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某电梯扶手驱动轴在运行中断裂,断裂位置为轴与齿轮配合处,对断裂进行断裂失效原因分析。
断裂轴的宏观形貌检查,断裂位置为轴与齿轮配合处,见图11-113所示。
断裂面的断口宏观检查,可见断口表面已有锈蚀痕迹,断面外圈较平整、光滑,左上方有一粗糙区域,表面呈金属本色,粗糙区域外侧有明显的海滩花样,见图11-114所示。
图11-113断裂轴宏观形貌 图11-114 裂处断口宏观形貌
对断口检查,可见整个断面基本平整,与轴向垂直,附近无明显塑性变形痕迹,断面宏观形貌如图11-115所示。为便于进一步观察,将断面分为A、B、C、D、E、F、G、H八个区域进行描述
图11-115 断面宏观形貌
01
#断面A区、B区、C区微观形貌
断面A区、B区、C区微观形貌,见图11-116、图11-117、图11-118所示,可见断口表面有明显的磨损挤压痕迹。
图11-116 断面A区微观形貌
图11-117 断面B区微观形貌
图11-118 断面C区微观形貌
02
#断面D、E、F区微观形貌
断面D、E、F区微观形貌,见图11-119、图11-120、图11-121所示,可见明显的疲劳条带,根据不同区域的疲劳条带方向可知,疲劳裂纹是由断面边缘的台阶向断面左上方的粗糙区域扩展的。
图11-115中红色箭头所示即为不同疲劳裂纹的扩展方向。
图11-119 断面D区的疲劳条带
图11-120 断面E区的疲劳条带
图11-121 断面F区的疲劳条带
03
#断面G区微观形貌
断面G区微观形貌,见图11-122所示,可见明显的准解理断裂形貌。
图11-122 断面G区的准解理断裂形貌
04
#断面H区微观形貌
断面H区微观形貌,见图11-123所示,可见明显的剪切韧窝,为终断区。
图11-123断面H区微观形貌
断口附近横截面进行低倍检查:
根据“GB/T 1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图”规定,评定为中心疏松2级,无明显异常,见图11-124所示。
图11-124 断口附近横截面宏观金相
对失效件的心部进行金相组织检查:
金相组织为索氏体+屈氏体+网状、块状铁素体,说明心部未完全淬透,如图11-125所示。
断口相邻圆角处的金相组织检查,可见圆角半径约0.2mm,见图11-126所示。
图11-126断口相邻圆角处金相组织
图11-125 心部金相组织
对失效件进行硬度试验,硬度技术要求为210~250HB;硬度试验结果:235HB、231HB、223 HB,符合技术要求范围。
采用直读光谱法对失效件进行化学成分分析,结果符合“GB/T 699-1999 优质碳素结构钢”标准的45钢技术要求。
驱动轴断裂轴处的设计图纸,见图11-127 a,断裂位于图中红色箭头所指处,该处为两段轴过渡的台阶;右侧为台阶处的放大图像,见图11-127 b,该处设计成半径为0.5mm的圆角过渡。
根据图纸要求,该轴热处理方式为整体调质,硬度HB210-250。
图11-127(a、b) 失效件断裂处的设计图纸
驱动轴断裂处的心部金相组织为索氏体+屈氏体+网状和块状铁素体,反映出调质过程中心部未完全淬透,说明驱动轴的热处理有一定问题。
本期电梯扶手45钢驱动轴断裂找原因,欢迎大家在文章下方积极留言参与讨论,并发表自己的看法哦!说不定你的答案就是最后的正确答案哦!
往期文章答案公布如下:
(1)弹簧的断裂属于疲劳断裂。
(2)引起弹簧疲劳断裂的原因是弹簧本身存在质量问题,弹簧内壁磨损处为裂纹源区,在交变应力作用下,裂纹疲劳扩展最后疲劳断裂。
(3)弹簧投料前应进行原材料检查,存在质量问题的原材料不投产。
(4)弹簧在热处理过程中应按工艺进行,并控制弹簧硬度满足工艺要求。
(5)对配合使用的大、小弹簧,要控制加工尺寸和装配尺寸,使其满足工艺要求。
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