液压马达联轴器出现断裂

guihe · 发表于 2009-2-23 19:22:09

论坛里的各位老师，大家好！我司某煤矿机械液压马达联轴器出现断裂，如图所示，断裂截面异常平直，部分断口呈岩石层状分布，部分位置颜色暗淡，无金属光泽。坐低倍检测，发现裂纹平直并延续至联轴器齿底且有分叉，这种失效我们是第一次遇到，不知如何分析，请论坛中的各位老师专家给与帮助。谢谢！
材质：20CrMnTi
工艺：880度碳氮共渗，240分；840度淬火，20分；168度回火; 60分。强渗Cp1.0，扩散Cp0.8，

[ 本帖最后由 guihe 于 2009-2-23 19:24 编辑 ]

MYG · 发表于 2009-2-23 21:30:34

两种可能：一是淬火裂纹，齿底因应力集中成为裂纹源；二是材料存在严重的偏析或夹杂。建议作金相分析。

nel1982 · 发表于 2009-2-24 08:35:36

如图片0423和0438所示，在轴的纵轴线上好像是有明显的锻造裂纹；除去材料自身的问题，还要计算一下轴的扭转强度是否合适，从断口看可能是扭转断裂。

所以因为 · 发表于 2009-2-24 09:27:39

材料是否有问题，不能肯定。但是，看此工件应力集中处有一条呈齿状的直线裂纹，可能是回火不充分引起的。回火时间只有60分。

sdust · 发表于 2009-2-24 14:37:52

花键处扭转变形不大，说明该零件并未承受大的扭转力矩，建议还是从材料锻造或热处理工艺上找原因。

米兰妖刀 · 发表于 2009-2-24 14:58:02

裂纹源在一段齿根处，由于受到较大扭矩造成应力集中的脆性断口

sdust · 发表于 2009-2-24 15:33:59

哪个部位存在应力集中？

热火 · 发表于 2009-2-24 15:38:32

从图上看有一道明显的裂纹，呈直线状。在齿根处分叉。原因是几个方面：（1）工件回火不充分，应力释放不完全造成的。在齿根处形成裂纹源，向上扩展，造成断裂。（2）锻造时存在了组织带状偏析，故热处理后回火不充分，造成沿组织偏析处直线开裂。

guihe · 发表于 2009-2-24 20:46:54

今天对该失效联轴器进行切割制样、未发现夹杂物，裂纹两侧未发现脱碳，裂纹内不知为何组织，裂纹末端已深入贯穿联轴器心部;表面组织为M+少量RA；边缘存在少量非马组织。对其进行显微硬度测试，发现硬化层符合要求。光谱分析显示化学成分符合GB3077--1999,还请各位专家老师们给与指导，不胜感激！

[ 本帖最后由 guihe 于 2009-2-24 20:58 编辑 ]

米兰妖刀 · 发表于 2009-2-25 08:15:38

原帖由 sdust 于 2009-2-24 15:33 发表

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哪个部位存在应力集中？

觉得齿根处。应力集中加上本身存在微裂纹。

[ 本帖最后由米兰妖刀于 2009-2-25 08:17 编辑 ]

sdust · 发表于 2009-2-25 09:00:49

该应力是如何产生的？如何在热处理前消除？

米兰妖刀 · 发表于 2009-2-25 12:19:16

你误解我的意思了，热处理造成微裂纹或者说原材材料成分偏析是内因，外因是齿根应力集中，应力集中是该处结构造成的。

guihe · 发表于 2009-2-25 19:40:32

原帖由 所以因为 于 2009-2-24 09:27 发表

 登录/注册后可看大图

材料是否有问题，不能肯定。但是，看此工件应力集中处有一条呈齿状的直线裂纹，可能是回火不充分引起的。回火时间只有60分。

回火不充分有什么后果？体现在组织上会有什么异常？

guihe · 发表于 2009-2-25 19:55:07

各位老师：今天沿径向切开，腐蚀后表面出现了一个奇怪的“大”字，并且下面出现三个白圈，不知是什么组织？重新制样，白圈还在，真奇怪！
在木状端口上发现存在微小裂纹（IMG_0446箭头所示），为什么腐蚀后裂纹附近颜色与其他部位不同呢？
新手上路，请各位老师不要笑话，呵呵。

[ 本帖最后由 guihe 于 2009-2-25 20:15 编辑 ]

ycdch · 发表于 2009-2-25 20:44:06

断裂形态是明显的脆断！（于轴心成45°交差）从2009-2-23 19:23 这个图上看那条轴心上的断口（或是裂纹），不知道楼主有没有检测材料的化学成分！是不是在工作状态中只有一个方向的运动！看2009-2-25 19:55 的图可能裂纹源在齿跟产生。不知道化学成分是不是有变化，这个对材料的热处理影响很大。首先要知道裂纹源在那里产生的！不知道心部组织和表层组织是不是有区别！如果有那就可能是组织间的应力和工作应力导致了裂纹产生！以上是个人看法等待高手来点评！还有裂纹周围的组织？不知道是不是在热处理过程中产生的（很像，但我不是高手，不敢肯定）！如果是那再往热处理工艺和材料上查找原因。

[ 本帖最后由 ycdch 于 2009-2-25 20:53 编辑 ]

guihe · 发表于 2009-2-25 20:53:04

化学成分符合GB3077--1999

ycdch · 发表于 2009-2-25 20:58:21

我指有没有什么成分靠上限！比如Mn，你吧成分测试结果发上来！裂纹周围的那些组织很像热处理时产生的！

fengfeng · 发表于 2009-2-25 21:04:32

长长的纵向裂纹乃主裂纹，学名纵裂。由表面开始向心部扩展。乃淬火马氏体转变低温阶段产生。组织应力主导的裂纹。如果钢材带状组织严重，纵横向机械性能差别太大，在表面拉应力作用下，主裂纹形成。
纵裂形成后，工件受扭转载荷作用，因主裂纹生成，有效截面减小，在扭转载荷的正应力作用下，表面垂直于正应力的方向产生裂纹，顺扭转方向螺旋式扩展，最后有效截面不断减小最终破断。
判断：淬火裂纹引发的脆性扭转正断断口。
看图说话而已

guihe · 发表于 2009-2-25 21:08:39

好的，下面就是我检测的化学成分，请参考。

	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ti
实测值	0.21	0.33	0.85	0.01	0.01	1.05	0.07
标准要求	0.17~0.23	0.17~0.37	0.80~1.10	≤0.035	≤0.035	1~1.3	0.04~0.1

[ 本帖最后由 guihe 于 2009-2-25 21:12 编辑 ]

ycdch · 发表于 2009-2-25 21:12:17

Mn高会增加工件的淬裂倾向！裂纹周围的组织就是说明！如果能做能谱的话（将裂纹周围的组织），也许可以知道是不是在热处理时产生的！

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