSW接头性能的影响

对5 mm厚的7050铝合金搅拌摩擦焊接头进行喷丸表面改性处理,并对喷丸前后的接头进行残余应力测量、低周疲劳裂纹扩展试验,研究喷丸改性对焊接接头残余应力分布和焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明,喷丸处理提高了接头表面粗糙程度,但接头表层及近表层产生硬化层,二次喷丸处理后的表层硬度值达198HV。二次喷丸最高硬度值比焊接态高33.1%。喷丸引入的残余压应力随喷丸次数增加而增大,最大压应力值位置也移向板材更深处。焊核区、热影响区疲劳裂纹扩展速率相对焊接态均降低,表明喷丸改性提高了接头两微区抗疲劳断裂的能力。     

航空发动机压气机一级叶片断裂失效分析

某航空发动机因为压气机一级叶片断裂导致了一起严重飞行事故.为查明叶片断裂的原因,对肇事叶片进行了失效分析.对残骸件的宏观检查和断口分析表明,其断裂性质属于大应力机械疲劳,裂纹起源于叶弦中部叶背表面;表面痕迹分析表明叶片榫头与盘榫槽间有明显的纵向微动摩擦痕迹;同时叶片表面还存在众多喷丸微裂口;材质检验合格.结合以上分析结果和该叶片的工作特性与受力特点,综合分析认为,叶片榫头与盘榫槽间的间隙控制不当导致该叶片在工作中发生了较严重的摆动是导致该叶片疲劳断裂的主要原因;叶片表面存在的众多喷丸微小裂口对裂纹的萌生有一定的促进作用.     

7A65铝合金喷丸强化表面完整性及疲劳性能

目的 以7A65高强度铝合金为研究对象,研究喷丸强度、弹丸介质(铸钢丸和陶瓷丸)对靶材疲劳性能的影响规律。方法 利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪等仪器表征喷丸强化7A65铝合金表面完整性和疲劳失效断口,分析喷丸工艺参数与疲劳性能、断裂模式的相关性。结果 喷丸强化后铝合金表面粗糙化严重,表面粗糙度从初始0.622 μm增加至4.736 μm(铸钢丸、喷丸强度为0.22 mmA),并出现褶皱损伤;在相同喷丸强度下陶瓷丸喷丸表面粗糙度较低,无褶皱损伤。2种弹丸在金属表面引入的残余应力场基本相同,残余压应力层深约300 μm,最大残余压应力值为-480.6 MPa,其产生位置为距离表面75 μm处(喷丸强度为0.22 mmA)。铝合金疲劳性能对铸钢丸介质敏感性较高,当喷丸强度较低(0.11 mmA)时喷丸强化效果最佳,疲劳寿命是原始寿命的5倍多,疲劳源从表面转移至次表面(500 μm);当喷丸强度增至0.22 mmA时,裂纹源向表面靠近,疲劳寿命为原始寿命的2倍。铝合金疲劳性能对陶瓷丸介质敏感性较低,在喷丸强度为0.11～0.22 mmA时疲劳寿命较为稳定,在喷丸强度为0.11 m...     

双联行星轮断齿原因

某型矿车电动轮上的双联行星轮在运行过程中发生断裂。采用宏观观察、扫描电镜分析、金相检验、硬度测试等方法分析了该行星轮断裂的原因。结果表明：行星轮断齿处呈典型的疲劳断裂特征；裂纹源位于距离齿根次表面约2 mm位置，裂纹源处存在平行于齿宽方向的大尺寸纺锤形氧化铝夹杂物，裂纹从该处萌生并扩展，最终导致行星轮发生断裂。     

运七飞机起落架连接摇臂断裂分析

对运七飞机起落架外筒收放动筒连接摇臂的断裂损伤效进行了分析。结果表明，由于摇臂表面局部的防护漆层不致密，致使潮湿的大气得以渗入并使金属表面腐蚀，形成蚀坑及及沿晶型微裂绞，在交变应力上疲劳裂纹由此萌生并扩展，导致连接摇臂早期失效。     

不锈钢拉簧断裂失效分析

某304不锈钢拉簧在疲劳试验过程中发生了断裂。通过宏观形貌分析、金相显微组织分析、化学成分分析及扫描电镜微观形貌分析等方法,对发生断裂的不锈钢拉簧进行了失效原因分析。结果表明:拉簧表面制造过程中产生的划伤是造成该不锈钢拉簧发生疲劳断裂的根本原因。     

The effect of mode ratio and bond interface on the fatigue behavior of a highly-toughened epoxy

The fatigue threshold and the cyclic crack growth of a highly-toughened epoxy adhesive were studied under mode I and several mixed-mode loading cases and compared with the quasi-static critical fracture energies. Four different adhesive systems were examined using steel and aluminum substrates having different surface roughness, and surface treatment. The effect of increasing the amount of mode II (increasing the phase angle) on the fatigue threshold strain energy release rate and the cyclic crack growth rate was found to be insignificant at low phase angles. However, a significant increase in the fatigue threshold and decrease in the cyclic crack growth rate was observed at higher phase angles. These trends were similar to that seen in adhesive joint fracture. Adherend surface roughness and surface preparation affected the fatigue behavior significantly, particularly at low crack speeds and high phase angles. The fatigue properties were essentially the same for both steel and aluminum adherends provided that the crack paths were cohesive. A general observation was that the fatigue crack path moved progressively closer to the more highly strained adherend under mixed-mode loading as the applied strain energy release rate and hence the crack speed, decreased. This caused mixed-mode cracks to be nearly interfacial in the threshold region.     

电梯钢丝绳疲劳断裂原因分析

对电梯钢丝绳断丝进行了表面形貌、显微组织、化学成分等检测分析。结果表明:电梯钢丝绳表面断丝为疲劳断裂,主要原因是钢丝绳在循环应力的作用下,受到外部挤压以及长期摩擦失油处形成疲劳应力集中点,萌生疲劳裂纹。又因钢丝绳表面挤压处产生白色马氏体,使得钢丝表面韧性弱化,加速了疲劳裂纹源的形成,故而出现了早期钢丝绳表面钢丝断裂;最后提出了相应的改进措施。     

氢蚀温度对20G和15CrMo钢疲劳行为的影响

研究了氢蚀温度对２０Ｇ和１５ＣｒＭｏ钢常规力学性能与疲劳性能和机制的影响以及应力比对氢蚀后２０Ｇ钢疲劳性能的影响结果表明，氢蚀后２０Ｇ钢的疲劳行为受氢蚀对材料损伤程度和氢蚀导致粗糙的裂纹途径造成闭合效应增加两因素联合作用；氢蚀后１５ＣｒＭｏ钢脱碳严重，其疲劳行为仅受脱碳对材料损伤作用的影响；应力比对２０Ｇ疲劳性能也有很大影响     

16Mn结构钢超高周疲劳性能研究

采用超声疲劳试验技术对16Mn结构钢超高周疲劳性能进行了研究，并用扫描电镜对疲劳断口进行了分析。结果显示16Mn结构钢在10^5-10^10周次范围内的S—N曲线呈阶梯型下降趋势，在10^6-10^8周次出现平台，平台对应应力幅约为220MPa．在平台应力以下，10^8周次以上超高周范围16Mn结构钢仍然发生疲劳断裂，不存在传统意义的疲劳极限。16Mn结构钢疲劳断口分析结果表明高周和超高周断裂试样的裂纹源主要从试件表面和次表面缺陷处萌生。10^7周次下超高周疲劳试样强度比常规试样疲劳强度低。     

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。     

中碳合金钢双相组织疲劳裂纹扩展的研究

研究了４２ＣｒＭｏ钢亚温淬火及二次淬火两种双相组织的疲劳裂纹扩展行为。结果表明，亚温淬火双相组织可显著提高裂纹萌发生抗力，降低扩展速率；较高的疲劳性能与裂纹尖端闭合应力，断口表面粗糙度以及裂纹扩展路径弯折程度有关。断裂力学分析表明，粗糙度诱发裂纹闭合效应及裂纹路径变折效应是提高裂纹扩展抗力的主要因素，同时得到上述两种效应对裂纹扩展速率影响的表达式。     

热处理工艺对8Cr4Mo4V钢疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了四组不同工艺热处理的8Cr4Mo4V钢试样的疲劳裂纹扩展速率及其疲劳断口。结果表明:淬回火8Cr4Mo4V钢的室温疲劳裂纹扩展速率在裂纹稳定扩展阶段符合Paris公式,其大小与热处理工艺有关,主要取决于马氏体中的固溶碳含量,马氏体中的固溶碳含量越高,疲劳裂纹扩展速率也越大,而与该钢是否经过冷处理没有明显关系;淬回火8Cr4Mo4V钢疲劳断口的微观形貌以准解理为主,马氏体(211)晶面的X射线衍射峰半高宽越小,疲劳裂纹扩展速率也越小,疲劳断口上的拉伸残余应力则越大。     

Initiation and propagation behaviour of fatigue cracks in hard-shot peened Type 316L steel in high cycle fatigue

Observations of fatigue crack growth behaviour were made during rotating‐bend testing of hard‐shot peened Type 316L steel. From the results of these observations, the crack that developed in the axial direction was observed and the mechanism of the fatigue crack properties was clarified as follows: (1) Small circumferential surface fatigue cracks were detected at 60% of the fatigue lifetime. These cracks propagated very slowly in both the circumferential and radial directions. (2) When a radial crack reached a depth of between 150 and 350 μm, axial fatigue cracks were formed. (3) In the next stage, either the radial or the axial fatigue cracks continued propagating, or an inwards growing radial crack formed from the axial crack. (4) In the final stage, the circumferential surface crack began to grow rapidly and resulted in fracture. (5) The fracture type of hard‐shot peened Type 316L is a particular type of surface fracture.     

Influence of laser shock peening on fatigue performance of LZ50 axle steel for railway wheel set

Laser shock peening (LSP) is a surface treatment technique that forms a strengthened layer on the metal surfaces. In this study, the LSP was applied on the locomotive LZ50 axle steel surface which was interference fitted with the wheel. The microstructures, fracture morphologies and fatigue performances of LSP‐treated and untreated axle steels were explored. The results indicated that after the LSP treatment, a strengthened layer was generated on the axle steel surface. The surface hardness was increased by 25%, that is, from around 204 to around 255 HV_0.3. The residual compressive stresses were improved from 260 to 345 MPa along the axial direction and from 165 to 225 MPa along the radial direction. The fatigue limit was increased by 30%, that is, from around 130 to around 170 MPa. The fracture surfaces could be divided into three regions: crack initiation, crack propagation, and short‐break regions. In the crack initiation region, the fatigue striation of the LSP‐treated steel was denser than the untreated steel. In the crack propagation and short‐break regions, the fracture morphologies of the LSP‐treated and the untreated axle steels were similar.