超细晶纯钛的微动疲劳特性

利用自行设计的微动疲劳实验夹具装置研究超细晶纯钛在柱面-平面接触下的微动疲劳特性,分析循环应力对其微动疲劳寿命的影响,通过观察接触区磨损和断口形貌,分析其微动损伤机制。结果表明,当法向载荷不变时,超细晶纯钛的微动疲劳寿命随着循环应力的增加而减小,比常规疲劳寿命更小。微动疲劳裂纹于接触区边缘萌生,磨损区破裂严重且附着有磨粒,在磨粒磨损作用下加速了试样的疲劳失效。断口同时呈现出疲劳形貌和微动形貌,形貌从平滑转向粗糙直至断裂,裂纹由小变大,裂纹扩展速率也逐渐增加,且在裂纹扩展区存在二次裂纹;由于受力不均在裂纹扩展区与断裂区之间存在山脊状形貌。     

钛合金自冲铆接头微动磨损机理及疲劳性能

对钛合金同种TA1-TA1（TT）及异种TA1-Al5052（TA）,TA1-H62（TH）自冲铆接头进行疲劳试验,用扫描电子显微镜对断口及微动区进行观测研究其微动磨损机理,并研究下板强度对接头疲劳寿命和失效形式的影响.结果表明,断口裂纹萌生区即为微动磨损区.微动磨损导致微动区亚表面产生微裂纹并逐步扩展为宏观疲劳裂纹导致接头最终失效;微动磨屑在微动磨损过程中主要起减轻磨损作用.总体上TT接头具有最优疲劳性能,疲劳载荷较高时TA接头疲劳性能优异,疲劳载荷较低时TH接头疲劳性能优异.两板强度相当且疲劳载荷较高时失效形式主要为铆钉断裂,疲劳载荷较低时失效形式主要为下板断裂;而下板强度与上板强度相差较大时,疲劳失效形式为下板断裂.     

渗碳离合器拉环的断裂分析

通过对离合器压盘磨片簧拉环断口的宏观形貌和断口附近的金相组织特点进行分析,对其化学威分、硬度进行测试,得出其表面硬度偏高,组织的脆性显著,其断裂失效的原因为微动磨蚀.     

TA1钛合金自冲铆接接头疲劳性能及失效机理分析

采用轴向加载的形式对TA1钛合金自冲铆接试样进行疲劳试验,分析了不同因素下试样的疲劳强度变化规律;通过扫描电镜对试样失效断口和微动磨损进行分析,研究试样的失效机理. 结果表明,在同种铆接因素下,试样疲劳强度随应力比的增大而增大,随最大载荷值的增加而下降. 通过断口分析发现,铆钉断裂失效时,疲劳裂纹主要产生在钉胫外侧;基板断裂失效时,疲劳裂纹首先萌生在铆钉胫尾部与下板接触区域. 基板与铆钉的微动磨损在某种情况下存在竞争机制,当铆钉微裂纹扩展速率大于基板时表现为铆钉失效,反之为基板失效.     

柴油发电机主轴承螺栓断裂分析

分析柴油机发电机主轴承紧固螺栓断裂原因,对断裂件的化学成分、力学性能和断口宏、微观形貌等进行观察和检测。结果表明:该螺栓的化学成分除Cu元素外,其余均满足设计标准;抗拉强度高出设计要求值约为18%,硬度值超出设计要求范围上限约为5%,螺栓断裂与其材质无关,但螺栓高的强度和硬度容易使微动裂纹扩展,从而发生疲劳断裂;螺栓断面存在多处疲劳裂纹源,且裂纹扩展区较大,呈现微动疲劳断裂特征,微动疲劳是引起螺栓断裂的主要原因。     

钢芯铝绞架空导线微动疲劳断口形貌

在自制的微动疲劳试验装置上进行钢芯铝绞导线(ACSR)的微动疲劳试验,采用扫描电子显微镜观察分析内、外层铝股线断口特征,研究其微动疲劳断裂机制。结果表明:铝股线的断股大多发生于导线与线夹的最后接触点处。微动振幅为1.0 mm时,在较低循环周次下(1.6×107),铝股线只发生正断;随着循环次数增加,铝股线断股数量增加,且发生45°及"V"形断裂。铝股线疲劳断口由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区、瞬断区构成,呈现弯曲疲劳和扭转疲劳两种不同的断裂方式。     

燃气轮机低压压气机转子叶片断裂分析

某型燃气轮机运行近1 000 h后,发生2片低压压气机转子叶片脱榫断裂和同级多片榫头裂纹故障。通过对断裂和裂纹叶片外观观察、断口分析、化学成分分析、硬度检测和金相检验等手段,确认了断裂和裂纹叶片失效模式相同,均属振动疲劳断裂,盘和叶片配合不良引起微动磨损是该级叶片早期振动疲劳断裂的主要原因。盘、片配合不良主要是由于配合面间无防磨损涂层,在应用过程中产生氧化和磨损引起的;通过盘和叶片榫齿配合面涂干膜润滑,有效解决了盘片配合面微动磨损问题。     

杆端关节轴承失效分析

针对直升机杆端关节轴承杆端体多次出现断裂故障进行失效分析,通过断口宏微观观察、材质检测、能谱分析、裂纹源周围特征观察以及疲劳试验件断口分析等,结合对未装机国产件和进口件杆端体内壁加工表面观察对比,分析出故障件的断裂性质为疲劳断裂,断裂起源于杆端体内壁与轴承外圈的微动磨损处,故障件发生微动磨损的原因与杆端内壁表面加工方式不合理有关。为深入查找原因,对改进工艺后的同一型号国产件通过不同装配方式进行疲劳试验性能分析和疲劳断裂件失效分析,得出采用温差装配改进后的轴承可最大程度的降低发生疲劳断裂的风险。     

核电厂蓄电池室排风电机轴断裂失效分析

核电厂蓄电池室排风机电机轴在日常运行时发生疲劳断裂,通过对失效电机轴的化学成分、断口宏观形貌、微观形貌、力学性能、金相组织、受力及运行工况等进行分析,阐述了电机轴断裂的机制。结果表明:电机轴运行中受到循环扭转应力,轴肩部位加工损伤、金相组织不够优良,未经调质处理是轴断裂的主要原因。     

罗茨鼓风机轴横向断裂分析

通过断口及金相检查分析了罗茨鼓风机轴早期断裂失效的原因,认为该轴工作时受过大的名义扭矩,且选材不合理,其断裂属扭转疲劳脆性断裂。     

45钢轴的疲劳断裂分析

45钢轴在台架试验过程中发生断裂,对失效件进行外观观察、断口宏微观观察,结合零件在试验过程中的受力状况,判断该轴属扭转疲劳断裂,断裂位于沟槽处,该部位存在应力集中效应,且表面未经强化处理,并对轴的最大切应力和疲劳寿命的安全系数进行计算。结果表明：轴的疲劳开裂与沟槽导致的应力集中系数提高以及表面未经强化有关,随着循环载荷的作用,裂纹不断扩展直至断裂。     

起动发电机弹性轴断裂分析

针对起动电机的花键轴断裂故障,通过对断裂花键轴进行宏微观观察、金相检测以及硬度测试,并选取完好花键轴进行对比分析以及扭转试验验证。结果表明：花键轴断裂性质为承受拉、扭复合应力的过载断裂;花键轴硬度较高、扭转强度及塑性较低是导致其过载断裂的主要原因;鉴于花键轴硬度较高、抗冲击性能较差,建议准确控制回火温度,将花键轴硬度控制在设计要求的下限,或对螺纹进行局部回火以提高螺纹位置扭转强度及塑性,可以避免类似故障发生。     

带式输送机减速机高速轴断裂失效分析

某输煤系统带式输送机减速机的18CrNiMo7-6钢制高速轴发生早期断裂。为此对失效轴进行宏观分析、断口扫描电镜及能谱分析、金相分析、硬度分析、冲击韧性分析和化学成分分析。结果表明,该失效轴断裂性质为多源疲劳断裂,疲劳源位于键槽尖端,高速轴未经正确的表面强化热处理是导致其发生早期断裂的重要原因。     

汽车底盘内半轴断裂分析

卡车仅行驶数百公里就发生3起内半轴断裂故障.采用断口宏微观分析、金相组织及硬度检查等手段对内半轴断裂性质进行了分析,并借助有限元方法对内半轴断裂过程和原因进行了讨论.结果表明:内半轴首先在花键根部发生了大应力的扭转疲劳开裂,最终沿半轴横向扭转剪切断裂;内半轴反复承受过大扭矩作用是其纵向疲劳开裂的根本原因,花键槽底存在小的加工台阶引起的应力集中,半轴纵向存在大量非金属夹杂物都对疲劳性能不利.通过提高内半轴强度水平和冶金质量,优化底盘设计平衡分配桥间扭矩,以及通过结构优化降低内半轴应力集中水平等综合改进可以避免此类故障.     

圆角半径对输出轴断裂的影响研究

在试验过程中输出齿轮轴发生断裂,断面磨损严重。本研究先对该轴的断裂失效进行了分析,确定断裂性质为旋转弯曲高周疲劳,理化检测指标符合图纸要求,而圆角半径实测数据比设计要求小。为了查找疲劳失效原因,对实测圆角半径和设计要求圆角半径所造成的应力集中进行应力计算,得到不同圆角半径对应的实际旋转弯曲疲劳极限强度,发现该输出轴断裂处的实际旋转弯曲疲劳极限强度比设计要求降低了一半。在工作载荷作用下实际旋转弯曲疲劳强度的降低,使该输出齿轮轴的实际疲劳寿命相比设计寿命大大降低,导致该输出齿轮轴工作中提前失效。     

连接螺栓的失效分析

某构件进行疲劳性能试验时,连接螺栓发生断裂。通过断口宏微观观察、金相组织检查、硬度及化学成分检测,确定了连接螺栓的断裂性质和原因。结果表明：连接螺栓的断裂性质为微动疲劳;断裂原因是球轴承上由于某种偶然因素形成缺口,导致球轴承上裂纹的萌生和扩展,球轴承裂纹的产生使得连接螺栓与球轴承之间的预紧力减小,局部松动而产生不均匀接触,在径向有规律的往复载荷作用下,导致连接螺栓产生微动磨损,进而发生微动疲劳断裂。     

发动机轴承保持架铆钉头脱落原因分析

分析了某发动机轴承保持架铆钉头脱落的机理,通过结构、断口、金相分析以及相关零件的尺寸检查,并将现行设计图与外方原设计图进行对比,确定铆钉杆和保持架上的孔配合间隙过大产生的微动磨损是铆钉头脱落的主要原因。铆钉头脱落属于微动疲劳断裂,其断裂与铆钉和钉孔、灯头端面和保持架端面存在间隙,以及钉头转角R处存在折叠及组织变形不良等因素有关。在此基础上,通过将铆钉和钉孔改为过盈配合,并采用双面热铆工艺等改进措施,有效避免了铆钉头脱落故障的发生。提出厂内的控制措施,取得了良好的效果,保证了外场发动机的安全使用。     

花键轴断裂原因分析

通过对断裂花键轴断口的宏微观形貌、材料化学成分、金相显微组织、硬度及形状尺寸进行了测试与分析,并应用理论计算和有限元模拟分析,确定了花键轴的断裂性质及断裂原因。结果表明：该花键轴的断裂性质为扭转疲劳断裂,花键轴发生扭转疲劳断裂可能与共振有关;另外,花键轴花键与机匣内花键啮合间隙不当和断裂处轴径尺寸偏小均为促进其扭转疲劳断裂的影响因素。     

风电齿轮箱小齿轮断齿原因分析

风电场1.5 MW风电机组齿轮箱在运行中出现故障,经检查发现中速轴小齿轮出现断齿现象。采用宏观观察、微观观察、并结合相关理化性能测试,综合分析得出齿轮的失效原因。结果表明,风电齿轮箱中速轴小齿轮断裂性质为疲劳断裂,在断口上观察到清晰的疲劳弧线,裂纹源萌生于齿面接触疲劳产生的蚀坑中,而导致齿面严重接触疲劳的原因是偏载。