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8.8级动车底座六方螺栓,规格为M16×130,材质为35CrMo钢。螺栓安装于动车底部,安装扭矩为120N·m,采用垫片与钢丝穿孔拧紧的防松措施,车辆行驶约12万公里后发现螺栓断裂。
断裂件检查,螺栓在螺纹处断裂(图中左侧);螺栓头下与杆部多处有明显的磨损痕迹,一侧较严重(图中右侧),见图11-128。
图11-128 断裂件宏观形貌
(1)对断口宏观检查
可见断口附近无明显塑性变形,断裂发生于螺纹牙底,见图11-129。
断裂螺栓的断面宏观形貌,可见断口平整,无明显腐蚀产物,断面位于螺纹牙底,可见明显的疲劳弧线,如图11-130。
图11-130 断面宏观形貌
图11-129 断裂件断口宏观形貌
(2)对断口微观检查
图11-131所示为断面扫描电镜低倍形貌,可见明显的疲劳弧线,占整个断面积的80%以上,呈现典型的疲劳断裂特征。
图11-132可见明显的磨损痕迹,为疲劳源区。
图11-133、图11-134有明显的疲劳条带,疲劳扩展区的条带间距较小。
图11-135所示为瞬断区,可见明显的韧窝形貌。
图11-131 断面电镜低倍形貌
图11-132疲劳源区有磨损痕迹
←
图11-133 疲劳扩展区疲劳条带
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图11-134疲劳扩展区疲劳条带
图11-135 瞬断区韧窝形貌
(3)金相检测
图11-136所示为送检断裂螺栓心部金相组织,为回火索氏体。
图11-137所示为送检螺栓断口附近螺纹部位的金相组织,可见螺纹部位碳势正常,牙顶无明显缺陷;牙底流线完整,无明显缺陷。
图11-136 断裂螺栓金相组织
图11-137螺栓牙顶牙底金相组织
(4)硬度检测
对断裂螺栓进行表面及心部硬度试验,结果为心部硬度273、279、283 HV10;表面硬度313、317、319HV0.3硬度结果满足《GB/T 3098.1 -2010》对于8.8级螺栓(250~320 HV10)技术要求。由于螺栓为热处理后滚牙,造成表面硬度比心部硬度高40HV左右,属正常情况。
(5)化学成分分析
采用直读光谱法对螺栓进行了化学成分分析,符合《GB/T3077-1999》标准中对35CrMo钢的要求。
动车底座螺栓断裂?
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往期文章答案公布如下:
根据上周的内容分析,可以得出如下结论:
···
(1) 驱动轴的断裂性质是在交变扭转应力作用下的高周疲劳断裂。
(2) 驱动轴出现疲劳断裂的原因是台阶位置的倒角过小,造成圆角处应力集中,应力集中处产生疲劳裂纹,在交变应力作用下疲劳裂纹不断扩展,导致驱动轴疲劳断裂。
(3) 疲劳断裂与台阶位置的倒角设计过小,与加工时没有进行R尺寸的检查有关;还与设计要求的硬度值过低,组织不合格有关。
(4) 提高驱动轴的硬度值要求,增加热处理后的组织检查。
(5) 适当增大轴肩过渡处的圆角半径,加工后增加圆角半径检查。
(6) 热处理后表面处理前采用喷砂强化工艺,增加构件的抗疲劳能力。
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